Конструкция подошвы для накопления и отдачи энергии - RU2238016C2

Чертежи

Показать все 88 чертежа(ей)

Описание

Область изобретения

Настоящее изобретение в целом относится к обувным изделиям, в частности к конструкции подошвы, которая может вводиться в спортивную обувь или служить в качестве вставки в существующую обувь и подобные изделия для накопления кинетической энергии, вырабатываемой человеком. Эта конструкция подошвы содержит комбинацию структурных признаков, обеспечивающую улучшенное накопление, отбор и направление мускульной энергии носящего такую обувь человека, что дополняет и усиливает производительность занимающихся оздоровительной и спортивной деятельностью.

Описание подобий

С тех пор, как люди начали носить обувь, существовало постоянное желание сделать обувь более полезной и более удобной. Соответственно разработано огромное количество различных типов обуви для удовлетворения специализированных потребностей конкретных видов деятельности, которыми занимаются носящие обувь люди. Подобным же образом сделано много разработок по улучшению уровня комфорта как универсальной, так и специализированной обуви.

Человеческая стопа уникальна в животном мире. Ей присущи качества и способности, далеко выходящие за качества и способности стопы животных. Мы можем передвигаться на двух ногах по самым неровным поверхностям. Мы можем балансировать на одной ноге, можем ощущать малейшие песчинки, попавшие в обувь. На самом деле наша стопа содержит больше нервных окончаний, чем наши кисти.

Мы буквально вращаемся вперед, назад, вбок наружу и вовнутрь по костной структуре стопы. "Вращаться" здесь является ключевым словом. Мышцы стопы и голеностопная система обеспечивают управляемое ускорение усилий снаружи вовнутрь и в обратном направлении относительно костной структуры стопы. В биомеханической терминологии эти движения называются пронацией и супинацией. Стопа почти никогда не бывает плоской по отношению к поверхности, и разработчики обуви всегда это учитывают.

Возрастающая популярность спортивных нагрузок сопровождалась увеличивающимся количеством разработок обуви, направленных на удовлетворение потребностей занимающихся различными видами спорта. Рост количества конструкций обуви проявился особенно в отношении занимающихся видами спорта, включающими в себя точные движения, такими как ходьба, бег, прыжки и тому подобное. При типичных для ходьбы и бега движениях хорошо понятно, что одна стопа контактирует с опорной поверхностью (такой, как земля) в режиме стойки, в то время как другая движется по воздуху в "маховом режиме". Кроме того, в режиме стойки соответствующая стопа, находящаяся "на земле", проходит три последовательных основных фазы: удар пятки, средняя стойка и отрыв пальцев. При более быстром беге фаза удара пятки обычно пропускается, поскольку человек стремится подняться на носки.

Обычные конструкции обуви не могут адекватно удовлетворить потребности стопы и голеностопной системы занимающегося бегом в каждой из этих последовательных стадий. Обычные конструкции обуви заставляют стопу и голеностопную систему терять значительную часть - по некоторым оценкам по меньшей мере тридцать процентов - своих функциональных способностей, в том числе способностей амортизировать удар, нагружать системы мышц и сухожилий и продвигать тело бегуна вперед.

Это происходит вследствие того, что подошвы современных конструкций обуви для ходьбы и бега не предназначены для отдельных мышц и сухожилий занимающегося спортом. Неспособность индивидуально отвечать этим компонентам стопы подавляет гибкость стопы и голеностопной системы, не согласуется с необходимым для оптимальной нагрузки стопы и голеностопной системы временем и прерывает плавную и непрерывную передачу энергии от пятки к пальцам стопы в трех последовательных основных фазах движения стопы, находящейся "на земле".

Кроме того, в энергичных видах спорта атлет вырабатывает кинетическую энергию из беговых, прыжковых и т.д. движений. Традиционные конструкции обуви служат в большей степени для амортизации удара, тем самым рассеивая эту энергию. Полезно не терять кинетическую энергию, вырабатываемую атлетом, а накапливать и отдавать назад эту энергию, тем самым улучшая спортивные показатели. Однако традиционные обувные конструкции не могут удовлетворить эту потребность.

Исторически производители современной беговой обуви добавляли пену для амортизации стопы бегуна. Затем производители постепенно разрабатывали другие альтернативы обуви на основе пены по той причине, что пена при длительном использовании становится постоянно сжатой и перестает выполнять амортизирующую функцию. Один из крупнейших производителей беговой обуви, компания Nike, Inc., из Бивертона, штат Орегон, применила подушечки со сжатым газом в качестве средства для амортизации стопы носящего обувь. Немецкая компания Puma AG предложила беспенную обувь, в которой амортизирующим материалом является полиуретановый эластомер. Еще один производитель беговой обуви, Reebok International из Стафтона, штат Массачусетс, недавно представила беговую обувь с двумя слоями воздушной амортизации. Конструкторы беговой обуви до настоящего времени занимались поисками компромисса между обеспечением достаточной амортизации для защиты пятки носящего обувь, но не настолько, чтобы нога, носящего обувь, раскачивалась и не синхронизировалась с работой колена. Обувь Reebok использует воздух, который движется в разные точки подошвы в определенные моменты времени. Например, когда внешняя сторона пятки бегуна касается земли, она приземляется на воздушную прокладку. По мере того, как вес бегуна давит вниз, этот воздух выталкивается в направлении внутренней стороны пятки, что предотвращает слишком сильное движение стопы внутрь, в то время как еще один наполненный воздухом слой направляет воздух в сторону передней части стопы. Когда вес бегуна перенесен на переднюю часть стопы, воздух уходит обратно в пятку.

В последние несколько лет совершено несколько попыток сконструировать спортивную обувь, которая обеспечивала бы некоторую отдачу, тем самым возвращая энергию атлету. Различные системы воздушных пузырей использовались для обеспечения "отскока" во время использования. Вдобавок, сделаны многочисленные усовершенствования материалов, используемых для изготовления подошвы и колодки, в попытке сделать обувь более "прыгучей".

Кроме того, сжатие среднего слоя подошвы и самой подошвы, в историческом смысле, может быть очень дестабилизирующим. Это происходит из-за того, что продольное колебание, раскачивание и боковой сдвиг самой подошвы и среднего слоя подошвы естественным образом отдают энергию в направлении, противоположном тому, которое требуется для управления и переноса энергии. Еще одну сложную проблему для разработчиков обуви представляло то, как сохранять энергию при повороте голеностопной системы снаружи вовнутрь. Было очень сложно собирать эти вращательные силы и управлять ими.

Ни одна из предшествующих конструкций обуви, в том числе рассмотренные здесь, не могут считаться адекватно удовлетворяющими вышеозначенные потребности стопы и голеностопной системы занимающегося спортом человека в процессе ходьбы и бега таким образом, чтобы улучшать результаты. Прежние подходы, будучи прежде всего связаны с амортизацией удара стопы спортсмена о поверхность земли, не в состоянии даже распознать, а тем более удовлетворить, потребность в обеспечении подошвы обуви такими характеристиками, которые улучшат накопление, возврат и направление мышечной энергии носящего обувь так, чтобы усиливать действия носящего обувь в ходе занятий ходьбой, бегом и прыжками.

Патент США № 5595003, выданный на имя Snow, раскрывает спортивную обувь с чувствительной к усилию подошвой. Однако среди проблем, связанных с выполнениями по патенту Snow, существуют такие, как очень толстые подошвы, состоящие из высоких накладок, упругой мембраны, глубоких отверстий и "направляющих пластин". Комбинация этих компонентов нежелательна, поскольку они делают обувь очень тяжелой. Кроме того, патент Snow описывает многочисленные мелкие детали, которые сделают производство нерентабельным. Эти многочисленные маленькие накладки не могут в достаточной степени воздействовать на молекулы резины через упругую мембрану для обеспечения конкурентноспособного увеличения эффективности без увеличения толщины мембраны до потери практичности. Более тяжелые и высокие средний слой подошвы и сама подошва по патенту Snow также размещают стопу дальше от земли, давая меньшую стабильность и меньший нейромышечный вход. Кроме того, для "выполнения цикла", т.е. для проникновения и отдачи энергии, накладкам по патенту Snow требуется больше времени. Это приводит к ограничению потенциального прироста производительности и эффективности.

Накладки по патенту Snow требуют также вертикального управления, т.е. антираскачивания, что по патенту Snow требует направляющей пластины. Патент Snow также не в состоянии обеспечить подходящие точки приложения рычага для отдельных костных структур стопы, управление присущим стопе и голеностопной системе вращательным движением, биомеханическое управление и способность вырабатывать настраиваемые вертикальные векторы и переносить вперед и назад энергию пятки, середины стопы, передней части и пальцев.

В моем более раннем изобретении, раскрытом в Патенте США № 5647145, выданном 15 июля 1997, я рассматриваю конструкцию подошвы спортивной обуви, которая улучшает действие обуви несколькими путями. Во-первых, описанная в патенте ‘145 конструкция индивидуально задействует области пятки, пальцев, предплюсны и плюсны стопы, чтобы обеспечить большую гибкость, так что различные части подошвы действуют совместно с соответствующими частями стопы. Вдобавок, в подошве предусматривается слой растяжения, который действует совместно с формируемыми в разных местах пустотами, помогая накоплению энергии.

Хотя описанные выше усовершенствования, в том числе патент ‘145, обеспечили большие преимущества для спортсменов, остается все же потребность в дополнительном улучшении характеристик спортивной обуви. Сохраняется потребность в такой конструкции подошвы спортивной обуви, которая может накапливать повышенное количество кинетической энергии и возвращать эту энергию спортсмену для улучшения его действий.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является обеспечение новой и полезной конструкции подошвы, которая может включаться в состав обуви или использоваться в качестве вставки в существующую обувь.

Еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение для использования с обувью структуры, которая накапливает кинетическую энергию при помещении на нее сжимающего веса и которая высвобождает эту энергию при снятии веса.

Дополнительной целью настоящего изобретения является обеспечение обуви, в особенности конструкции подошвы обуви, которая улучшает действия человека, носящего эту обувь.

Настоящее изобретение обеспечивает конструкцию подошвы спортивной обуви, разработанную для удовлетворения вышеназванных потребностей.

Опорная конструкция для поддерживания по меньшей мере части стопы содержит:

упругий слой, имеющий первую поверхность на своей первой стороне и вторую поверхность на своей второй стороне, противоположной первой стороне;

профильную деталь, расположенную на первой стороне упругого слоя;

слой неупругого материала, расположенный на второй стороне упругого слоя, причем этот слой содержит первую камеру, имеющую размер и конфигурацию, соответствующие профильной детали, профильная деталь и первая камера движутся друг навстречу другу, и профильная деталь входит в первую камеру, растягивая тем самым упругий слой в первую камеру; и

по меньшей мере один плунжер, размещенный на второй стороне упругого слоя внутри первой камеры;

при этом профильная деталь заключает в себе по меньшей мере одну вторую камеру для приема по меньшей мере одного плунжера, так что, когда сжимающее усилие приложено к опорной конструкции, плунжер и вторая камера движутся по направлению друг к другу, и плунжер входит во вторую камеру, растягивая тем самым упругий слой во вторую камеру.

В одном из аспектов настоящего изобретения подошва спортивной обуви обеспечивает такую комбинацию конструктивных признаков под участками пятки, середины ступни и передней части ступни стопы носящего обувь человека, которая обеспечивает улучшенное накопление, извлечение и направление мышечной энергии способом, который дополняет и усиливает производительность носящего обувь человека в сфере спортивной и восстановительной деятельности. Конструкция подошвы по настоящему изобретению позволяет спортивной обуви для ходьбы, бега и прыжков улучшать и совершенствовать действия за счет дополнения, усиления и направления естественных действий мышц стопы. Эта комбинация конструктивных признаков, встроенная в конструкцию подошвы по настоящему изобретению, обеспечивает уникальное управление энергией стопы носящего обувь человека и направление этой энергии при прохождении стопой трех последовательных основных фаз приземления пятки, средней стойки и отрыва пальцев.

Соответственно один из аспектов настоящего изобретения направлен на спортивную обувь, имеющую верх и подошву, причем подошва имеет участки пятки, середины, плюсны и пальцев, в которой подошва содержит слой основания из жесткого материала, прикрепленный к верху и определяющий множество камер растяжения, слой растяжения, прикрепленный к слою основания и имеющий участки упругого растягиваемого материала, подстилающего камеры растяжения в слое основания, и толчковый слой, прикрепленный к слою растяжения и имеющий участки жесткого материала, совмещенные снизу с камерами растяжения в слое основания и с участками слоя растяжения, расположенными между толчковым слоем и слоем основания. При вышеописанной компоновке между слоем основания, слоем растяжения и толчковым слоем возникают взаимодействия в ответ на сжимающие силы, приложенные к ним при контакте участков пятки и середины стопы и участков плюсны и пальцев подошвы с опорной поверхностью так, чтобы преобразовывать и временно накапливать энергию, приложенную к участкам пятки и середины стопы и участкам плюсны и пальцев подошвы стопой носящего обувь человека в механическое растяжение участков слоя растяжения внутрь камер растяжения в слое основания. После этого накопленная энергия извлекается в виде отскока растянутых частей слоя растяжения и частей толчкового слоя. В то время, как компоненты участков пятки и середины стопы подошвы обеспечивают временное накопление энергии в центре и на периферии под пяткой и серединой стопы носящего обувь человека, компоненты участков плюсны и пальцев подошвы обеспечивают временное накопление и извлечение энергии в независимых точках под отдельными плюснами и пальцами стопы носящего обувь человека.

В другом аспекте настоящего изобретения подошва адаптирована для использования с моделью обуви для ношения на стопе человека при движении человека по опорной поверхности. Эта подошва действует, чтобы накапливать и высвобождать энергию, образовавшуюся от сжимающих сил, выработанных приложением веса человека к опорной поверхности. Данная подошва, таким образом, является усовершенствованием, которое может быть соединено со стандартным верхом обуви. Альтернативно изобретение может быть сконфигурировано в виде вставки, которая может вставляться в существующую обувь.

В одном выполнении подошва имеет первый слой растягивающегося упругого материала, который содержит противолежащие первую и вторую поверхности. Первый профиль формируется из жесткого материала и размещается на первой поверхности упругого слоя. Первый профиль содержит образованную в нем камеру первого профиля. Эта камера первого профиля имеет внутреннюю область, открывающуюся в направлении первой поверхности упругого слоя. Первый профиль и упругий слой расположены друг относительно друга так, что упругий слой перекрывает первый внутренний участок. Второй профиль также образуется из жесткого материала и располагается на второй стороне упругого слоя напротив первого профиля. Этот второй профиль содержит первичный рабочий элемент, расположенный напротив второй поверхности упругого слоя, определяя статическое состояние. Первый и второй профили располагаются друг по отношению к другу, ориентируя первичный рабочий элемент по отношению к камере первого профиля так, что сжимающее усилие между стопой и опорной поверхностью будет двигать первый и второй профили друг к другу. Когда это происходит, первичный рабочий элемент проходит в камеру первого профиля, тем самым растягивая упругий слой во внутренний участок, определяющий активное состояние. В активном состоянии энергия накапливается упругим слоем, и упругий слой высвобождает эту энергию для раздвигания первого и второго профилей после удаления сжимающего усилия.

Предпочтительно второй профиль имеет образованную в нем камеру второго профиля. Эта камера второго профиля имеет второй внутренний участок, отрывающийся в направлении второй поверхности упругого слоя, так что упругий слой также перекрывает этот второй участок. Затем предусматривается плунжерный элемент, располагающийся в первом внутреннем участке. Этот плунжерный элемент движется во второй внутренний участок и из него, когда первый и второй профили движутся между статическим и активным состояниями. В первом внутреннем регионе может располагаться также множество плунжерных элементов, эти плунжерные элементы движутся во второй внутренний участок и из него, когда первый и второй профили движутся между статическим и активным состояниями. Плунжерный элемент может формироваться совместно с первым слоем упругого материала.

Может также предусматриваться третий профиль, имеющий сформированную в нем камеру третьего профиля. Эта камера третьего профиля имеет третий внутренний участок. При этом второй слой упругого материала перекрывает третий участок. Первый профиль содержит вторичный рабочий элемент, размещенный для вхождения в третий внутренний участок и для растягивания второго слоя упругого материала в камеру третьего профиля в ответ на сжимающее усилие. Первый профиль может также содержать множество вторичных рабочих элементов, и эти рабочие элементы могут проходить по периметру первого профиля, определяя камеру первого профиля. Третий профиль имеет еще множество третьих камер, каждая из которых содержит перекрывающий ее второй слой упругого материала. Эти камеры третьего профиля расположены так, чтобы каждая из них принимала соответствующий один из вторичных рабочих элементов. Первый профиль во втором рабочем элементе может формироваться также в виде объединенной, цельной конструкции. Третий профиль и плунжерный элемент также могут формироваться в виде объединенной, цельной конструкции.

Подошва в соответствии с настоящим изобретением может быть секцией, выбранной из группы, состоящей из секций пятки, секций плюсны и секций пальцев. Предпочтительно подошва содержит по одной из этих секций, чтобы располагаться под всей ступней, но обеспечивать независимую поддержку накопления энергии для каждой из трех главных секций стопы. Альтернативно настоящее изобретение может использоваться в сочетании только с одной или двумя секциями стопы. В любом случае изобретение позволяет либо первому, либо второму профилям действовать в контакте с опорной поверхностью.

Настоящее изобретение также предполагает обувное изделие, содержащее описанную выше подошву в сочетании с верхом обуви. Вдобавок, настоящее изобретение предполагает вставную подошву, адаптированную для вставления в обувное изделие.

В еще одном аспекте настоящего изобретения опорная конструкция обеспечивает накопление и возврат энергии в по меньшей мере часть человеческой стопы. Эта опорная конструкция содержит в целом горизонтальный слой растягиваемого материала, по меньшей мере одну камеру, расположенную смежно с первой стороной этого слоя, и по меньшей мере один рабочий элемент, расположенный смежно со второй стороной этого слоя, совмещенный по вертикали с соответствующей камерой. Каждый рабочий элемент имеет размер нижней поверхности меньше, чем размер соответствующей камеры. Опорная конструкция, будучи сжатой, заставляет рабочий элемент надавливать на этот слой и перемещать этот слой по меньшей мере частично в соответствующую камеру. Каждый рабочий элемент выборочно располагается для обеспечения индивидуальной опоры для части человеческой стопы, выбранной из группы, состоящей из пальца, плюсневой кости, участка середины стопы и участка пятки.

В еще одном выполнении обеспечивается система накопления и возврата энергии для обуви и тому подобного. Эта система содержит по меньшей мере две упругих слоевых части, каждая из которых имеет верхнюю сторону и нижнюю сторону. Предусматривается множество рабочих элементов, в котором по меньшей мере один из рабочих элементов расположен над растягиваемой слоевой частью и по меньшей мере один из рабочих элементов расположен под растягиваемой слоевой частью. Предусматривается также множество приемных камер, в котором каждая приемная камера соответствует одному из рабочих элементов и имеет такие размер и расположение, чтобы принимать в себя, по меньшей мере частично, соответствующий рабочий элемент, когда рабочие элементы сжимаются в направлении приемных камер. Каждая из приемных камер предпочтительно располагается напротив соответствующего рабочего элемента с другой стороны растягиваемой слоевой части.

В еще одном аспекте настоящего изобретения обеспечивается система возврата энергии для обуви и тому подобного. Эта система содержит по меньшей мере один слой растягиваемого материала, имеющий первую сторону и вторую сторону. Множество камер располагаются либо на первой, либо на второй стороне этого слоя. Множество рабочих элементов, вертикально совмещенных с соответствующими камерами, расположены напротив камер на противоположной стороне по меньшей мере одного слоя растягиваемого материала, причем каждый рабочий элемент имеет размер нижней поверхности меньше, чем размер камеры. Когда обувь принимает в целом вертикальное сжимающее усилие, рабочий элемент вжимается в этот слой и перемещается по меньшей мере частично в камеру. Рабочие элементы располагаются в соответствии со структурой человеческой стопы.

В еще одном аспекте настоящего изобретения обеспечивается конструкция подошвы для размещения по меньшей мере под частью человеческой стопы. Эта конструкция подошвы содержит в целом горизонтальный слой растягиваемого материала, имеющий первую сторону и вторую сторону. Камерный слой, содержащий в себе камеру, располагается на первой стороне слоя растягиваемого материала, причем камера имеет по меньшей мере одно отверстие с первой стороны слоя растягиваемого материала. Рабочий элемент расположен на второй стороне слоя растягиваемого материала, при этом размер нижней поверхности рабочего элемента меньше размера отверстия камеры, так что при сжатии конструкции подошвы рабочий элемент надавливает на вторую сторону слоя растягиваемого материала и по меньшей мере частично в камеру камерного слоя. Рабочий элемент по меньшей мере частично скошен, что при использовании здесь означает уменьшение размера рабочего элемента в вертикальном либо горизонтальном направлении. Например, скошенность рабочего элемента может проявляться в вертикальном уменьшении толщины рабочего элемента, к примеру, посредством придания рабочему элементу куполообразной формы или наклонных поверхностей, либо посредством снижения высоты или другого размера рабочего элемента горизонтально, например, посредством скашивания или придания наклона верхней или нижней поверхностям рабочего элемента в направлении передней части стопы.

В еще одном аспекте настоящего изобретения обеспечивается конструкция подошвы для опоры по меньшей мере части человеческой стопы. Эта конструкция подошвы содержит в целом горизонтальный слой растягиваемого материала, имеющего первую сторону и вторую сторону. Профильная деталь, содержащая в себе первичную камеру, размещается на первой стороне слоя растягиваемого материала, при этом первичная камера имеет по меньшей мере одно отверстие в направлении первой стороны слоя растягиваемого материала. Первичный рабочий элемент располагается на второй стороне слоя растягиваемого материала, причем этот первичный рабочий элемент имеет размер основания меньше, чем размер отверстия, так что когда конструкция подошвы сжимается, первичный рабочий элемент надавливает на вторую сторону слоя растягиваемого материала и по меньшей мере частично вдавливается в первичную камеру первого слоя. Вторичная камера располагается в первичном рабочем элементе, причем эта вторичная камера содержит по меньшей мере одно отверстие, направленное на вторую сторону слоя растягиваемого материала. Вторичный рабочий элемент располагается на первой стороне слоя растягиваемого материала, при этом вторичный рабочий элемент имеет размер основания меньше, чем размер отверстия вторичной камеры, так что когда конструкция подошвы сжимается, вторичный рабочий элемент надавливает на первую сторону слоя растягиваемого материала и по меньшей мере частично вдавливается во вторичную камеру.

В еще одном аспекте настоящего изобретения обеспечивается пяточная часть в конструкции подошвы. Пяточная часть содержит основной толкатель, первый слой растягиваемого материала, расположенный выше основного толкателя, и вспомогательный толчковый слой, расположенный над первым слоем растягиваемого материала. Вспомогательный толчковый слой имеет верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, при этом верхняя поверхность вспомогательного толчкового слоя предпочтительно содержит множество вспомогательных толкателей, выступающих из него вверх. Вспомогательный толчковый слой также имеет выполненное в нем центральное отверстие. Пяточная часть дополнительно содержит второй слой растягиваемого материала, расположенный над вспомогательным толчковым слоем, и слой основания, расположенный над вторым слоем растягиваемого материала. Слой основания предпочтительно имеет верхнюю поверхность и нижнюю поверхность и множество вспомогательных отверстий для приема вспомогательных толкателей. При сжатии пяточная часть заставляет основной толкатель растягиваться через первый слой растягиваемого материала по меньшей мере частично в центральное отверстие вспомогательного толчкового слоя, а вспомогательные толкатели - растягиваться через второй слой растягиваемого материала по меньшей мере частично во вспомогательные отверстия.

В еще одном аспекте настоящего изобретения обеспечивается конструкция подошвы, содержащая в целом горизонтальный слой растягиваемого материала, множество камер, расположенных смежно с первой стороной этого слоя, и множество взаимосвязанных рабочих элементов, расположенных смежно со второй стороной этого слоя. Каждый рабочий элемент вертикально совмещен с соответствующей камерой и имеет размер основания меньше, чем размер соответствующей камеры. При сжатии опорная конструкция заставляет рабочий элемент давить на этот слой и перемещать этот слой по меньшей мере частично в соответствующую камеру.

Эти и другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидны для специалистов при прочтении последующего подробного описания в связи с чертежами, которые показывают и описывают примерные выполнения изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 является видом сбоку конструкции подошвы спортивной обуви в первом примерном выполнении настоящего изобретения.

Фиг.2 является видом спереди конструкции подошвы по фиг.1.

Фиг.3 является разобранным перспективным видом сверху участков пятки и середины стопы конструкции подошвы.

Фиг.4 является разобранным перспективным видом снизу участков пятки и середины стопы конструкции подошвы.

Фиг.5 является видом сзади участка пятки конструкции подошвы, показанным в свободном состоянии.

Фиг.6 является вертикальным поперечным разрезом конструкции подошвы по фиг.5.

Фиг.7 является видом сзади участка пятки конструкции подошвы, показанным в нагруженном состоянии.

Фиг.8 является вертикальным поперечным разрезом конструкции подошвы по фиг.7.

Фиг.9 является разобранным перспективным видом сверху участков плюсны и пальцев конструкции подошвы по настоящему изобретению.

Фиг.10 является вертикальным поперечным разрезом участка плюсны конструкции подошвы, показанным в свободном состоянии.

Фиг.11 является вертикальным поперечным разрезом участка плюсны конструкции подошвы, показанным в нагруженном состоянии.

Фиг.12 является видом сбоку второго примерного выполнения обувного изделия, содержащего пяточную часть подошвы в соответствии со вторым примерным выполнением настоящего изобретения.

Фиг.13 является разобранным перспективным видом пяточной части обувного изделия, показанной на фиг.12.

Фиг.14А является видом сбоку в разрезе, показывающим пяточную часть по фиг.12 и 13 в статическом состоянии.

Фиг.14Б является видом сбоку в разрезе, подобным фиг.14А за тем исключением, что пяточная часть показана в активном состоянии.

Фиг.15 является видом сбоку обувного изделия, имеющего конструкцию подошвы в соответствии с третьим примерным выполнением настоящего изобретения.

Фиг.16 является видом спереди обувного изделия, показанного на фиг.15.

Фиг.17 является разобранным перспективным видом пяточной части обувного изделия, показанной на фиг.15.

Фиг.18 является разобранным видом сбоку с частичным разрезом, показывающим конструкцию пяточной части по фиг.17.

Фиг.19А является видом сзади в поперечном разрезе, показывающим пяточную часть подошвы обувного изделия по фиг.15 в статическом состоянии.

Фиг.19Б является поперечным разрезом, подобным фиг.19А, но показывающим пяточную часть в активном состоянии.

Фиг.20А является видом сверху в плане первого профиля, используемого для пальцевой части подошвы по фиг.15.

Фиг.20Б является видом сверху упругого слоя, используемого для формирования пальцевой части подошвы по фиг.15.

Фиг.20В является видом сверху второго профиля, используемого для формирования пальцевой части подошвы по фиг.15.

Фиг.20Г является перспективным видом альтернативной конструкции упругого слоя для пальцевой части подошвы по фиг.15.

Фиг.21А является поперечным разрезом пальцевой части подошвы по фиг.20, показанной в статическом состоянии.

Фиг.21Б является поперечным разрезом, подобным фиг.21А, но показывающим пальцевую часть в активном состоянии.

Фиг.22А является видом сверху первого профиля, используемого для формирования плюсневой части подошвы по фиг.15.

Фиг.22Б является видом сверху упругого слоя, используемого для формирования плюсневой части подошвы по фиг.15.

Фиг.22В является видом сверху второго профиля, используемого для формирования плюсневой части подошвы по фиг.15.

Фиг.23 является видом сбоку, показывающим подошвенную вставку в соответствии с четвертым примерным выполнением настоящего изобретения.

Фиг.24 является поперечным разрезом по линии 24-24 на фиг.23.

Фиг.25А является перспективным видом первого профиля, используемого для формирования пальцевой части подошвенной вставки по фиг.23.

Фиг.25Б является перспективным видом второго профиля, используемого для формирования пальцевой части подошвенной вставки по фиг.23.

Фиг.26А является перспективным видом первого профиля, используемого для формирования плюсневой части подошвенной вставки по фиг.23.

Фиг.26Б является перспективным видом второго профиля, используемого для формирования плюсневой части подошвенной вставки по фиг.23.

Фиг.27А является перспективным видом первого профиля, используемого для формирования пяточной части подошвенной вставки по фиг.23.

Фиг.27Б является перспективным видом второго профиля, используемого для формирования пяточной части подошвенной вставки по фиг.23.

Фиг.28 является разобранным перспективным видом пяточной части обувного изделия в соответствии с пятым примерным выполнением.

Фиг.29 является разобранным видом сбоку с частичным поперечным сечением, показывающим конструкцию пяточной части по фиг.28.

Фиг.30 является видом снизу подошвы по фиг.28.

Фиг.31А является видом сверху первого профиля, используемого для дополнительной опорной плюсневой части подошвы по фиг.30.

Фиг.31Б является видом сверху слоя растяжения, используемого для формирования дополнительной опорной плюсневой части подошвы по фиг.30.

Фиг.31В является видом сверху второго профиля, используемого для формирования дополнительной опорной плюсневой части подошвы по фиг.30.

Фиг.32 является разобранным перспективным видом пяточной части обувного изделия в соответствии с шестым примерным выполнением.

Фиг.33 является частично разобранным видом сбоку с частичным поперечным разрезом, показывающим конструкцию пяточной части по фиг.32.

Фиг.34 является разобранным перспективным видом седьмого примерного выполнения конструкции подошвы по настоящему изобретению.

Фиг.35 является перспективным видом основного толкателя конструкции подошвы по фиг.34.

Фиг.36 является видом снизу основного толкателя конструкции подошвы по фиг.34.

Фиг.37 является поперечным разрезом основного толкателя по фиг.36 по линии 37-37.

Фиг.38 является поперечным разрезом основного толкателя по фиг.36 по линии 38-38.

Фиг.39 является видом в перспективе первого упругого слоя по фиг.34.

Фиг.40 является видом снизу в плане первого упругого слоя по фиг.34.

Фиг.41 является поперечным разрезом первого упругого слоя по фиг.40 по линии 41-41.

Фиг.42 является перспективным видом вспомогательного толчкового слоя по фиг.34.

Фиг.43 является видом снизу вспомогательного толчкового слоя по фиг.34.

Фиг.44 является поперечным разрезом вспомогательного толчкового слоя по фиг.43 по линии 44-44.

Фиг.45 является перспективным видом второго упругого слоя по фиг.34.

Фиг.46 является видом снизу в плане второго упругого слоя по фиг.34.

Фиг.47 является поперечным разрезом второго упругого слоя по фиг.46 по линии 47-47.

Фиг.48 является перспективным видом вторичного толчкового слоя по фиг.34.

Фиг.49 является видом снизу в плане вторичного толчкового слоя по фиг.34.

Фиг.50 является поперечным разрезом вторичного толчкового слоя по фиг.49 по линии 50-50.

Фиг.51 является поперечным разрезом вторичного толчкового слоя по фиг.49 по линии 51-51.

Фиг.52 является перспективным видом рабочего слоя по фиг.34.

Фиг.53 является видом снизу в плане рабочего слоя по фиг.34.

Фиг.54 является поперечным разрезом рабочего слоя по фиг.53 по линии 54-54.

Фиг.55 является поперечным разрезом рабочего слоя по фиг.53 по линии 55-55.

Фиг.56 является перспективным видом пальцевого камерного слоя по фиг.34.

Фиг.57 является видом снизу пальцевого камерного слоя по фиг.34.

Фиг.58 является поперечным разрезом пальцевого камерного слоя по фиг.57 по линии 58-58.

Фиг.59 является поперечным разрезом пальцевого камерного слоя по фиг.57 по линии 59-59.

Фиг.60 является перспективным видом рабочего слоя передней части стопы по фиг.34.

Фиг.61 является видом снизу рабочего слоя передней части стопы по фиг.34.

Фиг.62 является поперечным разрезом рабочего слоя передней части стопы по фиг.61 по линии 62-62.

Фиг.63 является поперечным разрезом рабочего слоя передней части стопы по фиг.61 по линии 63-63.

Фиг.64 является поперечным разрезом рабочего слоя передней части стопы по фиг.61 по линии 64-64.

Фиг.65 является перспективным видом камерного слоя передней части стопы по фиг.34.

Фиг.66 является видом снизу камерного слоя передней части стопы по фиг.34.

Фиг.67 является поперечным разрезом камерного слоя передней части стопы по фиг.65 по линии 67-67.

Фиг.68 является поперечным разрезом камерного слоя передней части стопы по фиг.65 по линии 68-68.

Фиг.69 является перспективным видом пальцевого слоя сцепления.

Фиг.70 является видом снизу пальцевого слоя сцепления по фиг.69.

Фиг.71 и 72 являются видами сбоку пальцевого слоя сцепления по фиг.69.

Фиг.73 является перспективным видом слоя сцепления передней части стопы.

Фиг.74 является видом снизу слоя сцепления передней части стопы по фиг.73.

Фиг.75 и 76 являются видами сбоку слоя сцепления передней части стопы по фиг.69.

Подробное описание предпочтительных выполнений

Приводимое ниже описание иллюстрирует семь примерных выполнений конструкции подошвы в соответствии с настоящим изобретением. Следует понимать, что каждое из этих выполнении приводится просто в качестве примера. Поэтому признаки одного или нескольких выполнений могут добавляться или удаляться из других выполнений без отхода от объема изобретения. Кроме того, характеристики накопления и отдачи энергии, описанные в одном выполнении, могут также быть применимы к прочим выполнениям при использовании подобных механизмов. Кроме того, используемые здесь термины "толчковый", "плунжерный", "тяговый" и "рабочий" в значительной степени взаимозаменимы и в целом означают рабочие элементы, используемые для накопления и отдачи энергии.

В общем, описанные ниже выполнения обеспечивают снабженные камерами рабочие элементы, расположенные в соответствии со структурой стопы. В этих выполнениях схема жесткости обеспечивает точную передачу энергий (энергетической "волны") по стопе. Камеры предусматривают углубления для втекания энергии. Энергия всегда следует по пути наименьшего сопротивления. Неравномерное размещение активных опорных рабочих элементов и энергообменных камер балансирует и поддерживает естественное вращающее действие плюсневых костей, пальцев и пятки.

Управляемые накопление и отдача энергии, описанные здесь, не вовлекают ногу в нежелательное перемещение; вместо этого они дают превосходную информацию о положении, силе и скорости, позволяющие мускулатуре, управляющей супинацией и пронацией, накапливать и высвобождать энергию из процесса энергетической "волны". Это дает прирост эффективности, "стягивание" вращательных движений стопы в нейтральной плоскости. Получаемая стабильность управляет сложными переносами и потребностями накопления энергии в стопе, обеспечивая предсказуемые, имеющие специфический вертикальный вектор, отдачу или отталкивание, необходимые для измеримых приростов эффективности.

Множество естественных ограничивающих скорость факторов совместно управляют скоростью, с которой действует и реагирует нервно-мышечная система человека в своей естественной среде. Ограничивающими скорость факторами являются контрактильные белки актин и миозин, скорость систем нервно-мышечного ввода и отдачи, естественный эффект воздушного буфера задействованной мускулатуры, генетическое строение, т.е. пропорция между быстро сокращающимися и медленно сокращающимися мышечными волокнами, индивидуальный уровень тренированности и т.д.

Учитывая это, существует оптимальная скорость, с которой мышцы будут принимать наибольшую часть информации об энергии, а также о силе, положении, ощущаемом сопротивлении и скорости из окружающей среды. Оснащенные камерами рабочие элементы обеспечивают настраиваемую среду для снабжения нервно-мышечной скелетной системы информацией об энергии и окружающей среде. Более плотные допуски и более короткие перепады дают увеличение эффективности спринтерской скорости, в то время как более свободные допуски и увеличенные перепады дают увеличение эффективности более низкой беговой скорости.

Оснащенные камерами рабочие элементы также оказывают сопротивление качанию посредством управляемого растягивания мембраны наружу и, что еще важней, внутрь, балансируя растяжением, создающим эффект качания сбоку вовнутрь. Как описано ниже, оборудованные камерами рабочие элементы могут использовать либо жесткий, либо резиновый внутренний фигурный выступ, предоставляя на выбор либо сжатие резинового толкателя, либо верхней вертикальной направляющей жесткого, т.е. пластикового, внутреннего фигурного выступа.

Схемы вложенных друг в друга упругих слоев обеспечивают дополнительную специфически размещенную толщину наряду с ограничением дополнительного веса. Оснащенные камерами рабочие элементы дают очень малый след по отношению к площади поверхности, "зоне растяжения", активируемой посредством удара или приложения веса. Это вырабатывает больше мощности, меньше веса, меньшее требуемое проникновение рабочего элемента и более быстрый цикл.

С учетом этих общих принципов ниже описываются выполнения настоящего изобретения.

Первое примерное выполнение

На чертежах, в частности на фиг.1 и 2, проиллюстрировано первое примерное выполнение модели спортивной обуви для ходьбы, бега и/или прыжков, обозначаемой в целом ссылочной позицией 10. Обувь 10 содержит верх 12 и подошву 14, имеющую пяточный и среднестопный участки 14А, 14Б, и плюсневой и пальцевый участки 14В, 14Г, в которой предусматриваются структурные признаки подошвы 14, составляющие настоящее изобретение. Подошва 14, содержащая в себе конструкцию по настоящему изобретению, улучшает выполнение носящим обувь 10 человеком ходьбы, бега и прыжков, обеспечивая комбинацию конструктивных признаков, которые дополняют естественные двигательные действия мышц стопы, а не сопротивляются им, для более эффективного использования мышечной энергии носящего обувь человека.

По фиг.1 и 3-8 пяточный и среднестопный участки 14А, 14Б подошвы 14 содержат комбинацию размещенных друг на друге подстилающего стопу слоя 16, верхнего слоя растяжения 18, верхнего толчкового слоя 20, нижнего слоя растяжения 22 и нижнего толчкового слоя 24. Подстилающий стопу слой 16 подошвы 14 служит в качестве основы для остальных находящихся друг на друге компонентов пяточного и среднестопного участков 14А, 14Б. Подстилающий стопу слой 16 содержит практически плоскую пластину 26 основания из полужесткого, полугибкого тонкого неупругого материала, такого как фиберглас, толщина которого выбирается так, чтобы определять степень гибкости (или изгибания), которому он может подвергаться в ответ на нагрузку, которая будет к нему приложена.

Пластина 26 основания имеет пяточную часть 26А и среднестопную часть 26Б. Пластина 26 основания имеет непрерывный внутренний край 26В, охватывающий центральное отверстие 28, образованное в пластине 26 основания, которое придает ее пяточной части 26А в целом округлую форму. Плоская пластина 26 основания также имеет множество непрерывных внутренних краев 26Г, охватывающих соответствующее множество удлиненных пазов 30, сформированных в пластине 26 основания, расположенных конец к концу на некотором расстоянии друг от друга так, чтобы обеспечивать U-образное расположение пазов 30, начинающееся рядом с передним концом 26Д пластины 26 основания и продолжающееся назад от этого места вокруг центрального отверстия 28. Пазы 30 предпочтительно слегка искривлены и проходят по периферии 26Е пластины 26 основания, но на некотором расстоянии внутрь от периферии 26Е и кнаружи от центрального отверстия 28, чтобы оставались узкие полосы сплошного материала, соответственно смежные с периферией 26Е и центральным отверстием 28 пластины 26 основания. Пазы 30 сами или в сочетании с углублениями 32 соответствующего размера и расположения, выполненными в дне верхней части 12 обуви, определяют соответствующее множество периферийных камер 34 растяжения в пластине 26 основания.

Верхний слой 18 растяжения выполняется из подходящего упругого материала, такого как резина, и содержит гибкое, практически плоское растягиваемое тело 36 и множество сжимаемых выступов 38, сформированных на нижней поверхности 36А плоского растягиваемого тела 36 и выступающих из нее вниз на периферии 36Б тела 36. Периферийный профиль плоского растягиваемого тела 36 верхнего слоя 18 растяжения в целом совпадает с периферийным профилем пластины 26 основания подстилающего стопу слоя 16. В примерном выполнении, показанном на фиг.1, 3 и 5-8, сжимаемые выступы 38 сгруппированы во множество пар, числом шесть, разнесенных друг от друга вдоль противоположных боковых сторон плоского растягиваемого тела 36. Иные расположения сжимаемых выступов 38 возможны при условии, что они добавляют подошве 14 стабильности. Для простоты изготовления сжимаемые выступы 38 предпочтительно объединяются с плоским растягиваемым телом 36.

Верхний толчковый слой 20, расположенный под верхним слоем 18 растяжения и совмещенный с ним, содержит практически плоскую опорную пластину 40, предпочтительно выполненную из относительно несжимаемого, полужесткого полугибкого тонкого неупругого материала, такого как фиберглас, имеющую конструкцию, подобную конструкции плоской пластины 26 основания подстилающего стопу слоя 16. Плоская опорная пластина 40 может иметь пяточную часть 40А и среднестопную часть 40Б. Эта опорная пластина 40 также содержит непрерывный внутренний обод 40В, окружающий центральное отверстие 42, сформированное в опорной пластине 40, которое обеспечивает в целом округлую форму пяточной части 40А. Центральное отверстие 42 обеспечивает вход в пространство, сформированное между плоским растягиваемым телом 36 верхнего слоя 18 растяжения и плоской опорной пластиной 40 под ней, и это пространство определяет основную центральную камеру 44 растяжения упомянутой подошвы 14. Периферийный профиль верхнего толчкового слоя 20 в целом совпадает с периферийными профилями подстилающего стопу слоя 16 и верхнего слоя 18 растяжения так, чтобы обеспечивать подошве 14 общий профиль при нахождении этих компонентов в оперативной связи друг с другом, один на другом.

Верхний толчковый слой 20 содержит также множество вырабатывающих растяжение толчковых выступов 46, выполненных из относительно несжимаемого гибкого материала, такого как пластик, и вмонтированных в верхнюю поверхность 40Г плоской опорной пластины 40 и выступающих из нее вверх так, чтобы плоская опорная пластина 40 располагалась на некотором расстоянии под растягиваемым телом 36 верхнего слоя 18 растяжения. Толчковые выступы 46 сгруппированы конец к концу с разнесением друг от друга, что соответствует расположению пазов 30 в пластине 26 основания, обеспечивая U-образное расположение толчковых выступов, начинающееся рядом с передним концом 40Д плоской опорной пластины 40 и продолжающееся назад от этого места вокруг центрального отверстия 42. Толчковые выступы 46 проходят вдоль периферии 40Е опорной пластины 40, но на некотором расстоянии внутрь от нее и кнаружи от центрального отверстия 42 поддерживающей пластины 40, чтобы оставались узкие полосы сплошного материала, соответственно смежные с периферией 40Е и центральным отверстием 42 опорной пластины 40.

Периферийно расположенные толчковые выступы 46, таким образом, соответствуют по форме и расположению периферийно расположенным пазам 30 в плоской пластине 26 основания подстилающего стопу 16 слоя, определяющим периферийно расположенные камеры 34 растяжения. Для простоты изготовления толчковые выступы 46 прикрепляются к общему тонкому листу, который, в свою очередь, приклеивается к верхней поверхности 40Г плоской опорной пластины 40.

Плоская опорная пластина 40 верхнего толчкового слоя 20 поддерживает толчковые выступы 46 совмещенными с пазами 30 и, таким образом, с периферийными камерами 34 растяжения пластины 26 основания и верха 12 обуви 10. Однако плоское растягиваемое тело 36 верхнего слоя 18 растяжения располагается между вырабатывающими растяжение двигательными толкателями 46 и плоской пластиной 26 основания. Таким образом, при размещении подстилающего стопу слоя 16, верхнего слоя 18 растяжения и верхнего толчкового слоя 20 в оперативной связи друг над другом на пяточном и среднестопном участках 14А, 14Б подошвы 14 отстоящие друг от друга участки 36В плоского растягиваемого тела 36 верхнего слоя 18 растяжения располагаются над верхними концами 46А вырабатывающих растяжение толчковых выступов 46 и под периферийными камерами 34 растяжения. При прижатии подстилающего стопу слоя 16 и верхнего толчкового слоя друг к другу (переходе из состояния покоя, показанного на фиг.5 и 6, в нагруженное состояние, показанное на фиг.7 и 8), как это происходит при ударе пяточного и среднестопного участков 14А, 14Б подошвы 14 обуви 10 об опорную поверхность, отстоящие друг от друга участки 36А плоского растягиваемого тела 36 принудительно растягиваются за счет движения вверх верхних концов 46А толчковых выступов 46 мимо внутренних краев 26Г пластины 26 основания, окружающих пазы 30, внутрь камер растяжения 34. Это может происходить по той причине, что толчковые выступы 46 достаточно малы по своим размерам относительно размера пазов 30, чтобы позволить их верхним концам 46А вместе с участками 36А плоского растягиваемого тела 36, растянутыми на верхних концах 46А толчковых выступов 46, перемещаться и проникать вверх через пазы 30 в периферийные камеры 34 растяжения, как показано на фиг.7 и 8.

Сжимаемые выступы 38 верхнего слоя 18 растяжения совмещаются со сплошной полосой, проходящей по периферии 26Е пластины 26 основания снаружи от толчковых выступов 46. Сжимаемые выступы 38 выступают вниз в направлении опорного основания 40. Сжимающее усилие, приложенное к пластине 26 основания подстилающего стопу слоя 16 и к опорной пластине 42 верхнего толчкового слоя 20, появляющееся во время обычного использования обуви 10, вызывает сжатие сжимаемых выступов 38 и их переход из обычной скошенной формы, предполагаемой в состоянии покоя подошвы 14, показанном на фиг.5 и 6, к деформированной форме в нагруженном состоянии подошвы 14, показанном на фиг.7 и 8. В дополнение к повышению стабильности функцией сжимаемых выступов 38 является обеспечение накопления энергии, необходимой для сжатия выступов 38 и за счет этого ускорения и сбалансированности характеристик сопротивления и отдачи подошвы 14.

Как лучше всего видно на фиг.1 и 3, вырабатывающие растяжение толчковые выступы 46 обычно имеют больший размер в пяточной части 40А опорной пластины 40, чем в ее среднестопной части 40Б. Это придает клинообразную форму, сужающуюся сзади вперед, на пяточном и среднестопном участках 14А, 14Б подошвы 14, эффективно вырабатывающую к направляющую толчок вперед и вверх для стопы пользователя при ее переходе от фазы удара пятки к фазе средней стойки при перемещении стопы "на земле".

По фиг.2, 3 и 8 нижний слой 22 растяжения имеет форму гибкого тонкого практически плоского растягиваемого листа 48 из упругого материала, такого как резина, прикрепленный любым подходящим образом, таким как приклеивание, к нижней поверхности 40Ж плоской опорной пластины 40 верхнего толчкового слоя 20. Нижний толчковый слой 24, расположенный под плоским растягиваемым листом 48 нижнего слоя 22 растяжения, содержит толчковую пластину 50, толчковый наконечник 52 и фиксирующее кольцо 54. Толчковая пластина 50 предпочтительно выполняется из подходящего полужесткого полугибкого тонкого неупругого материала, такого как фиберглас. Толчковая пластина 50 прикрепляется к нижней поверхности центральной части 48А растягиваемого листа 48, совмещаясь с центральным отверстием 42 в опорной пластине 40 верхнего толчкового слоя 20. При оперативном нахождении растягиваемого листа 48 нижнего слоя 22 растяжения между вырабатывающей растяжение толчковой пластиной 50 нижнего толчкового слоя 24 и опорной пластиной 40 верхнего толчкового слоя 20 периферия 48Б центральной части 48А растягиваемого листа 48 перекрывает периферийный край 50А вырабатывающей растяжение толчковой пластины 50 и лежит под ободом 40В опорной пластины 40.

После прижатия нижнего толчкового слоя 24 к верхнему толчковому слою 20 при переходе из состояния покоя, показанного на фиг.5 и 6, в нагруженное состояние, показанное на фиг.7 и 8, как происходит при ударе пяточного и среднестопного участков 14А, 14Б подошвы 14 обуви 10 об опорную поверхность в ходе обычных действий, периферия 48Б растягиваемого листа 48 принудительно растягивается периферийным краем 50А толчковой пластины 50 вверх мимо края 40В, обрамляющего центральное отверстие 42, в главную центральную камеру 44 растяжения. Это может происходить по той причине, что толчковая пластина 50 имеет достаточно малый размер своей поверхности по сравнению с размером центрального отверстия 42 в опорной пластине 40, чтобы толчковая пластина 50 вместе с периферией 48Б центральной части 48А растягиваемого листа 48 растягивалась по толчковой пластине 50, перемещаясь и проникая вверх через центральное отверстие 42 в расположенную по центру камеру 44 растяжения, как показано на фиг.7 и 8.

Жесткость толчковой пластины 50 нижнего толчкового слоя 24 определяет устойчивое равномерное перемещение и проникновение толчковой пластины 50 и результирующее растяжение периферии 48Б центральной части 48А растягиваемого листа 48 в основную центральную камеру 44 растяжения в ответ на приложение сжимающих сил. Толчковый наконечник 52 прикрепляется к нижней поверхности 50А толчковой пластины 50 и предпочтительно выполняется из гибкого пластика или твердой резины, а его толщина частично определяет глубину проникновения и длину привода или отдачи толчковой пластины 50. Соприкасающаяся с землей поверхность 52А толчкового наконечника 52 обычно имеет выпуклую форму и имеет меньший размер поверхности, чем размер толчковой пластины 50. Фиксирующее кольцо 54 предпочтительно делается из того же материала, что и толчковая пластина 50, и окружает толчковую пластину 50 и толчковый наконечник 52. Фиксирующее кольцо 54 прикрепляется к нижней поверхности растягиваемого листа 48, будучи совмещенным с центральным отверстием 42 в опорной пластине 40, и окружает толчковую пластину 50 так, чтобы увеличить сопротивление растяжению центральной части 48А растягиваемого листа 48 и стабилизировать нижний толчковый слой 24 в горизонтальной плоскости, уменьшая возможность застревания толчковой пластины 50 при растяжении периферии 48Б центральной части 48А растягиваемого листа 48 через центральное отверстие 42 в плоской опорной пластине 40 верхнего толчкового слоя 20.

Вышеописанные центральные взаимодействия на пяточном и среднестопном участках 14А, 14Б подошвы 14 между опорной пластиной 40 верхнего толчкового слоя 20, плоским упругим листом нижнего слоя 22 растяжения плоской толчковой пластиной нижнего толчкового слоя 24 пяточного и среднестопного участков 14А, 14Б возникают одновременно и взаимосвязанно с периферийными взаимодействиями между подстилающим стопу слоем 16, плоским гибким телом 36 верхнего слоя 18 растяжения и толчковыми выступами 46 верхнего толчкового слоя 20. Эти взаимосвязанные центральные и периферийные взаимодействия преобразуют энергию, приложенную к пяточному и среднестопному участкам 14А, 14Б подошвы 14 стопой носящего обувь человека, в механическое растяжение. Таким образом, приложенная энергия временно накапливается в виде одновременного механического растяжения центральной части 48А нижнего растягиваемого листа 48 нижнего слоя 22 растяжения и отстоящих друг от друга частей 36В верхнего растягиваемого тела 36 верхнего слоя 18 растяжения в соответствующих местах центрально и периферийно расположенных камер 44, 34 растяжения. Накопленная приложенная энергия затем извлекается в виде одновременного отскока растянутых частей 36В верхнего растягиваемого тела 36 и с ними толчковых выступов 46, и растянутой части 48А нижнего растягиваемого листа 48 и с ней толчковой пластины 40. Сопротивление и скорость этих растягивающих и обратных им взаимодействий определяются и управляются соотношением между размерами фиксирующего кольца 54 и края 4В центрального отверстия 42 опорной пластины 49, и между размерами верхних концов 46А толчковых выступов 46 и непрерывных внутренних краев 26Г, охватывающих пазы 30 в пластине 26 основания. Толщина и упругие свойства, заранее выбранные для нижнего растягиваемого листа 48 нижнего слоя 22 растяжения и верхнего растягиваемого тела 36 верхнего слоя 18 растяжения, оказывают влияние на сопротивление и скорость этих взаимодействий и связывают их. Растягивание и восстановление формы нижнего растягиваемого листа 48 вызывают также закручивание опорной пластины 40. Это закручивание может управляться посредством толщины опорной пластины 40, а также размером и толщиной фиксирующего кольца 54.

На фиг.3 среднестопный участок 14Б подошвы 14 по настоящему изобретению содержит также криволинейный среднестопный элемент 56 и компрессионный среднестопный элемент 58, комплементарный к криволинейному среднестопному элементу 56. Среднестопная часть 26Б пластины 26 основания заканчивается у переднего конца 26Д, который обычно имеет V-образную форму. Криволинейный среднестопный элемент 56 предпочтительно выполняется из графита и обеспечивается в качестве компонента, отдельного от пластины 26 основания. Криволинейный среднестопный элемент 56 имеет конфигурацию, являющуюся комплементарной переднему концу 26Д пластины 26 основания и входящую в него. Передний конец 26Д пластины 26 основания поддерживает пятую плюсневую кость стопы, а криволинейный среднестопный элемент 56 соединяет пяточную и переднестопную части 14А, 14Б подошвы 14 так, чтобы нагружать кости передней части стопы независимым образом. Периферийные профили верхнего слоя 18 растяжения и компрессионного среднестопного элемента 58 такие же, как и у пластины 26 основания и криволинейного среднестопного элемента 56.

На фиг.1, 2 и 9-11 плюсневой и пальцевый участки 14В, 14Г подошвы 14 содержат в своей основе комбинации находящихся друг на друге сочлененных плюсневой и пальцевой пластин 60А, 60Б, плюсневой и пальцевой пластин 62А, 62Б основания, общего плюсневого и пальцевого слоя 64 растяжения и плюсневых и пальцевых двигательных слоев 65А, 65Б. Плюсневые и пальцевые двигательные слои 65А, 65Б содержат плюсневую и пальцевую пластины 66А, 66Б, плюсневый и пальцевый толчковые наконечники 68А, 68Б и плюсневое и пальцевое фиксирующие кольца 70А, 70Б. За исключением общего слоя 64 растяжения, единого для плюсневого и пальцевого участков 14В, 14Г подошвы 14, существует одна комбинация наложенных друг на друга компонентов в плюсневом регионе 14В подошвы 14, которая подстилает пять плюсневых костей стопы носящего обувь человека, и другая отдельная комбинация наложенных друг на друга компонентов в пальцевом регионе 14Г подошвы 14, которая подстилает пять пальцев стопы носящего обувь человека. Кроме сочлененных пластин 60А, 60Б вышеупомянутые комбинации наложенных друг на друга компонентов плюсневого и пальцевого участков 14В, 14Г подошвы 14 взаимодействуют (растягиваясь и отскакивая) в целом аналогично вышеописанному взаимодействию (растягиванию и отскоку) комбинации наложенных друг на друга компонентов пяточного и среднестопного участков 14А, 14Б подошвы 14. Однако, в то время как комбинация наложенных друг на друга компонентов пяточного и среднестопного участков 14А, 14Б обеспечивает взаимосвязанные центральное и периферийные места временного накопления и возврата приложенной энергии, комбинация наложенных друг на друга компонентов плюсневого и пальцевого участков 14В, 14Г обеспечивает множество относительно независимых мест для временного накопления и возврата приложенной энергии у отдельных плюсневых костей и пальцев стопы носящего обувь человека. Дополнительные компоненты, а именно сочлененные пластины 60А, 60Б плюсневого и пальцевого участков 14В, 14Г, имеют каждая несколько сформированных в них разнесенных друг от друга пазов 72А, 72Б, протягивающихся в направлении от передних краев 74А, 74Б назад приблизительно до половины расстояния между передними краями 74А, 74Б и задними краями 76А, 76Б сочлененных пластин 60А, 60Б. Эти множества отстоящих друг от друга пазов 72А, 72Б определяют независимые отгибаемые или сочленяемые лепестки 78А, 78Б на плюсневой и пальцевой сочлененных пластинах 60А, 60Б, которые соответствуют отдельным плюснам и пальцам стопы носящего обувь человека, а также увеличивают независимые характеристики соответствующих мест временного накопления и возврата приложенной энергии у отдельных плюсневых костей и пальцев стопы носящего обувь человека.

В частности, плюсневая и пальцевая сочлененные пластины 60А, 60Б являются практически плоскими и выполняются из подходящего полужесткого полугибкого тонкого неупругого материала, такого как графит, в то время как плюсневая и пальцевая пластины 62А, 62Б основания, расположенные под плюсневой и пальцевой сочлененными пластинами 60А, 60Б, являются практически плоскими и выполняются из несжимаемого гибкого материала, такого как пластик. Каждая из плюсневой и пальцевой пластин 62А, 62Б основания имеет непрерывный внутренний край 80А, 80Б, определяющий множество взаимосоединенных внутренних пазов 82А, 82Б, которые совмещены с плюснами и пальцами стопы носящего обувь человека. Непрерывные внутренние края 80А, 80Б отстоят внутрь от периферии 84А, 84Б плюсневой и пальцевой пластин 62А, 62Б основания, чтобы оставлять непрерывные узкие бортики 86А, 86Б, соответственно смежные с перифериями 84А, 84Б. Плюсневая и пальцевая части бортиков 86А, 86Б, окружающие или обводящие расположения отдельных плюсен и пальцев стопы носящего обувь человека и лепестков 78А, 78Б на сочлененных пластинах 60А, 60Б, также разделены узкими пазами 88А, 88Б. Множества взаимосвязанных внутренних пазов 82А, 82Б определяют соответствующие множества плюсневых и пальцевых камер 90А, 90Б растяжения в соответствующих плюсневой и пальцевой пластинах 62А, 62Б основания.

Общий плюсневый и пальцевый слой 64 растяжения выполняется из подходящего упругого растягиваемого материала, такого как резина, и располагается под плюсневой и пальцевой пластинами 62А, 62Б основания. Периферийный профиль общего слоя 64 растяжения в целом совпадает с периферийными профилями сочлененных пластин 60А, 60Б и пластин 62А, 62Б основания, обеспечивая подошве 14 общий профиль при оперативном расположении этих компонентов друг на друге. Общий слой 64 растяжения прикрепляется своей верхней поверхностью 64А к соответствующим непрерывным бортикам 86А, 96Б пластин 62А, 62Б между их соответствующими непрерывными внутренними краями 80А, 80Б и перифериями 84А, 84Б.

Плюсневая и пальцевая толчковые пластины 66А, 66Б располагаются под общим слоем 64 растяжения и множеством взаимосвязанных внутренних пазов 82А, 82Б в пластинах 62А, 62Б основания, формирующих плюсневые и пальцевые камеры 90А, 90Б растяжения, и совмещаются с ними. Плюсневая и пальцевая толчковые пластины 66А, 66Б выполняются из полужесткого полугибкого тонкого неупругого материала, такого как фиберглас. Плюсневая и пальцевая толчковые пластины 66А, 66Б связаны с нижней поверхностью 64Б общего слоя 64 растяжения с совмещением со множествами взаимосвязанных внутренних пазов 82А, 82Б, формирующих плюсневые и пальцевые камеры 90А, 90Б растяжения пластин 62А, 62Б основания. При оперативном расположении общего слоя 64 растяжения между вырабатывающими растяжение плюсневой и пальцевой толчковыми пластинами 66А, 66Б и соответствующими плюсневой и пальцевой пластинами 62А, 62Б основания, части 92А, 92Б общего слоя 64 растяжения находятся над периферийными краями 94А, 94Б плюсневой и пальцевой толчковых пластин 66А, 66Б и под непрерывными внутренними краями 80А, 80Б плюсневой и пальцевой пластин 62А, 62Б основания.

При прижатии нижних плюсневой и пальцевой толчковых пластин 66А, 66Б к верхним плюсневой и пальцевой пластинам 62А, 62Б основания при переходе от состояния покоя, показанного на фиг.10, в нагруженное состояние, показанное на фиг.11, что происходит при столкновении плюсневого и пальцевого участков 14В, 14Г подошвы 14 обуви 10 с опорной поверхностью в ходе обычных действий, части 92А, 92Б общего слоя 64 растяжения принудительно растягиваются перифериями 94А, 94Б плюсневой и пальцевой толчковых пластин 66А, 66Б вверх мимо непрерывных внутренних краев 80А, 80Б плюсневой и пальцевой пластин 62А, 62Б основания в плюсневые и пальцевые камеры 90А, 90Б растяжения. Это может происходить потому, что плюсневая и пальцевая толчковые пластины 66А, 66Б имеют достаточно малые размеры поверхностей, нежели размеры пазов 82А, 82Б в плюсневой и пальцевой пластинах 62А, 62Б основания для того, чтобы плюсневая и пальцевая двигательные пластины 66А, 66Б вместе с частями 92А, 92Б общего слоя 64 растяжения, растянутыми на соответствующих двигательных пластинах 66А, 66Б, могли перемещаться и проникать вверх через пазы 82А, 82Б в плюсневые и пальцевые камеры 90А, 90Б растяжения, как показано на фиг.11.

Жесткость плюсневой и пальцевой двигательных пластин 66А, 66Б определяет устойчивое равномерное перемещение и проникновение двигательных пластин 66А, 66Б и результирующее растяжение частей 92А, 92Б общего слоя 64 растяжения в плюсневые и пальцевые камеры 90А, 90Б растяжения в ответ на приложение сжимающих усилий. Плюсневой и пальцевый двигательные наконечники 68А, 68Б связаны соответственно с нижними поверхностями 96А, 96Б плюсневой и пальцевой двигательных пластин 66А, 66Б и предпочтительно выполняются из гибкого пластика или твердой резины, а их относительная толщина частично определяет глубину проникновения и длину приводного движения или отскока плюсневой и пальцевой двигательных пластин 66А, 66Б. Плюсневое и пальцевое фиксирующие кольца 70А, 70Б предпочтительно выполняются из того же материала, что и плюсневая и пальцевая двигательные пластины 66А, 66Б, и окружают соответствующие двигательные пластины 66А, 66Б и двигательные наконечники 68А, 68Б. Плюсневое и пальцевое фиксирующие кольца 70А, 70Б связаны с нижней поверхностью 64Б общего слоя 64 растяжения, будучи совмещены с внутренними пазами 82А, 82Б, и окружают двигательные пластины 66А, 66Б так, чтобы увеличивалось сопротивление растяжению частей 92А, 92Б общего слоя 64 растяжения, и чтобы плюсневая и пальцевая двигательные пластины 66А, 66Б стабилизировались в горизонтальной плоскости, уменьшая возможность застревания двигательных пластин 66А, 66Б при растягивании ими периферии частей 92А, 92Б общего слоя 64 растяжения в плюсневые и пальцевые камеры растяжения 90А, 90Б в плюсневой и пальцевой пластинах 62А, 62Б основания.

Вышеописанное множество взаимодействий растяжения между плюсневой и пальцевой пластинами 62А, 62Б основания, общим слоем 64 растяжения и плюсневой и пальцевой двигательными пластинами 66А, 66Б плюсневого и пальцевого участков 14В, 14Г, находящимися друг над другом, преобразует энергию, приложенную на плюсны и пальцы человеческой стопы, носящего обувь, в механическое растяжение. Приложенная энергия накапливается в виде механического растяжения плюсневых и пальцевых участков 92А, 92Б общего слоя 64 растяжения в местах, соответствующих плюсневым и пальцевым камерам 90А, 90Б растяжения. Приложенная энергия возвращается в виде отскока растянутых частей 92А, 92Б общего слоя 64 растяжения и вместе с ними двигательных пластин 66А, 66Б. Сопротивление и скорость этих взаимодействий растяжения определяются и управляются соотношением размеров фиксирующих колец 70А, 70Б и непрерывных внутренних краев 80А, 80Б плюсневой и пальцевой пластин 62А, 62Б основания. Толщина и упругие качества, выбранные для общего слоя 64 растяжения, влияют на сопротивление и скорость этих взаимодействий. Периферийные профили плюсневой и пальцевой двигательных пластин 66А, 66Б в целом те же самые. Ранее описанные средне-стопные элементы 56, 58 также обеспечивают мост между компонентами пяточного и среднестопного участков 14А, 14Б подошвы 14 и компонентами плюсневого и пальцевого участков 14В, 14Г подошвы 14.

Плюсневый и пальцевый участки 14В и 14Г первого предпочтительного выполнения значительно улучшают решение присутствующей в патенте Snow проблемы качания посредством использования плюсневого и пальцевого двигательных слоев с единой арматурой закручивания. Как показано на фиг.9, каждая из двигательных пластин 66А и 66Б и каждый из двигательных наконечников 68А и 68Б предпочтительно содержит арматуру 69, проходящую между боковыми сторонами стопы. Эта единая арматура закручивания, таким образом, соединяет рабочие элементы пластин 66А, 66Б и наконечники 68А, 68Б, давая пластинам или наконечникам способность проводить энергию через переднюю часть стопы и пальцы с наружной стороны стопы на внутреннюю через отдельные рабочие элементы, соответствующие каждой из костей пальцевого или плюсневого участка. Это обеспечивает превосходное управление и взаимное усиление действия рабочих элементов, а также возможность обеспечивать специфические точки приложения рычага для костной структуры стопы.

Дополнительное управление перемещением от наружной стороны к внутренней может производиться посредством увеличения высоты бортиков с внешней и внутренней стороны стопы на пластинах 66А, 66Б и наконечниках 68А, 68Б. Повышение внешних краев направляет естественное перемещение с наружной стороны стопы на внутреннюю.

Предварительное экспериментальное сравнительное тестирование на "бегущей дорожке", при котором опытный бегун надевал прототип обуви 10, имеющей подошву 14 в соответствии с настоящим изобретением, и тот же бегун надевал традиционную обувь высшего качества, показало в значительной степени улучшенные действия бегуна при ношении прототипа обуви с точки зрения потребности бегуна в поглощении кислорода. Прототип обуви 10 по сравнению с традиционной обувью позволял бегуну использовать на десять-двадцать процентов меньше кислорода при одной и той же скорости "бегущей дорожки". Сильно уменьшенная потребность в поглощении кислорода может быть объяснена только в равной степени сильным улучшением энергоэффективности, которое проявляется у бегуна во время ношения обуви 10, имеющей конструкцию пятки по настоящему изобретению. Резонно ожидать, что это сильное улучшение энергоэффективности перейдет в сильное улучшение действий бегуна, которое должно отразиться на времени, показываемом во время спортивных соревнований.

Второе примерное выполнение

Во втором примерном выполнении настоящее изобретение направлено на обувные изделия, содержащие подошву либо в качестве своей интегральной части, либо в качестве вставки, причем подошва конструируется так, чтобы собирать, накапливать и высвобождать энергию во время активного использования. Таким образом, следует учитывать, что изобретение содержит такую подошву либо отдельно, в качестве вставки в существующее обувное изделие, либо введенную в конструкцию обуви в качестве улучшения обувного изделия. В любом случае подошва адаптирована для ношения на стопе человека при движении по опорной поверхности и действует, накапливая и высвобождая энергию, производимую силами сжатия между человеком и опорной поверхностью.

На фиг.12-14 показано второе примерное выполнение настоящего изобретения, иллюстрирующее наиболее простую конструкцию. Как видно на фиг.1, обувное изделие в виде спортивной туфли 110 имеет верх 112 и подошву 114. Подошва 114 содержит пяточную часть 16, которая конструируется в соответствии со вторым примерным выполнением настоящего изобретения.

Структура пяточной части 116 наилучшим образом показана на фиг.13, 14А и 14Б. По этим чертежам можно увидеть, что пяточная часть 16 содержит первую профильную деталь в виде пяточного элемента 118, который выполнен из относительно неупругого материала, такого как резина, полимер, пластик или тому подобное. Пяточный элемент 118 содержит камеру 120 первого профиля, расположенную по центру этого элемента, при этом камера 120 первого профиля имеет овальную конфигурацию и центрируется по оси "А". Вторая профильная деталь 122 структурирована в виде плоской панели 124, снабженной первичным рабочим элементом 126, который имеет форму, подобную форме камеры 120 первого профиля, но немного меньший, чем у камеры 120, размер. Вторая профильная деталь 122 также выполняется из неупругого материала, такого как резина, полимер, пластик или подобный материал. Рабочий элемент 126 может формироваться интегрально с панелью 124 или, альтернативно, прикрепляться к ней по центру в любой общепринятой обуви.

Первый слой 128 растягиваемого упругого материала расположен между пяточным элементом 118 и второй профильной деталью 122 так, что упругий слой 128 перекрывает камеру 120 первого профиля. С этой точки зрения можно считать, что пяточный элемент 118 расположен на первой стороне 130 первого упругого слоя 128, в то время как вторая профильная деталь 122 расположена на второй стороне 132 первого упругого слоя 128, при этом рабочий элемент обращен к его второй стороне. Кроме того, можно увидеть, что камера 120 первого профиля имеет первый внутренний участок 134 такого размера, чтобы принимать рабочий элемент 126.

На фиг.14А и 14Б можно увидеть, что пяточный элемент 118 и вторая профильная деталь 122 располагаются так, что сжимающее усилие между первым и опорной поверхностью 136 в направлении вектора "F" перемещает пяточный элемент 118 и вторую профильную деталь 122 в направлении друг к другу. В процессе этого движения первичный рабочий элемент 126 вдвигается в камеру 120 первого профиля. Когда это происходит, упругий слой 128 растягивается внутрь первого внутреннего участка 134, определяя активное состояние, показанное на фиг.14Б. В активном состоянии энергия накапливается посредством растяжения упругого слоя 128. Однако при устранении сжимающего усилия упругий слой 128 высвобождает энергию для перемещения пяточного элемента 118 и второй профильной детали 122 в направлении друг от друга для возврата в статическое состояние, показанное на фиг.14А. Соответственно в действии, когда пользователь переносит вес на пяточную часть 116 при беге, ходьбе или прыжках, ударная сила смягчается и собирается упругим слоем 128. Когда пользователь убирает вес с пяточной части 116, эта энергия высвобождается, помогая пользователю в осуществлении его действий.

Третий примерный вариант

Простая структура, показанная на фиг.12-14, может быть дополнена для выполнения высокоактивной подошвы, такой как показанная в третьем примерном выполнении по фиг.15-22. На фиг.15 можно увидеть, что обувное изделие в виде спортивной туфли 150 имеет верх 152 и подошву 154, при этом подошва 154 конструируется в соответствии с третьим примерным выполнением настоящего изобретения. Подошва 154 содержит пяточную часть 156, плюсневую часть 158 и пальцевую часть 160, описываемые более подробно ниже. Таким образом, обозначение "подошва" может относиться только к одной из трех частей, группе частей или элементу, подстилающему стопу целиком, или к его части.

Сначала рассмотрим пяточную часть 156, структура которой наилучшим образом показана на фиг.17-19. На этих чертежах видно, что пяточная часть 156 содержит первый профиль 162, сформированный округлой пяточной пластиной 164, которая содержит множество отстоящих друг от друга вспомогательных рабочих элементов 166, расположенных по периметру. Рабочие элементы 166 выполняются из неупругого, весьма жесткого материала и определяют камеру 168 первого профиля, имеющую отверстие 170, сделанное в округлой пяточной пластине 164. Слой упругого растягиваемого материала 172 конфигурируется так, чтобы он перекрывал отверстие 170, при этом пяточная пластина 164 и упругий слой 172 скреплены друг с другом, например, посредством клея или другого подходящего средства. Таким образом, первая профильная деталь 162 располагается с одной стороны упругого слоя 172, а вторая профильная деталь 174 располагается со второй стороны упругого слоя 172 и прикрепляется к нему любым традиционным способом. Вторая профильная деталь 174 имеет форму пяточного элемента, но определяет первичный рабочий элемент для взаимодействия с камерой 170. Таким образом, при использовании в данной заявке, фраза "второй профиль, содержащий первичный рабочий элемент" может обозначать либо то, что обеспечивается второй профиль с независимым рабочим элементом, либо то, что сам этот профиль формирует такой рабочий элемент.

В любом случае может дополнительно учитываться, что вторая профильная деталь 174 имеет камеру 176 второго профиля, сформированную в ее центре, при этом камера 176 является удлиненным шестидольным отверстием. Пяточная часть 156 содержит третью профильную деталь 178, обеспечиваемую с помощью плунжерного элемента 180, который геометрически подобен по форме камере 176 второго профиля, но несколько меньше по размерам. Третья профильная деталь 178 содержит также множество отверстий 182, которые имеют такие размер и ориентацию, чтобы принимать вышеописанные вторичные рабочие элементы 166. С этой стороны пяточная часть 156 также содержит второй упругий слой 184, имеющий до центру удлиненное овальное отверстие 186. Отверстия 182 определяют камеры третьего профиля, каждая из которых имеет третий внутренний участок.

По фиг.18 и 19А понятно, что, будучи вложенными друг в друга, различные элементы, составляющие пяточную часть 156, формируют очень активную систему для накопления энергии. Видно, что плунжер 180 имеет высоту, выбранную так, что в собранном виде поверхность 188 плунжера 180 контактирует со второй стороной 190 упругого слоя 172. Одновременно верхние поверхности 192 вторичных рабочих элементов 166 контактирует с поверхностью 194 второго упругого слоя 184. Каждый из вторичных рабочих элементов 166 совмещен с соответствующим отверстием 182, при этом отверстия 182 имеют форму, подобную конфигурации рабочего элемента 166, но несколько большего размера. Вторая профильная деталь 174 располагается так, что камера 176 второго профиля располагается для приема плунжера 180 при перемещении второй профильной детали 174 во внутренний участок камеры 168 первого профиля.

Это перемещение из статического состояния, показанного на фиг.19А, показано в активном состоянии на фиг.19Б. Здесь видно, что упругий слой 172 вынужден подвергаться двойному растягиванию, когда первая профильная деталь 162, вторая профильная деталь 174 и плунжер 180 противодействуют в двойном поршнеобразном действии. Упругий слой 172 соответственно растягивается как в камеру 168 первого профиля (за счет второй профильной детали 174), так и во внутренний участок камеры 176 второго профиля (за счет плунжера 180).

В то же самое время второй упругий слой 184 подвергается одному растяжению в каждую из камер третьего профиля, сформированных отверстиями 182. Здесь следует учитывать, что при изготовлении камер третьего профиля небольшими в вертикальном измерении нижняя поверхность 153 верха 152 обеспечивает ограничитель, так что периферийная опора выполняется периферийными рабочими элементами 166, в то время как первичное накопление энергии происходит с помощью взаимного действия плунжера 180 и второй профильной детали 174 на упругий слой 172. Для дополнительного поддержания боковой стабильности могут использоваться вспомогательные позиционирующие блоки 196 в сочетании с опциональными мягкими выступами 198, которые выступают вниз между третьей профильной деталью 178 и вторым упругим слоем 184. Кроме того, по желанию могут использоваться опциональные плюсневые поддерживающие пластины 200.

По фиг.15 видно, что подошва 154 конструируется так, чтобы быть ориентированной под небольшим острым углом "а" по отношению к опорной поверхности "s" в статическом состоянии, при этом пяточная часть 156 приподнята относительно пальцевой части 160. Предпочтительно угол "а" находится в пределах от 2 градусов до 6 градусов. При обеспечении такого малого угла высвобождение энергии из активного состояния не будет происходить только в вертикальном направлении во время средней стойки и отрыва пальцев. Вместо этого, поскольку подошва 154 вращается относительно пальцевой части 160, восстановительная сила направлена немного вперед в ходе этого перемещения. Это дает компонент восстановительной силы, передаваемый для продвижения пользователя вперед.

На фиг.20 и 21 более подробно показана конструкция пальцевой части 160. Можно видеть, что пальцевая часть 160 формируется первой профильной деталью 208, который содержит первый профиль в виде выступающей периметрической стенки 212, которая проходит по периферийному краю первой профильной детали 208. Как видно из фиг.20А, периметрическая стенка 212 сконфигурирована так, что камера 210 имеет пять участков 216-220, которые cooтветствуют каждому из пальцев человеческой стопы. Первый упругий слой 222, показанный на фиг.20Б, имеет периферийный край, который геометрически конгруэнтен первой профильной детали 208. В собранном виде первый упругий слой 222 перекрывает камеру 210 первого профиля. Структура пальцевой части 160 завершается добавлением второй профильной детали 224, показанной на фиг.20А. Вторая профильная деталь 224 имеет геометрическую форму, подобную внутренней стенке 213 периметрической стенки 212, так, что она может плотно входить в камеру 210 первого профиля. Вторая профильная деталь 224 снабжена отверстиями 226-229, которые определяют камеры второго профиля, соответствующие пальцевым участкам 216-219. Из фиг.20А видно, что каждый из этих пальцевых участков снабжен выступающим плунжером 236-239, размеры которых позволяют им входить в отверстия 226-229 соответственно.

Соответственно, как показано на фиг.21А и 21Б, пальцевая часть 160 обеспечивает систему накопления энергии двойного действия. Когда первая профильная деталь 208 и вторая профильная деталь 224 переходят из статического состояния, показанного на фиг.21А, в активное состояние, показанное на фиг.21Б, упругий слой 222 подвергается двойной деформации. Вторая профильная деталь 224, которая определяет первичный рабочий элемент, движется в камеру 210 первого профиля, растягивая, таким образом, упругий слой 222 в ее внутренний участок. Одновременно каждый из плунжеров 236-239 движется в соответствующее отверстие 226-229 во второй профильной детали 224, растягивая, таким образом, упругий слой 222 во внутренние участки отверстий 226-229.

Для простоты изготовления возможно обеспечивать плунжеры 236-239 в виде части упругого слоя 222. Соответственно эта альтернативная структура показана на фиг.20Г, на которой упругий слой 222 показан с плунжерными элементами 236’-239’, интегрально сформированными на нем. На фиг.20Г раскрывается противоположная сторона упругого слоя 222, показанного на фиг.20Б.

Структура плюсневой части 158 подобна структуре пальцевой части 160. На фиг.22А-22В видно, что плюсневая часть 158 формируется первой профильной деталью 218, которая содержит сформированную в ней камеру 250 первого профиля. Камера 250 первого профиля, таким образом, ограничена выступающей периметрической стенкой 252, проходящей вдоль периферийного края первой профильной детали 208. Как видно на фиг.20А, периметрическая стенка 252 сконфигурирована так, что камера 250 имеет пять участков 255-259, соответствующих каждой из плюсневых костей. Первый упругий слой 262, показанный на фиг. 22Б, имеет периферийный край, геометрически конгруэнтный первой профильной детали 248. В собранном виде первый упругий слой 262 перекрывает камеру 250 первого профиля. Структура плюсневой части 158 завершается добавлением второй профильной детали 264, показанного на фиг.22В.

Вторая профильная деталь 264 геометрически подобна внутренней стенке 253 периметрической стенки 252, так что она может плотно входить в камеру 250 первого профиля. Вторая профильная деталь 264 снабжена отверстиями 265-270, которые определяют камеры второго профиля. По фиг.22А видно, что камера 250 первого профиля снабжена выступающими плунжерами 275-280, размеры которых позволяют им входить в отверстия 265-270 соответственно. Плунжеры 275-280 ориентированы так, чтобы попадать между плюсневыми костями человеческой стопы.

Опять же, когда первая профильная деталь 248 и вторая профильная деталь 264 переходят из статического состояния в активное состояние, упругий слой 262 подвергается двойной деформации. Вторая профильная деталь 264, которая определяет первичный рабочий элемент, движется в камеру 250 первого профиля, растягивая, таким образом, упругий слой 262 в ее внутренний участок. Одновременно каждый из плунжеров 275-280 движется в соответствующую камеру 265-270 во второй профильной детали 264, растягивая, таким образом, упругий слой 262 во внутренние участки отверстий 265-270. Поэтому данное действие идентично действию, описанному по фиг.21А и 21Б.

Точки фокусирования энергии для пальцевой профильной детали 224 и переднестопной профильной детали 264 центрируются вокруг камер 226-229 и 265-270 соответственно. Эти камеры дополнительно стабилизируются с помощью передних и задних арматур закручивания, которые соединяют рабочие части рабочих элементов 224 и 264 и проводят энергию вбок и в середину по переднестопному и пальцевому участкам. Как показано на фиг.20В, передняя арматура 230 закручивания ограничивает переднюю часть профильной детали 224, а задняя арматура 232 закручивания ограничивает заднюю часть профильной детали 224. Аналогично, как показано на фиг.22В, передняя арматура 272 закручивания ограничивает переднюю часть профильной детали 264, а задняя арматура 274 закручивания ограничивает заднюю часть профильной детали 274.

Четвертое примерное выполнение

Четвертое примерное выполнение настоящего изобретения показано на фиг. 23-27. На этих чертежах показана подошвенная вставка 310, содержащая верх 312 и подошву 314. Подошва 314 содержит пяточную часть 316, плюсневую часть 318 и пальцевую часть 320. Структура пяточной части 216 наилучшим образом показана на фиг.24 и 27А и 27Б. Пяточная часть 316 содержит первую профильную деталь 322, в целом сконструированную в виде плоской пластины 323, содержащей множество сформированных в ней камер 324 первого профиля. Камеры 324 сформированы в качестве углублений в пластине 323. Альтернативно, камеры 324 могут быть сформированы в виде сквозных отверстий в пластине 323. Вторая профильная деталь 326 содержит множество рабочих элементов 328, размеры которых обеспечивают вхождение во внутренний участок соответствующей камеры 324. Первая профильная деталь 324 и вторая профильная деталь 326 заключают между собой упругий слой 330, так что при приложении усилий сжатия рабочие элементы 328 продвигаются в камеру 324 первого профиля.

Пальцевая часть 320 образована первой профильной деталью 344 и второй профильной деталью 346, которая определяет рабочий элемент. Структуры профильных деталей 344 и 346 идентичны структурам, описанным для профильных деталей 208 и 224 соответственно, поэтому это описание не повторяется. Подобным же образом плюсневая часть 318 формируется первой профильной деталью 354 и второй профильной деталью 356, при этом структура профильных деталей 354 и 356 подобна структуре профильных деталей 348 и 364. Одним отличием, которое тем не менее можно отметить в структуре вставной подошвы 310, является то, что упругий слой 330 является общим упругим слоем, проходящим по всей подошве вставки 310 так, что упругий слой 330 обеспечивает упругие слои для накопления энергии в пяточной части 316, плюсневой части 318 и в пальцевой части 320.

Пятое примерное выполнение

Фиг.28-30 иллюстрируют пятое примерное выполнение подошвы по настоящему изобретению. Это выполнение подобно вышеописанному третьему примерному выполнению с той разницей, что пяточная часть 456 не содержит опциональных мягких выступов 198, показанных на фиг. 17. Пальцевая часть 460 и плюсневая часть 458, показанные на виде снизу по фиг.30, практически те же, что показанные на фиг.20А-20В и 22А-22В соответственно, с использованием подобных цифровых обозначений, но начинающихся на 4, а не на 2.

Фиг.28 и 29 показывают пяточную часть 456 в разобранном перспективном виде и в разобранном частичном разрезе соответственно. Пяточная часть 456 содержит первую профильную деталь 462, образованную округлой пяточной пластиной 464, содержащей множество отстоящих друг от друга вспомогательных рабочих элементов 466, расположенных U-образно по периметру. Рабочие элементы 466 выполняются из неупругого, весьма жесткого материала и определяют камеру первого профиля 468, которая имеет отверстие 470, выполненное в кольцевой пяточной пластине 464. Рабочие элементы являются предпочтительно скошенными, как показано на фиг.29, в сторону передней части подошвы, обеспечивая дополнительную поддержку в направлении задней части стопы. Слой упругого растяжимого материала 472 сконфигурирован так, что он перекрывает отверстие 470, при этом пяточная пластина 464 и упругий слой 472 скреплены друг с другом посредством клея или другого подходящего средства. Таким образом, первая профильная деталь 462 располагается с одной стороны упругого слоя 472, а вторая профильная деталь 474 располагается на второй стороне упругого слоя 472 и прикрепляется к нему любым общепринятым образом. Вторая профильная деталь 474 имеет форму пяточного элемента, но определяет первичный рабочий элемент для взаимодействия с камерой 470.

Можно дополнительно отметить, что вторая профильная деталь 474 имеет камеру 476 второго профиля, сформированную в ее центре, при этом камера 476 второго профиля является удлиненным шестидольным отверстием. Пяточная часть 456 содержит третью профильную деталь 478, которая обеспечивается с помощью плунжерного элемента 480, который по форме геометрически подобен камере 476 второго профиля, но несколько меньше ее по размеру. Третья профильная деталь 478 также содержит множество отверстий 482, размер и ориентация которых позволяет принимать вторичные рабочие элементы 466, описанные выше. Пяточная часть 456 также содержит второй упругий слой 484, содержащий в центре удлиненное овальное отверстие 486. Отверстия 482 определяют камеры третьего профиля, каждая из которых имеет третий внутренний участок.

Для поддержки боковой стабильности между вторым упругим слоем 484 и первой профильной деталью 464 предусматриваются вспомогательные позиционирующие блоки 496. Дополнительные опорные блоки или посты 502 управления движением предусматриваются под первой профильной деталью, в значительной степени находясь под передней парой вторичных рабочих элементов 466. Треножная конфигурация опорных блоков 502 и второй профильной детали 474 обеспечивает повышенную стабильность. Этот узел способен накапливать энергию вращательных сил, вырабатывая оптимальные вертикальные векторы. Обувь, требующая дополнительной стабильности, может иметь преимущество в способности располагать посты управления движением дальше друг от друга. Для индивидов с плоскостопием или необходимостью полной поддержки среднестопного участка предполагается опциональный активный мост стопы.

Следует понимать, что, будучи вложенными друг в друга, различные элементы, составляющие пяточную часть 456, формируют высокоактивную систему для накопления энергии. В частности, пяточная часть 456 ведет себя в значительной степени подобно пяточной части 156, показанной на фиг.19А и 19Б.

Вид подошвы снизу, показанный на фиг.30, изображает расположение пяточной части 456, плюсневой части 458 и пальцевой части 460, составляющих примерную подошву обуви. Фиг.30 показывает также дополнительную плюсневую поддерживающую часть 500, более подробно показанную на фиг.31А-31В. Как показано на фиг.31А, плюсневая поддерживающая часть 500 сформирована из первой профильной детали 504, которая содержит камеру 510 первого профиля, определяемую выступающей периметрической стенкой 512, которая проходит по периферийному краю первой профильной детали 504. Упругий слой 506, показанный на фиг. 31Б, имеет периферийный край, геометрически конгруэнтный первой профильной детали 504. В собранном виде упругий слой 506 перекрывает профильную камеру 510. Структура плюсневой поддерживающей части 500 завершается добавлением второй профильной детали 508, показанной на фиг. 31В. Форма второй профильной детали 508 геометрически подобна внутренней стенке 512 первой профильной детали 504 так, чтобы она могла плотно входить в профильную камеру 510. В частности, вторая профильная деталь 508 и камера 510 расположены так, чтобы поддерживать первую и вторую плюсневые кости.

Шестое примерное выполнение

Фиг.32 и 33 показывают альтернативное примерное выполнение пяточной части 556 подошвы по настоящему изобретению. Пяточная часть 556 содержит основной толкатель 574, первый упругий слой 572, первый профильный слой 562 с расположенными на нем рабочими элементами или вспомогательными толкателями 566, зацепляющиеся резиновые выступы 598 на втором упругом слое 584 и второй профильный слой 578, покрывающий упругий слой 584. Дополнительно вспомогательные поддерживающие блоки 602 размещаются проксимально по отношению к упругому слою 572 под профильным слоем 562.

Выполнение, показанное на фиг.32, подобно пяточной части 156, показанной на фиг.17, с двумя отличиями, заключающимися в том, что резиновые выступы 598 предусматриваются под упругим слоем 584 вместо профильной детали 578, и что выполнение по фиг.32 не имеет плунжера, подобного элементу 180 по фиг.17.

По фиг.32 и 33 видно, что пяточная часть 556 содержит первую профильную деталь 562, образованную округлой пяточной пластиной 564, имеющей множество отстоящих друг от друга вспомогательных или зависимых рабочих элементов 566, расположенных U-образно по периметру. Рабочие элементы 566 выполняются из неупругого, весьма жесткого материала и определяют камеру 568 первого профиля, имеющую отверстие 570, выполненное в округлой пяточной пластине 564. Слой упругого растяжимого материала 572 конфигурируется так, что он будет перекрывать отверстие 570, при этом пяточная пластина 564 и упругий слой скреплены друг с другом посредством клея или другого подходящего средства. Таким образом, первая профильная деталь 562 расположена с одной стороны упругого слоя, а вторая профильная деталь 574 расположена со второй стороны упругого слоя 572 и прикреплена к ней любым общепринятым способом. Вторая профильная деталь 574 имеет форму пяточного элемента, но определяет первичный рабочий элемент или основной толкатель для взаимодействия с камерой 570. Как показано на фиг.33, вторая профильная деталь 574 предпочтительно уменьшается или идет на скос в направлении книзу и более предпочтительно имеет низкую куполообразную форму с наклонными поверхностями. Эта форма обеспечивает улучшенную боковую поддержку для пятки в ходе трех основных фаз движения стопы: удара пятки, средней стойки и отрыва пальцев.

Пяточная часть 556 содержит третью профильную деталь или слой 578 основания, который содержит множество отверстий 582, имеющих форму и ориентацию для приема рабочих элементов 556, описанных выше. С этой стороны пяточная часть 556 содержит второй упругий слой 584. Отверстия 582 определяют камеры второго профиля, каждая из которых имеет второй внутренний участок. Верхние поверхности рабочих элементов 566 контактируют с нижней поверхностью второго упругого слоя 584. Каждый из вторичных рабочих элементов 566 совмещен с соответствующим отверстием 582, имеющим форму, подобную конфигурации рабочего элемента 566, но слегка больше по размеру.

Предусматривается пара поддерживающих блоков или постов 602 управления движением под передней парой рабочих элементов 566. Подобно второй профильной детали 574 эти посты 602 имеют предпочтительно выпуклую книзу форму и более предпочтительно имеют куполообразную форму и наклон вперед для обеспечения улучшенной боковой стабильности подошвы.

Резиновые выступы 598 предусматриваются под упругим слоем 584 для сцепления с рабочими элементами 566. И резиновые выступы 598, и рабочие элементы 566 предпочтительно скошены кпереди, обеспечивая более управляемое боковое смещение при сжатии. Боковые стенки выступов 598 и 566 предпочтительно наклонены на приблизительно 3-6 градусов. Каждый из этих выступов является зеркальным отражением другого, обеспечивая эластично поддерживаемое взаимодействие. Промежуток между резиновыми выступами 598 и толкателями 566 предпочтительно менее приблизительно 0,020 дюйма, чтобы не допускать частицы большего размера, чем 0,020. Слишком тугое уплотнение создает вакуум, замедляя процесс отскока. Зацепление обеспечивает достаточный поток воздуха, в частности, во время отскока, в то время как слишком тугое уплотнение создает вакуум, замедляющий процесс отскока. Напротив, данный дизайн оставляет большое пространство между постами 602 управления движением, позволяя выходить воздуху, воде и т.д.

Рабочие элементы 566 предпочтительно имеют приподнятую схему вхождения для лучшего зацепления с резиновыми выступами 598. Эффект вложения создает более адаптируемую среду, улучшая перевод энергии сил вращения в накопление и извлечение вертикальной силы. Путем специфического увеличения толщины пластины 564 рядом с рабочими элементами 566 также уменьшается вес. Схемы вхождения также действуют в качестве переместителя и стабилизатора для рабочих элементов, переводящих энергетическую волну в вертикальные векторы. Схемы вхождения увеличивают чувствительность основного толкателя 574, максимизируя длину продвижения или перемещения отскакивающего толкателя. Они также обеспечивают дополнительное усилие в конце двигательного цикла и помогают рабочим элементам оставаться на месте.

Варьирование жесткости рабочего элемента увеличивает управляемость энергетической "волны" и чувствительности к ней нервно-мышечной системы. Если стопа пользователя подвергается естественной супинации, это действие стремится вывести избыточные потребности управления движением на внешнюю границу передней части стопы, плюсневую кость номер пять. Это избыточное нежелательное движение последовательно фиксируется снабженным камерой рабочим элементом, таким как рабочий элемент 574 в вышеописанном шестом примерном выполнении, накапливается и высвобождается достаточно быстро, чтобы отрицательное движение само по себе становилось энергией для направления стопы снаружи внутрь, улучшая функционирование нейтральной плоскости. Более жесткий снабженный камерой рабочий элемент сопротивляется качанию или погружению в сторону внешних бокового или среднего краев, стабилизируя тем самым сцепляющий процесс накопления энергии. Дополнительные подробности о варьировании жесткости рабочего элемента описаны ниже в седьмом примерном выполнении.

Седьмое примерное выполнение

Фиг.34-68 иллюстрируют седьмое примерное выполнение конструкции подошвы в соответствии с настоящим изобретением. При использовании в данном описании термин "конструкция подошвы" относится и ко всей подошве, используемой для поддержки человеческой стопы, и к ее части. Кроме того, поскольку компоненты, описанные в седьмом примерном выполнении, подобны многим компонентам, описанным в вышеприведенных выполнениях, следует учитывать, что терминология, использованная для описания подобных компонентов в вышеприведенных выполнениях, взаимозаменима с терминологией, используемой ниже.

Фиг.34 иллюстрирует предпочтительную конструкцию подошвы в разобранном перспективном виде, причем каждый из компонентов показан в перевернутом "вверх ногами" виде. В частности, конструкция подошвы содержит три участка, а именно пяточную часть 700, пальцевую часть 800 и плюсневую или переднестопную часть 900. Пяточная часть 700 содержит основной толкатель 702, первый слой упругого растяжимого материала 704, зависимый толчковый слой 706, второй слой упругого растяжимого материала 708 и слой основания или вторичный толчковый слой 710. Пальцевая часть содержит рабочий слой 802 и камерный слой 804. Переднестопная или плюсневая часть 900 содержит рабочий слой 902 и камерный слой 904. Каждый из компонентов, составляющих каждую часть стопы, прикрепляется предпочтительно с помощью химического связывания в ходе процесса литья, как известно специалистам. Как описывается здесь, "верх" конструкции подошвы, показанной на фиг.34-68, находится со стороны вторичного толчкового слоя 710, а "низ" конструкции подошвы находится в направлении основного толкателя 702. Соответственно пяточная часть 700 представляет собой заднюю сторону конструкции подошвы, а пальцевая часть представляет собой переднюю часть конструкции подошвы.

Как показано на фиг.35-38, основной толкатель 702 предпочтительно скошен вниз и имеет выпуклую нижнюю поверхность 712 (показанную сверху на фиг.35), которая больше наклонена кпереди, обеспечивая боковую стабильность и давая возможность вращательного движения пяточной кости человеческой ступни, непосредственно под которой он находится. Основной толкатель 702 имеет практически овальную форму, как показано на фиг.36, с большей длиной в направлении спереди назад, чем в боковом направлении. Как показано на фиг.37 и 38, основной толкатель 702 содержит выступающую стенку 714, выходящую кверху из нижней поверхности и определяющую камеру 716 внутри основного толкателя. Эта камера 716 предпочтительно имеет шестидольную форму подобно толкателю 474 в пятом примерном выполнении, описанном выше (см. фиг.30), но закрыта нижней поверхностью 712. Стенка 714 предпочтительно слегка наклонена кнаружи при выходе из поверхности 712. Основной толкатель 712 предпочтительно конструируется с легким скосом в сторону передней части стопы, так что высота стенки 714 у заднего конца 718 толкателя больше, чем высота стенки у переднего конца 720 толкателя. Эта конструкция обеспечивает дополнительную поддержку задней пяточной части, в то же время приспосабливая вращательное движение пятки. В частности, искривленная нижняя поверхность 712 позволяет рассредотачивать энергию к внешней стороне стопы, когда конструкция подошвы сжимается, и обеспечивает более эффективное движение при нахождении конструкции подошвы на земле.

В проиллюстрированном выполнении толкатель 702 имеет высоту задней стенки приблизительно 0,324 дюйма, которая уменьшается до приблизительно 0, 252 дюйма у передней части стенки 714. В данном выполнении стенка 714 предпочтительно имеет наклон приблизительно 1,5 градуса. Нижняя поверхность 712, соединяющая стенки и определяющая дно камеры 716, предпочтительно имеет толщину приблизительно 0,125 дюйма. Высота всего основного толкателя 702, от верха стенки 714 до самой низкой точки поверхности 712, составляет приблизительно 0,536 дюйма. Как показано на фиг.36, длина толкателя 702, измеренная по линии 37-37, составляет приблизительно 2,101 дюйма, а ширина толкателя, измеренная по линии 38-38, составляет приблизительно 1,561 дюйма. Следует учитывать, что данные размеры в большей мере являются примерными для одного из выполнении, и в размеры конструкции подошвы могут вноситься многочисленные изменения. Предпочтительным материалом для толкателя 702 является пластик, такой как Dupont HYTREL®, но могут использоваться и другие, более или менее жесткие материалы. Если желательна большая жесткость, может использоваться, к примеру, фиберглас.

Фиг.39-41 показывают первый слой упругого растяжимого материала 704, который расположен над основным толкателем 702 конструкции подошвы, показанной на фиг.34. Этот слой предпочтительно выполняется из резины и имеет в значительной степени овальную форму, подобную основному толкателю 702, но больше его по размеру. Слой 704 содержит также язычок 722, выступающий из передней части слоя 704, и углы 724 и 726 на передней стороне слоя 704.

Как показано на фиг.40 и 41, верхняя поверхность 728 слоя 704 предпочтительно является плоской. Нижняя поверхность 730 слоя 704 предпочтительно содержит краевой участок 732, который проходит по периметру слоя 704 и имеет практически овальную форму. Внутри краевого участка находится промежуточный участок 734, также имеющий практически овальную форму, причем этот промежуточный участок имеет большую толщину, чем краевой участок. Увеличение толщины между краевым участком 732 и промежуточным участком 734 предпочтительно является постепенным, обеспечивая тем самым наклонную поверхность 736, как показано на фиг.41. Внутри промежуточного участка 734 расположен центральный упругий участок 738, немного углубленный по отношению к промежуточному участку 734 и отделенный от промежуточного участка краевым кольцом 740. Этот центральный упругий участок 738 имеет практически те же размеры и форму, что и основной толкатель 702, описанный выше, так что, когда конструкция подошвы сжимается в процессе ходьбы или бега, толкатель 702 нажимает на центральный участок 738, вызывая его растяжение.

В проиллюстрированном выполнении упругий слой 704 имеет толщину приблизительно 0,06 дюйма на краевом участке 732, увеличивающуюся до приблизительно 0,135 дюйма на промежуточном участке 734 и уменьшающуюся до приблизительно 0,125 дюйма на центральном участке 738 растяжения. Длина слоя 704, измеренная от переднего кончика язычка 722 до задней части слоя 704, составляет приблизительно 3,793 дюйма. Ширина слоя 704 в самой широкой части составляет приблизительно 2,742 дюйма. Длина слоя 704, измеренная от углов 724 и 726 до задней части слоя 704, составляет приблизительно 3,286 дюйма. При измерении от задней части слоя до переднего края промежуточного участка 734 эта длина составляет приблизительно 3,098 дюйма. Ширина краевого участка при прохождении им вокруг овальной формы слоя варьируется от приблизительно 0,298 дюйма в задней части слоя до приблизительно 0,28 дюйма в боковых частях слоя. Наклон поверхности 736 предпочтительно составляет приблизительно 45 градусов. Опять же следует учитывать, что все эти размеры являются в большей степени примерными для одного отдельного выполнения.

Фиг.42-44 иллюстрируют зависимый толчковый слой 706 конструкции подошвы по фиг.34. Как показано на фиг.42 и 43, слой 706 содержит округлую пяточную пластину 742, содержащую отверстие 744, которое служит камерой, через которую основной толкатель 702 и упругий слой 704 проходят при сжатии собранной конструкции подошвы. Таким образом, отверстие или камера 744 имеет практически овальную форму, достаточную для помещения в нее основного толкателя 702.

Предпочтительно пяточная пластина 742 имеет в значительной степени округлую форму, дополнительно имея две выступающих части 746 и 748 в направлении передней части ступни. Как показано на фиг.34, форма выступающих частей 746 и 748 зависит от того, предназначена ли конструкция подошвы для правой или для левой стопы. Конструкция, показанная на фиг.34, предназначена для левой стопы, и соответственно левая выступающая часть 748 предпочтительно имеет вогнутую переднюю поверхность 752, в то время как правая выступающая часть 746 предпочтительно имеет выпуклую наружу переднюю поверхность 750. Разумеется, следует учитывать, что эти формы будут обратными для конструкции подошвы для правой стопы. Проще говоря, для любой стопы передняя поверхность внутренней выступающей части предпочтительно выпуклая, а передняя поверхность внешней выступающей части предпочтительно вогнутая.

Верхняя сторона слоя 706 предпочтительно снабжается множеством зависимых толкателей 754, расположенных на слое U-образно. Как показано на фиг.44, верхние поверхности этих толкателей 754 скошены в сторону передней части слоя, что обозначено углом α. Кроме того, каждый зависимый толкатель предпочтительно содержит множество отверстий 756, проходящих частично сквозь него. Отверстия 756 служат для уменьшения веса зависимых толкателей. В предпочтительном выполнении два зависимых толкателя обеспечиваются на выступающих частях 746 и 748, а четыре зависимых толкателя распределены вокруг отверстия 744.

В передней части слоя 706, выходя из нижней части выступающих частей 746 и 748, расположены опорные блоки 758 и 760, которые предпочтительно выполняются интегрально со слоем 706. Как показано на фиг.42, эти опорные блоки предпочтительно имеют практически ту же форму, что и выступающие части 746 и 748, при этом передняя поверхность внутреннего опорного блока 746 предпочтительно выпукла наружу, а передняя поверхность внешнего опорного блока 748 предпочтительно вогнута. Как показано на фиг. 44, эти опорные блоки предпочтительно скошены в сторону передней части слоя 706, что обозначено углом β, и имеют предпочтительно наклонные переднюю и заднюю стенки.

Как показано на фиг.43 и 44, зависимые толкатели 754 предусматриваются на верхней стороне слоя 706 на приподнятой гнездовой форме 762. Как показано на фиг.44, приподнятая гнездовая форма 762 создает камеры 764 между зависимыми толкателями, имеющие практически трапециевидные формы.

В проиллюстрированном выполнении длина слоя 706 от передней поверхности 750 выступающей части 746 до задней части пластины 742 составляет приблизительно 4,902 дюйма. Длина овального отверстия 744 по его длинной оси составляет приблизительно 2,352 дюйма. Ширина слоя 706, измеренная в самой широкой части, составляет приблизительно 2,753 дюйма. Ширина слоя, измеренная в наиболее узкой части, составляет приблизительно 1,776 дюйма. Зависимые толкатели 754 скошены, как показано на фиг.44, приблизительно под углом 1,58 градуса, что показано углом α. Опорные блоки 758 и 760 предпочтительно скошены под углом приблизительно 3 градуса, что показано углом β, а их передние и задние стенки наклонены под углом приблизительно 7 градусов. Высота слоя 706, измеренная от нижней стороны пластины 742 до верха самого высокого зависимого толкателя, показанного плоскостью В на фиг.44, составляет приблизительно 0,477 дюйма. Сама пластина 742 имеет толщину приблизительно 0,1 дюйма в самой тонкой части. Для самого высокого толкателя отверстия 756 имеют предпочтительно глубину приблизительно 0,427 дюйма при измерении от плоскости В. Высота слоя 706, измеренная от низа опорного блока 758, показанного с помощью плоскости С на фиг.44, до плоскости В составляет приблизительно 0,726 дюйма. Слой 706, включая и зависимые толкатели 754, предпочтительно выполняется из материала, подобного материалу слоя 702, и в одном из предпочтительных выполнений из Dupont HYTREL®.

Фиг.45-47 иллюстрируют второй слой 708 упругого материала. Этот слой предпочтительно выполняется из резины и имеет форму, практически соответствующую форме зависимого толчкового слоя 706. В частности, как и слой 706, слой 708 имеет в значительной степени округлую форму с в значительной степени овальным отверстием 766 и двумя выступающими частями 768 и 770, выступающими из него вперед. Передняя поверхность внешней выступающей части 770 предпочтительно вогнута, а передняя поверхность внутренней выступающей части 768 предпочтительно выпукла наружу.

Вокруг отверстия 760 и на выступающих частях 768 и 770 расположены участки 772 растяжения, которые соответствуют зависимым толкателям 754 слоя 706. Эти участки 772 растяжения предпочтительно выполняются интегрально со слоем 708 и имеют увеличенную толщину, как показано на фиг.47, по сравнению с остальной частью слоя 708, чем обеспечивается их приподнятая конфигурация. Участки 772 растяжения предпочтительно являются в значительной степени прямоугольными со скругленными углами, чтобы соответствовать форме зависимых толкателей. Каждый из этих участков 772 растяжения имеет размер больше, чем размер зависимых толкателей 754, позволяя зависимым толкателям давить через участки растяжения при сжатии конструкции подошвы.

Множество сжимаемых резиновых выступов 774 и 776 также предусматривается на слое 708, предпочтительно расположенных между участками 772 растяжения. В предпочтительном выполнении пять выступов 774 предусматриваются между шестью зависимыми толкателями, а два дополнительных выступа 776 предусматриваются на передней части слоя 708 под выступающими частями 768 и 770. Эти резиновые выступы 774 и 776 предпочтительно выполняются интегрально со слоем 708. Более предпочтительно выступы 774 и 776 в значительной мере имеют прямоугольную форму, чтобы согласовываться с формой участков 772 растяжения. В частности, стенки выступов 774 между каждым из участков растяжения предпочтительно вогнуты внутрь, как показано на фиг.47, так что они могут совпадать по форме с участками 772 растяжения. Как показано на фиг.47, эти выступы предпочтительно выступают практически вниз из слоя 708 и имеют наклонные стенки. Поэтому эти выступы имеют форму, согласующуюся с формой камер 764 зависимого толчкового слоя 706, и обеспечивают накопление и возврат энергии при сжатии конструкции подошвы, вызывающем сжатие выступов 774 в камерах 764. Выступы 776 на передней части слоя 708 имеют форму, соответствующую форме выступающих частей 768 и 770.

Как показано на фиг.46, для проиллюстрированного выполнения слой 708 имеет длину приблизительно 5,17 дюйма при измерении от задней части слоя 708 до передней поверхности выступающей части 768. Ширина слоя в наиболее широкой части составляет приблизительно 3,102 дюйма, а в наиболее узкой части - 2,236 дюйма. Ширина округлой части слоя 708, измеренная от задней части слоя до задней части отверстия 766, составляет приблизительно 1,02 дюйма. Расстояние от задней части слоя 708 до передней части отверстия 766 составляет приблизительно 3,138 дюйма. Ширина отверстия, измеренная вдоль его короткой оси, составляет приблизительно 1,302 дюйма. Слой 708 имеет толщину внешнего края приблизительно 0,05 дюйма. В приподнятых участках 772 растяжения толщина составляет приблизительно 0,120 дюйма, а выступы 774 и 776 имеют толщину приблизительно 0,319 дюйма. Выступы 774 предпочтительно наклонены приблизительно на 7 градусов для совмещения с камерами 764.

Слой основания или вторичный толчковый слой 710 показан на фиг.48-51. Толчковый слой 710 содержит пластину 778, имеющую множество отверстий или камер 780. Эта пластина 778 имеет практически ту же форму, что и упругий слой 708 и зависимый толчковый слой 706, в соответствии с которой она в значительной степени является овальной, соответствуя форме пятки, с двумя выступами 782 и 784, выходящими из передней части. Камеры 780 расположены так, чтобы соответствовать зависимым толкателям 754 слоя 706, которые будут входить в камеры 780 через упругий слой 708 при сжатии конструкции подошвы. Соответственно камеры 780 имеют практически ту же форму, что и зависимые толкатели 754, но слегка больше по размеру, чтобы принимать толкатели 754.

На нижней стороне пластины 778 предусматривается вторичный толкатель 786, который находится практически в центре между камерами 780 и выступает вниз из пластины 778. Этот вторичный толкатель расположен так, что, когда конструкция подошвы собрана, толкатель 786 проходит через отверстие 766 в упругом слое 708 и через отверстие 744 в зависимом толчковом слое 706. В частности, толкатель 786 предпочтительно имеет шестидольную форму, которая соответствует шестидольному отверстию 716 основного толкателя 702. Таким образом, при сжатии конструкции подошвы вторичный толкатель 786 вдавливает участок 734 растяжения упругого слоя 704 в отверстие 716. Как показано на фиг.49 и 51, нижняя поверхность 788 вторичного толкателя 786 предпочтительно имеет искривленную или в значительной мере выпуклую форму, а также предпочтительно содержит пару частично проходящих сквозь него отверстий 790 для уменьшения веса вторичного толкателя.

Слой 710 по проиллюстрированному на фиг.48-51 выполнению предпочтительно имеет длину приблизительно 5,169 дюйма от задней части пластины 778 до передней части выступающей части 782. Ширина слоя 710 в самой широкой части составляет приблизительно 3,105 дюйма, а в самой узкой части - приблизительно 2,239 дюйма. Расстояние между внешними боковыми сторонами выступающих частей 782 и 784 предпочтительно составляет примерно 2,689 дюйма. Каждая из передней пары камер 780 предпочтительно имеет длину приблизительно 1,25 дюйма и ширину 0,63 дюйма. Пластина 710 предпочтительно имеет толщину приблизительно 0,06 дюйма, а вторичный толкатель предпочтительно имеет высоту приблизительно 0,71 дюйма при измерении от верхней стороны пластины. Отверстия 790 во вторичном толкателе имеют приблизительно по 0,35 дюйма в диаметре и глубину приблизительно 0,5 дюйма. Слой 710 предпочтительно выполняется из такого материала, как Dupont HYTREL®, хотя могут использоваться также и иные подобные материалы. К примеру, если требуется большая жесткость, могут использоваться такие материалы, как фиберглас и графит.

Фиг.52-55 иллюстрируют пальцевый рабочий слой 802 конструкции подошвы по седьмому примерному выполнению. Этот слой 802 предпочтительно выполняется из резины, все описанные и показанные на фиг.52-55 элементы предпочтительно выполняются интегрально. Данный слой 802 предпочтительно содержит основную упругую часть 806. На нижней стороне основной части 806 предусматриваются пальцевые рабочие элементы 808, 810, 812, 814 и 816, соответствующие каждому из пальцев человеческой стопы. Как показано на фиг.54, пальцевые рабочие элементы представляют собой предпочтительно приподнятые сегменты под основной частью 806. Рабочие элементы 808-814 первого-четвертого пальцев содержат также камеры 818, 820, 822 и 824 соответственно внутри рабочих элементов, практически овальные по форме. Как показано на фиг.54 и 55, пальцевый рабочий слой предпочтительно имеет дугообразную форму. Вдоль краев пальцевого рабочего слоя 802 располагаются ориентированные вверх стенки 826, вмещающие пальцевый камерный слой 804, описанный ниже.

Проиллюстрированный пальцевый рабочий слой 802 предпочтительно имеет размер приблизительно 4, 165 дюйма из конца в конец. Пальцевый рабочий слой 802 предпочтительно имеет ширину приблизительно 2,449 дюйма от самой передней точки до самой задней точки. Основная часть 806 слоя 802 предпочтительно имеет толщину приблизительно 0,12 дюйма, рабочие элементы 808-816 при этом имеют высоту приблизительно 0,12 дюйма от нижней стороны главной части 806. Стенки 826 предпочтительно выступают приблизительно на 0,16 дюйма из верхней стороны основной части 806 и предпочтительно имеют толщину приблизительно 0,55 дюйма.

Фиг.56-59 иллюстрируют пальцевый камерный слой 804, который соответствует вышеописанному пальцевому рабочему слою. Пальцевый камерный слой 804 также предпочтительно выполняется из Dupont HYTREL® и содержит выступающую периметрическую стенку 828, которая проходит по периферийному краю слоя 804, определяя внутри себя камеру 830. Пальцевый камерный слой 804 подобен по геометрической форме пальцевому рабочему слою и также предпочтительно дугообразно выгнут, как показано на фиг.58 и 59. Как видно по фиг.57, периметрическая стенка 828 сконфигурирована так, что камера 830 содержит пять участков 832, 834, 836, 838 и 840, соответствующих каждому из пальцев человеческой стопы. Плунжеры 842, 844, 846 и 848, предпочтительно имеющие практически овальную форму, предусматриваются в каждом из первых четырех участков 832, 834, 836 и 838 соответственно. Плунжеры имеют меньший размер, чем соответствующие камеры слоя 802. Подобным же образом рабочие элементы слоя 802 вдавливаются через основную часть 806 в камеру 830 при сжатии. Таким образом, пальцевый рабочий слой и пальцевый камерный слой совместно обеспечивают систему накопления энергии двойного действия. Характеристики накопления и возврата энергии пальцевой части 800 практически такие же, как описанные со ссылкой на фиг.20А-20В выше.

В проиллюстрированном выполнении периметрическая стенка 828 и плунжеры 842-848 предпочтительно имеют высоту приблизительно 0,16 дюйма. Слой 804 имеет толщину приблизительно 0,03 дюйма в самой тонкой части внутри камеры 830. Длина слоя 804 от края до края предпочтительно составляет приблизительно 4,044 дюйма, а ширина этого слоя от самой передней точки до самой задней точки составляет приблизительно 2,326 дюйма.

Плюсневый или переднестопный рабочий слой 902, показанный на фиг.60-64, конструируется подобно пальцевому рабочему слою 802. Этот слой 902 предпочтительно выполняется из резины, все описанные и показанные на фиг.60-64 элементы предпочтительно выполняются интегрально. Данный слой 902 предпочтительно содержит основную упругую часть 906. На нижней стороне основной части 904 предусматриваются плюсневые рабочие элементы 908, 910, 812, 916 и 918. Как показано на фиг.62, плюсневые рабочие элементы предпочтительно являются выступающими сегментами под основной частью 904. Каждый из рабочих элементов содержит камеру 920, 922, 924, 926, 928 и 930 внутри рабочих элементов, которые практически овальны по форме. Как показано на фиг.62-64, пальцевый рабочий слой предпочтительно имеет дугообразную форму. Вдоль краев пальцевого рабочего слоя 904 располагаются ориентированные вверх стенки 932, вмещающие плюсневый камерный слой 904, описанный ниже.

Проиллюстрированный пальцевый рабочий слой 902 предпочтительно имеет размер приблизительно 4,302 дюйма из конца в конец. Пальцевый рабочий слой 902 предпочтительно имеет ширину приблизительно 3,03 дюйма от самой передней точки до самой задней точки слоя 902. Основная часть 906 слоя 902 предпочтительно имеет толщину приблизительно 0,12 дюйма, рабочие элементы 908-918 при этом имеют высоту приблизительно 0,12 дюйма от нижней стороны основной части 906. Стенки 932 предпочтительно выступают приблизительно на 0,16 дюйма из верхней стороны основной части 906 и предпочтительно имеют толщину приблизительно 0,55 дюйма.

Фиг.65-68 иллюстрируют плюсневый камерный слой 904, который соответствует вышеописанному плюсневому рабочему слою 902. Плюсневый камерный слой 804 также предпочтительно выполняется из Dupont HYTREL® и содержит выступающую периметрическую стенку 934, которая проходит по периферийному краю слоя 904, определяя внутри себя камеру 936. Плюсневый камерный слой подобен по геометрической форме плюсневому рабочему слою и также предпочтительно дугообразно выгнут, как показано на фиг.67 и 68. Как видно по фиг.66, периметрическая стенка 934 сконфигурирована так, что камера 936 содержит шесть участков 938, 940, 942, 944, 946 и 948. Плунжеры 950, 952, 954, 956, 958 и 960, предпочтительно имеющие практически овальную форму, предусматриваются в каждом из участков 938-948 в камере 936, соответственно которые вдавливаются вниз через главную часть 906 слоя 902 в камеры 920-930 при сжатии конструкции подошвы. Соответственно плунжеры 950-960 имеют меньший размер, чем соответствующие камеры 920-930 слоя 902. Подобным же образом рабочие элементы 908-918 слоя 902 вдавливаются через основную часть 906 слоя 902 в камеру 936 при сжатии, обеспечивая систему накопления энергии двойного действия. Это практически та же характеристика накопления и возврата энергии, как описанная со ссылкой на фиг.22А-22В выше.

В проиллюстрированном выполнении периметрическая стенка 934 и плунжеры 950-960 предпочтительно имеют высоту приблизительно 0,16 дюйма. Слой 904 имеет толщину приблизительно 0,03 дюйма в самой тонкой части внутри камеры 936. Длина слоя 904 предпочтительно составляет приблизительно 4,182 дюйма при ширине, измеренной между самой передней точкой и самой задней точкой слоя 904, равной приблизительно 2,908 дюйма.

Конструкция подошвы по описанным выше выполнениям предпочтительно прикрепляется к нижней стороне верха обуви (не показан). Вышеописанные выполнения могут дополнительно содержать внешний слой подошвы или слой сцепления, химически связанный с нижней частью подошвы для контактирования с землей. Фиг.69-76 показывают пальцевый и переднестопный слои сцепления, сконструированные для контакта с землей. Как показано на фиг.69-73, пальцевый слой 860 сцепления имеет размер и форму, в значительной степени согласующиеся с формой и размером пальцевого рабочего слоя 802. Подобным же образом переднестопный слой 960 сцепления имеет размер и форму, в значительной степени согласующиеся с формой и размером переднестопного рабочего слоя 902. Каждый из этих слоев сцепления предпочтительно выполняется из резинового материала и имеет боковой и средний бортики, которые приблизительно в два раза выше, чем центральная часть, для поддержки вращения стопы и голеностопа в нейтральной плоскости. В одном из выполнений слои сцепления имеют толщину приблизительно от 0,025 до 0,05 дюйма при толщине бортиков приблизительно 0,05 дюйма и толщине в центре приблизительно 0,025 дюйма. Следует учитывать, что слои сцепления могут также предусматриваться под пяточным участком, постами управления движением и другими частями конструкции подошвы. Кроме того, также предполагается, что единый слой сцепления предусматривается под всей конструкцией подошвы.

Как проиллюстрировано выше, рабочие элементы конструкции подошвы могут иметь изменяющуюся жесткость для улучшения стабильности стопы и для приспособления к естественному вращательному движению стопы. Как показано в седьмом примерном выполнении, эта изменяющаяся жесткость рабочего элемента может обеспечиваться путем выполнения зависимых толкателей 754 и вторичного толкателя 786 из более жесткого материала, такого как Dupont HYTREL® от 80 до 90 дюрометров, и выполнения основного толкателя 702 из менее жесткого материала, такого как Dupont HYTREL® от 40 до 50 дюрометров. Аналогично, выступы 774 предпочтительно выполняются из менее жесткого материала, такого как резина. Таким образом, конструкция подошвы имеет чередующуюся жесткость, что обеспечивает тонкую регулировку накопления и отдачи энергии каждым из рабочих элементов. Жесткость рабочих элементов может также варьироваться в соответствии с желательным использованием обуви. Например, более податливые рабочие элементы могут быть желательны для совместимости с неровными поверхностями и для специальных применений, таких как бег по пересеченной местности, гольф и пеший туризм. Более жесткие рабочие элементы могут использоваться для большей производительности, например, для бега, спринта, прыжков в высоту, баскетбола, волейбола и тенниса. Поэтому следует учитывать, что существуют многочисленные возможности варьирования жесткости рабочих элементов в дополнение к варьированию их размера, формы и положения для обеспечения желательных характеристик.

Кроме того, искривленная форма рабочих элементов с соответствующими искривленными камерами обеспечивает механические преимущества эксплуатации конструкции подошвы. В частности, искривленная поверхность рабочего элемента при приложении нагрузки сжимается в плоское состояние, вызывая увеличение площади касания с растягиваемым слоем. Это увеличение рабочего элемента увеличивает растяжение, испытываемое растягиваемым слоем, приводя тем самым к увеличению накопления и отдачи энергии.

Экспериментальные результаты

Преимущества изобретения заявителя иллюстрируются результатами экспериментальных тестов, выполненных над обувью, описанной в соответствии с седьмым примерным выполнением настоящего изобретения ("обувь заявителя") в сравнении со стандартной обувью. Если не указано иное, для стандартной обуви использовалась технология Mizuno Wave Runner. Результаты представлены ниже.

1. Эффективность для всего организма (тесты поглощения VO₂ (объем поглощаемого за минуту кислорода))

Эффективность для всего тела измеряет потребление и выдыхание газов. Для определения усовершенствований в обуви заявителя по сравнению со стандартной обувью были проведены ступенчатые тесты на сохранение положения для анализа выдыхаемых газов (определения VO₂) с помощью 3- или 12-клеммной кардиографии в процессе бега спортсменов по "бегущей дорожке". В частности, VO₂ измеряет количество O₂, подаваемое сердцем/сердечный выход.

Тестируемые спортсмены тестировались в двух ситуациях. В первой ситуации каждый субъект надевал стандартную обувь, и определялся VO₂ с помощью ступенчатого теста на бегущей дорожке. Во второй ситуации стандартная обувь и обувь заявителя сравнивались с помощью протокола интенсивности ступенчатого сохранения положения при 75-90% VO_2mах и абсолютной интенсивности. Используемое оборудование представляло собой Sensor Medics V_max 29 metabolic cart с двумя калибровочными газовыми резервуарами, один портативный компьютер с установленным программным обеспечением, один монитор VGA и электрокардиографические установки с 12/3 клеммами. Дополнительно использовались множества датчиков потока, тюбинги, мундштуки и шлемы, а также множество временных электрокардиографических электродов.

В ответ на один и тот же беговой протокол обувь заявителя продемонстрировала уменьшенное потребление O₂ при одних и тех же относительном (80-90%) VO_2max и абсолютной интенсивности для всех протестированных спортсменов-мужчин. Это обнаруживалось при интенсивностях, представляющих 80-90% VO_2max и при скоростях 9,5, 10, 10,5 и 11 миль/час. Эти данные согласуются с улучшенной эффективностью всего организма при беге в обуви заявителя по сравнению со стандартной обувью при темпах, характерных для бега на скорость и интенсивных восстановительных тренировок. Среднее улучшение эффективности всего организма при вышеупомянутых интенсивностях составило 13%. Однако при больших абсолютных и относительных интенсивностях среднее улучшение эффективности всего организма составило 15%. Была отмечена индивидуальная изменчивость, некоторые индивиды демонстрировали среднее улучшение эффективности на 21% и 18% соответственно при той же абсолютной интенсивности в 10, 10,5 и 11 миль/час. Эта индивидуальная изменчивость может быть отнесена на счет изначальных различий в биомеханике, механике тела или стиле бега. Интересно то, что наименьшее улучшение наблюдалось у бегунов на сверхдлинные дистанции, в то время как наибольший эффект обуви наблюдался у бегающих на меньшие расстояния троеборцев/двоеборцев. Это открытие согласуется с идеей о том, что бегуны на сверхдлинные дистанции изначально демонстрируют улучшенную механическую или биомеханическую эффективность по сравнению со спортсменами, бегающими более короткие дистанции. В целом обнаружилось, что каждый субъект получал улучшение эффективности всего организма при пользовании обувью заявителя. Результаты отдельных субъектов различались по причинам биомеханики, механики тела и стиля бега. Вывод: обувь заявителя ведет к улучшению беговой эффективности, что продемонстрировано физиологическими данными всех протестированных спортсменов-мужчин.

Предварительные данные для сравнения эффективности всего организма в ходе одинакового бега по бегущей дорожке с помощью обуви заявителя и с помощью стандартной обуви у элитных спортсменов-женщин согласуются с полученными ранее данными для мужчин. Несмотря на то, что величина эффекта была меньшей, измеренный VO₂ был заметно ниже при всех измеренных рабочих нагрузках, а расхождение данных между мужчинами и женщинами может быть отнесено на счет различной механики бега (в частности бега на передних частях стопы у женщин). Когда механика была сделана более сходной посредством применения очень быстрого хода бегущей дорожки, эффективность всего организма была улучшена. Вероятно, что улучшенная эффективность всего организма, измеренная у элитной спортсменки при ношении экспериментальной обуви, подобна измеренной ранее у мужчин.

Как было показано для бегунов-мужчин, в ответ на один и тот же протокол бега обувь заявителя продемонстрировала уменьшенное потребление О₂ при одинаковой относительной (80-90%) VO_2max и абсолютной интенсивности у элитной бегуньи. Эти данные отмечались при интенсивностях, представляющих (80-95%) VO_2max и при скоростях 8,5, 9, 9,5 и 10 миль/час. Эти данные согласуются с улучшенной эффективностью всего организма при беге в обуви заявителя по сравнению со стандартной обувью при темпах, характерных для бега на скорость и интенсивных восстановительных тренировок. Несмотря на то, что величина улучшения, измеренная при различных интенсивностях, была меньше, чем у мужчин, это также заметная (приблизительно 3%) разница. Относительно этой разницы было отмечено, что элитная спортсменка преимущественно приземляется на переднюю часть своей стопы. Следовательно, общая эффективность обуви не может быть полностью измерена из-за конструкции обуви, в которой главный механизм размещается в пятке обуви. Интерес представляет измерение VО₂ в ходе упражнения на бегущей дорожке в ответ на изменение скорости. Механически для спортсменки, бегущей на передних частях стопы, эта смена скорости при скорости 10,5 миль/час может заставить спортсменку толкаться пяткой, тем самым объясняя улучшение измеренной эффективности всего организма. В частности, мы определили уменьшение эффективности всего организма на 5-7% в свете увеличения рабочей нагрузки. Поэтому данное улучшение эффективности всего организма в ответ на изменение скорости сильно недооценено. С другой стороны, эти предварительные данные открывают больше областей для поиска возможностей улучшения эффективности всего организма за счет механики экспериментальной обуви.

2. Кинематический тест всего организма

Заявитель провел также тест кинематики всего организма, чтобы показать, как весь организм получает преимущества изобретения заявителя, в частности, за счет обеспечения более правильных углов голеностопа, колена и бедра и меньших вертикальных движений тела.

Анализ бегового шага был проведен на двух субъектах для определения временных и кинетических параметров разной обуви. Тестировалась следующая обувь: обычная пара беговой обуви и две пары беговой обуви, сконструированных для возврата энергии бегуну ("обувь заявителя"). Концепция обуви заявителя заключается в том, что она собирает энергию удара о землю и способна отдавать энергию обратно бегуну на более поздних стадиях стойки, улучшая таким образом экономичность бега. Была выдвинута гипотеза о том, что будут заметны изменения в кинематике бега - уменьшенное время стойки при увеличенном времени движения (времени в воздухе) и увеличенном выпрямлении ноги в поздней фазе стойки при возврате обувью энергии.

Данные были получены для одного мужчины (субъект 1) и одной женщины (субъект 2). Восемнадцать маркеров были размещены с двух сторон в следующих местах: на латеральной стороне головки 5-й плюсневой кости, на латеральной лодыжке, на латеральной аппроксимации оси вращения колена, на латеральной аппроксимации оси вращения бедра, на подвздошных гребнях, на латеральной аппроксимации плечевой оси вращения, на латеральной стороне локтя, на запястье, на лбу и подбородке. Субъект 1 был заснят тремя видеокамерами с частотой кадров 30 кадров в секунду при беге по бегущей дорожке, движущейся со скоростью 10,0 миль/час (4,47 м/с). Порядок проб был таков: обычная обувь, обувь с возвратом энергии, легкая обувь с возвратом энергии. Субъект 2 был заснят при беге со скоростью 8,6 миль/час (3,84 м/с) и 10,0 миль/час (4,47 м/с). Видеоданные были проанализированы с помощью Ariel Performance Analysis System (APAS) для получения трехмерного изображения объекта для каждой из трех проб. Ниже приводится информация о пробах (табл. А).

Временные характеристики бегового шага были определены в следующем виде (табл. 1).

Общие кинематические переменные сагиттальной плоскости - длина шага, вертикальное смещение и перемещение правой стопы - показаны ниже. Длина шага определялась из определенной выше скорости шага и скорости бегущей дорожки, которая предполагалась постоянной. Вертикальное смещение - мера перемещения лобового маркера в сагиттальной плоскости. Перемещение правой стопы - мера сагиттального смещения стопы в ходе одного полного цикла стояния и движения (табл. 2).

Кинематика сагиттальной плоскости нижней конечности была определена для правой стороны. Она содержит углы бедра, колена и голеностопа. Угол бедра рассчитывался как угол между бедренной костью и тазом, и увеличивающийся угол соответствует выпрямлению бедра. Угол колена рассчитывался как угол между бедренной костью и сегментами большеберцовой кости, и увеличивающийся угол соответствует выпрямлению. Угол голеностопа рассчитывался как угол между большеберцовой костью и стопой, и увеличивающийся угол соответствует сгибанию стопы к подошве.

Максимальное выпрямление бедра наблюдалось непосредственно перед отрывом пальцев, а максимальное сгибание бедра наблюдалось непосредственно перед ударом пятки (табл. 3А).

Углы колена показывали получающуюся фазу сгибания колена во время начала стояния с последующим выпрямлением колена в ходе отрыва пальцев. Во время полета колено быстро сгибается, а затем выпрямляется перед ударом пятки. Диапазон движения фазы сгибания и фазы выпрямления стояния показаны ниже, максимальное сгибание колена наблюдалось во время полета (табл. 3Б).

Диапазоны угловых перемещений голеностопа показаны в табл. 4. Голеностоп сгибался в сторону подошвы во время начальной фазы стояния. Тыльное сгибание голеностопа наблюдалось в середине стояния, а затем снова сгибание к подошве на поздней стадии стояния и в ходе начальной фазы полета.

В этом исследовании сделана попытка количественно оценить кинематические и временные изменения в механике бега при двух скоростях для двух субъектов для двух разных типов обуви. Можно сделать общие выводы из этого исследования.

Имелись некоторые изменения во временных величинах скорости шага времени стояния и времени полета. Субъект 1 имел слегка укороченный шаг в третьей пробе, что означает увеличение скорости. Недостаток различий может частично возникать из-за частоты кадров, использованной при данном исследовании. Частота 30 кадров в секунду неадекватна для определения точных моментов удара пятки и отрывания пальцев. В данном исследовании не использовался механический выключатель для стопы, используемый для более точного определения удара пятки.

Субъект 1 имел меньшее вертикальное смещение во время пробы 3 по сравнению с пробами 1 и 2. Это может показывать лучшую экономичность бега. Меньшее вертикальное смещение может указывать на меньшее количество энергии, затрачиваемое на поднимание центра массы тела, что может приводить к понижению физиологических затрат.

Имелось интересное различие в кинематических параметрах колена и голеностопа при сравнении попыток 1 и 2 с попыткой 3 у субъекта 1. Происходило относительно большее сгибание колена в ходе пружинящей фазы стояния с последующим большим углом выпрямления колена. Это может указывать на то, что энергия накапливается в ходе пружинящей фазы попытки 3 и возвращается нижней конечности в ходе фазы отталкивания. Перенос энергии может рассматриваться в виде большего выпрямления колена в ходе отталкивания. Кинематика голеностопа соответствовала подобной схеме. Диапазон движения голеностопа в попытке 3 был большим, чем в двух других попытках. Эти различия не были отмечены у субъекта 2 при тех же скоростях.

Интересно отметить, что "оригинальная" энерговозвращающая обувь продемонстрировала немного отличий от обычной беговой обуви в попытке 1. Описанные выше схемы следует изучать с помощью более полного исследования для определения того, значительно ли отличается обувь в попытке 3 от прочих видов обуви.

3. F-Scan тесты

Два F-Scan теста были проведены, чтобы показать, как обувь заявителя рассредотачивает области высокого давления стоп, оказываемого землей. Обувь заявителя тестировалась в сравнении с технологией Mizuno Wave Rider, для которой заявлено поглощение удара на 22% лучше, чем у любой другой современной технологии среднего слоя подошвы.

Изобретение заявителя имеет глубинную возможность рассредотачивать области высокого давления, оказываемого землей на стопу. Можно сравнить это с эффектом, который оказывает на стопу ортопедическая обувь. Ортопедическая обувь корректирует отрицательные перемещения стопы вверх от земли, стабилизируя стопу в нейтральном положении вместо чрезмерной пронации или чрезмерной супинации. В передней части стопы головка каждой плюсневой кости получает более равную часть помещенной на нее нагрузки. Когда биомеханически на определенные плюсневые кости помещается сильная нагрузка, эта нагрузка распределяется по остальным. F-Scan тесты, в частности, продемонстрировали равную нагрузку на плюсневые кости, значительно меньшее значение давления пятки при ношении обуви заявителя.

4. Тесты на поглощение удара

Тесты на поглощение удара выполнялись над обувью заявителя и на стандартной обуви. Тест на поглощение удара использует установку для тестирования удара пятки, сконструированную компанией ARTECH, состоящую из стального стержня диаметром 1 дюйм, поддерживаемого парой линейных шарикоподшипников. Стержень весит 8 фунтов и вес величиной три фунта прикреплен к стержню, общий вес составляет одиннадцать фунтов. Пятисотфунтовая нагрузочная камера, размещенная под образцом, измеряла силу, вырабатываемую во время удара. Сила и смещение записываются компьютером с помощью 12-битной системы данных в течение 256 миллисекунд с интервалами в одну миллисекунду.

Система ARTECH использует камеру нагрузки под образцом, а не акселерометр на падающем стержне. Сила g рассчитывается путем вычитания веса падающего стержня и пружинящей силы из пиковой силы нагрузки, что дает более непосредственное измерение комфортности.

Компьютерное программное обеспечение рассчитывает пиковую нагрузку и силу g, как описано выше, и рассчитывает возврат энергии путем сравнивания высоты первого отскока с высотой падения при полном сжатии.

Данные теста представляют среднее значение для 10 падений для каждого типа обуви. В целом, более низкие нагрузки и удар (значение g) предполагают более высокую комфортность для носящего обувь человека. Высокоэнергетические возвраты, не являясь критическими для комфортности, могут обеспечивать привлекательное "подпружинивание" шага, могут уменьшать расходование энергии и могут означать сопротивление стаптыванию смягчающего материала.

Для общего сравнения с прилагаемыми результатами теста очень комфортная спортивная обувь, включающая в себя резиновую подошву, середину подошвы из EVA и стельку, дает значение g, равное 5,4. Очень некомфортная спортивная обувь имеет значение g, равное 8,7, а мужские мягкие кожаные туфли - 16,2.

Тестовая процедура была слегка изменена при тестировании данной обуви. Предназначенная для теста обувь тестировалась при нормальном одиннадцатифунтовом весе, а затем при добавленном до двадцати двух фунтов весе. Обувь также тестировалась на плоской поверхности и под углом 30 градусов.

Результаты теста показаны в приведенной табл. 5.

5. Физическое тестирование

В изобретении заявителя наблюдались три общих феномена:

1. ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ВОЗВРАТ ЭНЕРГИИ - обувь вертикально возвращается или отскакивает от места старта пользователя.

2. НАПРАВЛЕННОСТЬ - обувь движется вертикально без движения из стороны в сторону.

3. СМЯГЧЕНИЕ ПРИ УДАРЕ - обувь продолжает двигаться дольше, чем традиционная спортивная обувь, создавая большее поглощение удара.

Когда обувь ударяется о землю в процессе бега, пользователь замедляется и теряет энергию. Затем для того, чтобы начать новый шаг, требуется энергия для поднимания стопы и ноги против силы гравитации. Поскольку изобретение заявителя возвращает ощутимое количество энергии, помогающей при подъеме стопы, пятки и голени, для бега требуется меньшая работа (энергия), и действия требуют меньшего расхода кислорода. Этот возврат энергии может быть определен как "невесомость" индивида.

Использовалось устройство, которое может держать любую марку спортивной обуви, удар стенкой вертикально и измерения записанных данных о длине отскока от стенки, расстояния возврата каждой туфли от стенки (измерения сделаны при 12 дюймах и 18 дюймах) и взвешивание (117 фунтов) дают нам данные о возврате энергии, используемые при тестировании. Использованная обувь: Nike Air Tailwind, Nike Air Triax, Asics Gel Kayano, Asics Gel 2030, Brooks Beast, Saucony Grid Hurricane и обувь Заявителя. Обувь Заявителя возвращала до 22% больше энергии, чем продаваемые в настоящее время марки спортивной обуви.

6. Тестирование и измерение при вертикальных прыжках

Для сравнения способности вертикального прыжка в обуви заявителя и в современной спортивной обуви могут выполняться два разных способа тестирования вертикального прыжка.

Для первого теста в тренировочном зале легкоатлетического департамента в университете Колорадо Боулдер использовалось измерительное устройство для вертикальных прыжков VERTECK. Это устройство широко распространено в центрах спортивной подготовки университетов, колледжей и некоторых старших школ. VERTECK является свободно стоящим передвижным вертикально-регулируемым шестообразным устройством с цветными пластиковыми полосами, представляющими разные измерения.

Сначала устанавливается достижимая высота из положения стоя. Стоя на полной ступне с вытянутыми вверх руками и вытянув пальцы, субъект пытается передвинуть пластиковые полосы. Место или высота, где полосы были передвинуты, представляет собой достижимую высоту субъекта. Эта высота представляет также начальную точку вертикальных измерений.

Затем субъект разминается посредством упражнений на растяжку, бега, скачков и прыжков. Тесты могут проводиться минимум с 2 субъектами в каждой серии.

Первый субъект стоит непосредственно под устройством VERTECK, приседает, затем выпрыгивает вертикально, сбивая пластиковые полосы. Расстояние между достижимой высотой субъекта (или нулем) и самой высокой смещенной пластиковой полосой является измерением вертикального прыжка. Затем тест может продолжаться следующим образом.

- Первый круг:

Субъект 1 использует обувь Fila - измеряются 2 попытки (прыжка).

Субъект 2 использует обувь заявителя – измеряются 2 попытки (прыжка).

- Второй круг:

Субъект 1 использует обувь заявителя.

Субъект 2 использует обувь Fila.

- Субъекты продолжают круги до тех пор, пока не устанут.

- Записываются и сравниваются все круги и попытки каждого субъекта.

Сравнительный тест пока что не был проведен с помощью прототипа изобретения заявителя и устройства VERTECK.

Если устройство VERTECK недоступно, можно использовать второй протокол измерений. Как и в способе 1, достижимая высота субъекта может быть установлена путем нанесения мела на кончик среднего пальца субъекта и вставания на полной ступне боком или под углом 45 градусов или лицом к стене. Верхняя часть оставленной пальцем меловой отметки при достижении максимальной высоты определяет достижимую высоту. Повторно нанося мел на кончик пальца при каждой попытке вертикального прыжка и измеряя расстояние от достижимой высоты до верха оставленной пальцем меловой отметки, определяют вертикальный прыжок. Для этого теста заявитель записывал субъектов, количество попыток и значения для каждого прыжка. В среднем для нескольких попыток при использовании обуви заявителя было показано улучшение вертикального прыжка на 10% по сравнению с обувью Fila.

Следует учитывать, что описанные здесь различные элементы различных выполнений могут включаться в состав других выполнений без отхода от объема изобретения. Также следует понимать, что определенные вариации и модификации будут очевидны специалистам. В частности, любые заданные размеры приводятся исключительно для примера и не должны восприниматься в качестве ограничения настоящего изобретения каким-либо определенным размером или формой. Объем настоящего изобретения должен быть ограничен не иллюстрациями или предшествующим описанием этих иллюстраций, а исключительно прилагаемой формулой изобретения.

Реферат

Конструкция подошвы предназначена для поддерживания по меньшей мере части человеческой стопы и для обеспечения накопления и возврата энергии. Конструкция подошвы содержит упругий слой, имеющий первую поверхность на своей первой стороне и вторую поверхность на своей второй стороне, противоположной первой стороне, профильную деталь, расположенную на первой стороне упругого слоя и слой неупругого материала. Слой неупругого материала расположен на второй стороне упругого слоя, причем этот слой содержит первую камеру, имеющую размер и конфигурацию, соответствующие профильной детали. Профильная деталь и первая камера движутся друг навстречу другу, и профильная деталь входит в первую камеру, растягивая тем самым упругий слой в первую камеру. Подошва имеет также и по меньшей мере один плунжер, размещенный на второй стороне упругого слоя внутри первой камеры. Профильная деталь заключает в себя по меньшей мере одну вторую камеру для приема по меньшей мере одного плунжера. Когда сжимающее усилие приложено к опорной конструкции, плунжер и вторая камера движутся по направлению друг к другу и плунжер входит во вторую камеру, растягивая тем самым упругий слой во вторую камеру. Технический результат группы изобретений - обеспечение для использования с обувью структуры, которая накапливает кинетическую энергию при помещении на нее сжимающего веса и которая высвобождает эту энергию при снятии веса. 4 с. и 25 з.п. ф-лы, 76 ил., 7 табл.

Формула