成型的流体填充室的制作方法

专利名称：成型的流体填充室的制作方法
成型的流体填充室
背景技术：
常规的运动鞋类物品包括两个主要组成部分，即鞋面和鞋底结构。鞋 面可由多种材料组成部分(比如，织物、皮革和泡沫材料)形成，这些材 料组成部分界定相对于鞋底结构稳固地容纳并定位足部的空间。鞋底结构 固定到鞋面的下表面，并一般定位为在足部和地面之间延伸。除了削弱地 面反作用力外，鞋底结构还可提供附着摩擦力并控制各种足部运动，例如 内旋。因此，鞋面和鞋底结构共同作用，以提供适合于各种各样的需移动 的活动，例如步行和跑步的舒适结构。
运动鞋类物品的鞋底结构一般展示为层状构造，其包括增强舒适性的 鞋内底、至少部分地由聚合物泡沫材料形成的弹性鞋底夹层，以及提供抗 磨损性和附着摩擦力的接触地面的鞋外底。用于鞋底夹层的合适的聚合物 泡沫材料包括乙烯醋酸乙烯酯或聚氨基甲酸酯，其在外加负载下弹性压 缩，以削弱地面反作用力。常规的聚合物泡沫材料可回弹压缩，这部分地 归因于包含界定实质上由气体代替的内部容积的多个敞开的或封闭的小 室。经过重复压缩后，聚合物泡沫的小室结构可能恶化，由此导致鞋底结 构的可压缩性和力衰减特性降低。
减小聚合物泡沫鞋底夹层的质量并降低重复压缩之后的恶化效果的 一种方法是将流体填充室结合到鞋底夹层内。 一般地，流体填充室由密封 和加压的弹性聚合物材料形成。于是，室被包封在鞋底夹层的聚合物泡沫 内，使得室和包封的聚合物泡沫的组合起鞋底夹层的作用。在一些构造中， 织物或泡沫拉伸构件可位于室内或加固结构可结合到室的外表面，以赋予 室形状或维持室的期望形状。
适合于鞋类应用的流体填充室可用双膜技术(two-filmtechnique)制造，在双膜技术中，形成两个单独的弹性体膜片，以呈现总的室周边形状。 然后，沿它们各自的周边将其结合起来以形成密封结构，并且还在预先确 定的内部区域将两片结合起来以赋予室期望的构造。也就是说，在加压时， 内部结合部(也就是，从周边向内分隔开的结合部)提供室预先确定的形 状和大小。为了对室加压，将连接到流体压力源的喷嘴或针插入到形成于 室内的填充入口内。在对室加压后，密封填充入口并移走喷嘴。也可利用 称为热成形的类似的过程，在热成形的过程中，在制造过程期间，加热的 模具形成或以其它方式成形弹性体膜片。
还可通过吹塑技术来制造室，在吹塑技术中，将熔化的或另外变软的 管形式的弹性体材料放置在具有期望的室的整体形状和构造的模具内。该 模具在一个位置处设有开口，通过此开口提供加压空气。加压空气迫使液
化的弹性体材料与^t具内表面形状一致。然后冷却弹性体材料，由此形成 具有期望的形状和构造的室。与双膜技术一样，为了对室加压，将连4^到 流体压力源的喷嘴或针插入到形成于室内的填充入口内。对室加压后，密 封填充入口，并移走喷嘴。
发明概述
本发明的 一方面是可结合到鞋类和其他产品的流体填充室。该室由聚 合物材料形成，聚合物材料界定第一表面、与第一表面相对设置的第二表 面，以及环绕室的周边并在第一表面与第二表面之间延伸的侧壁表面。多 个结合部从侧壁表面向内分隔开，并连接第一表面和第二表面，并且结合
部分布为形成规则分隔开的阵列(regularly-spaced array ),例如六边形阵 列。在一些构造中，第一表面和第二表面可界定结合部之间的椭圓形结构。
本发明的另一方面是一种制造流体填充室的方法。该方法包括将聚合 物材料的第一片和第二片定位在一对^^莫具部分之间。在才莫具部分之间将第 一片和第二片压缩在一起，以形成(a)周边结合部，其环绕室的周边而 连接第一片和第二片，以及(b)多个内部结合部，其连接第一片和第二 片并从周边结合部向内分隔开。在一些构造中，内部结合部可被定位为形成规则分隔开的阵列。此外，可密封室，以将流体包围在室内以及第一片 和第二片之间。
所附权利要求详细指出了表征本发明各个方面的优点和新颖性特征。 然而，为了获得对优点和新颖性特征的更好地理解，可参考描述和示出关 于发明各种实施方式和概念的以下描述性内容和附图。
附图描述
当结合附图阅读时，将更好地理解前述的发明概述和下面的发明详述。


图1是结合了流体填充室的鞋类物品的外侧视图。
图2是结合了室的鞋类物品的内侧视图。
图3是室的透视图。
图4是室的顶部平面图。
图5A-5D是室的剖面图，由图4剖面线5A-5D界定。
图6是室的底部平面图。
图7是室的外侧视图。
图8是室的内侧视图。
图9是描述了室的可选构造的透视图。
图IO是室的可选构造的顶部平面图。
图11A-11C是示意性剖面图，由图10剖面线11-11界定，并示出了 设计室的结构的方法。
图12是用于形成室的模具的透视图。
图13A-13C是描述了室的制造过程的步骤的模具的侧视图。
图14是室和在制造过程之后形成室的聚合物片的剩余部分的透视图。图15A-15E是室的可选构造的顶部平面图。 发明详述
下面的讨论和附图公开了适合用在鞋类物品的鞋底结构中的流体填 充室的各种构造。参考具有适合于跑步的构造的鞋类公开了与室和鞋底结 构有关的概念。然而，室不限于设计用于跑步的鞋类，而是可用于各种各 样的运动型鞋类式样，例如包括篮球鞋、网球鞋、橄榄球鞋、多用途训练 鞋、步行鞋和足球鞋。室还可用于一般被认为是非运动的鞋类式样，包括 礼服鞋、便鞋、凉鞋和靴子。因此，相关领域技术人员将理解，除了下面 内容讨论的和附图描述的具体类型之外，这里公开的概念还适用于各种各 样的鞋类式样。除了鞋类以外，与流体填充室相关的概念还可应用到多种 其他消费产品。
鞋类结构
鞋类物品10在图1和图2中描述为包括鞋面20和鞋底结构30。为 了参考，鞋类IO可被分为三个大体区域鞋前部区域ll、鞋中部区域12 和鞋跟部区域13,如图1和图2所示。鞋类10还包括外侧面14和内侧 面15。鞋前部区域11 一般包括鞋类10与脚趾和连接跖骨与趾骨的关节 相对应的部分。鞋中部区域12 —般包括鞋类10与足部的弓形区域相对应 的部分，而鞋跟部区域13与足部的后部部分，包括跟骨相对应。外侧面 14和内侧面15延伸通过每个区域11-13,并与鞋类IO的相对侧面相对应。 区域11-13和侧面14-15不是要精确划分鞋类10的区域。而是，区域11-13 和侧面14-15用来呈现鞋类10的大致区域，以帮助下面的讨论。除了鞋 类10外，区域il-13和侧面14-15也可应用到鞋面20、鞋底结构30和其 单个组成部分。
鞋面20被描述为具有大致常规的构造，包括多个材料组成部分(比 如，织物、泡沫、皮革和合成皮革)，这些材料组成部分缝合或胶着地结 合起来，形成用于稳固且舒适地容纳足部的内部空间。例如，关于鞋面20的材料组成部分可被选择和确定为以便选择性地赋予耐用性、透气性、
耐磨性、柔性和舒适性的特性。鞋跟部区域13中的踝开口 21提供内部空 间的入口 。此外，鞋面20还可包括以常规方式使用以更改内部空间尺寸 的鞋带22，从而将足部固定在内部空间内，并方便足部进入内部空间和 从内部空间移出。鞋带22可延伸通过鞋面20中的孔，而鞋面20的鞋舌 部分可在内部空间和鞋带22之间延伸。假设本发明的各方面主要涉及鞋
非常规鞋面的大体构造。因此，鞋面20的结构可在本发明的范围内显著 变化。
鞋底结构30固定到鞋面20,并具有在鞋面20和地面之间延伸的构 造。鞋底结构30的主要元件是鞋底夹层31和鞋外底32。鞋底夹层31可 由聚合物泡沫材料形成，例如聚氨基甲酸酯或乙烯醋酸乙烯酯，鞋底夹层 31包封流体填充室40,以增强鞋底结构30的地面反作用力削弱特性。除 了聚合物泡沫材料和室40以外，例如，鞋底夹层31还可包括一个或更多 个板、緩和器或加固结构，以进一步增强鞋底结构30的地面反作用力削 弱特性或鞋类10的性能属性。鞋外底32，可不存在于鞋类10的一些构 造中，固定到鞋底夹层31的下表面，并可由提供用于接合地面的耐用且 耐磨表面的橡胶材料形成。鞋外底32还可具有紋理，以增强鞋类10和地 面之间的附着摩擦力(也就是摩擦力)性能。此外，鞋底结构30可包括 位于鞋面20的空间内并邻近足部的足底表面(也就是，下表面)的鞋内 底或鞋垫(未描述)，以增强鞋类10的舒适性。
室的构造
室40在图3-8中单独描述为具有适合于鞋类应用的构造。当结合到 鞋类10时，室40具有在鞋底夹层31的周边范围内并实质上从鞋前部区 域11延伸到鞋跟部区域13并还从外侧面14延伸到内侧面15的形状，因 此与足部的大体轮廓相对应。当足部位于鞋面20内时，在各种需移动的 活动期间，例如跑步或步行期间，室40在实质上整个足部下延伸，以便 削弱当鞋底结构30在足部和地面之间压缩时产生的地面反作用力。室40的外部由提供用于包围加压流体的密封屏障的聚合物材料形
成。聚合物材料界定上表面41、相对的下表面42，以及环绕室40的周边 并在表面41和42之间延伸的侧壁表面43。如下面更详细讨-论的，室40 可由在热成形工艺期间模制并结合以界定表面41-43的一对聚合物片形 成。更具体地，热成形工艺(a)赋予一个聚合物片形状，以便形成上表 面41和侧壁表面43的上部部分，(b)赋予另一个聚合物片形状，以便形 成下表面42和侧壁表面43的下部部分，(c)形成连接聚合物片的周边并 环绕侧壁表面43延伸的周边结合部44，以及(d)形成连接聚合物片的 内部部分并在表面41和42之间延伸的多个内部结合部45。周边结合部 44连接聚合物片以形成防止流体逃逸的密封，而内部结合部45防止室40 由于流体的压力而向外扩张或以其它方式扩大。就是说，内部结合部45 有效地限制室40的扩张，以保持表面41和42的成型形状。
室40的形状和轮廓形成为提供适合于鞋类应用的结构。如以上表明 的，室40具有在鞋底夹层31的周边范围内并实质上在整个足部下延伸的 形状，因此与足部的大体轮廓相对应。此外，表面41和42以适合鞋类应 用的方式形成轮廓。参考图7和图8，室40在鞋跟部区域13和鞋前部区 域11之间呈现一种渐薄构造(tapered configuration)。就是说，室40在 鞋跟部区域13中的部分呈现比室40在鞋前部区域11中的部分大的整体 厚度。室40还具有这样一种构造，在这种构造中，室40在鞋跟部区域 13中的部分一般比室40在鞋前部区域11中的部分高度大。更具体地， 上表面41在鞋跟部区域13中的部分高于上表面41在鞋前部区域11中的 部分，且下表面42在鞋跟部区域13中的部分高于下表面42在鞋前部区 域11中的部分。室40的渐薄和上表面41在各区域的高度差异赋予室40 总的轮廓，而这种总的轮廓与足部的大体解剖学结构互补。就是说，这些 轮廓确保足部的足跟部相对于足前部稍微抬高。
除了区域11和13之间的渐薄和高度变化以外，上表面41的轮廓成 形成为给足部提供支撑。下表面42在侧面14和15之间大致是平面，而 上表面41在鞋跟部区域13形成用于接纳足部的足跟部的凹陷，如图5A 描述的。就是说，足部的足跟部搁在凹陷里，以帮助固定足部相对于室40的位置。上表面41也可在鞋中部区域12与内侧面15相对应的部分中 向上突出以便支撑足部的足弓，如图5B描述的。此外，上表面41在鞋 前部区域11具有大致平坦的构造，以用于支撑足部的前部部分，如图5C 描述的。因此，上表面41界定各种轮廓，以进一步与足部的大体解剖学 结构互补。
内部结合部45彼此规则分隔开并设置为形成六边形阵列。就是说， 许多内部结合部45由形成六边形形状的六个其他内部结合部45包围。然 而，如下面更详细讨i仑的，内部结合部45可—皮i殳置为三角形阵列、正方 形阵列、矩形阵列或不规则的分布。内部结合部45还可设置为包括不同 阵列的组合(比如，六边形和三角形阵列的组合)的阵列。依赖于各种因 素，包括室40的整体尺寸、室40的厚度和室40内的流体压力，例如， 邻近的内部结合部45之间的距离可从2毫米到30毫米或更多变化。依赖 于相似的因素，每个内部结合部的直径可以是5毫米，但是还可在2毫米 到IO毫米或更多的范围内。虽然内部结合部45被描述为是圓形的，但是 可利用其他形状。
图5A-5D描述了通过室40的各种截面，并示出上表面41和下表面 42在邻近的内部结合部45之间的构造。在鞋跟部区域13中，表面41和 42的聚合物材料共同形成鞋跟部区域13中每个邻近的内部结合部45之 间的两个椭圓形结构，如图5A描述的。两个另外的椭圓形结构也在侧壁 表面43和靠近侧壁表面43的内部结合部45之间形成。四个椭圆形结构 中的每个被定向为使得长轴垂直延伸，而短轴在邻近的内部结合部45之 间或侧壁表面43与内部结合部45之间延伸。在鞋中部区域12中，表面 41和42的聚合物材料共同形成五个椭圓形结构，其也被定向为使得长轴 垂直延伸，如图5B描述的。然而，与鞋跟部区域13中的椭圓形结构比 较，鞋中部区域12中的椭圓形结构偏心稍小。就是说，鞋跟部区域13 中的椭圓形结构具有比鞋中部区域12中的椭圓形结构大的高度与宽度 比。在鞋前部区域ll中，表面41和42的聚合物材料共同形成形状实际 上是圆形的五个椭圓形结构，如图5C描述的。因此，与鞋中部区域12 中和鞋跟部区域13中的椭圆形结构比较，鞋前部区域11中的椭圓形结构偏心更小。
区域11-13的椭圆形结构之间的偏心率的差异与室40在区域11-13
中的垂直厚度的差异有关。假设邻近的内部结合部45之间的间隔对于区 域11-13中的每个都相同，则区域11-13中的每个椭圓形结构的宽度实质 上恒定。然而，4艮设室40的垂直厚度在每个区域11-13中不同，则每个 椭圓形结构的长度或垂直高度在区域11-13之间变化。更具体地，在室 40的具有较大厚度的各区域中，椭圓形结构展示较大的偏心率，而在室 40的具有较小厚度的各区域中，椭圓形结构展示较小的偏心率。
当室40内的流体净皮加压时，流体在形成表面41和42的聚合物材料 上施加向外的力。虽然室40的形状在加压状态和未加压状态之间没有重 大改变，但是流体的向外的力能使室40扩张或以其它方式扩大相对较小 的程度。室40的有助于相对较小程度的扩张或扩大的一个属性是在邻近 的内部结合部45之间存在椭圆形结构。就是说，椭圓形结构能提供相对 稳定的构造，能比一些其他形状抵抗更大程度的变形。此外，室40中高 度与宽度比等于或大于1 (也就是，垂直高度大于或等于宽度)的椭圓形 结构比高度与宽度比小于1 (也就是，垂直高度小于宽度)的椭圆形结构 更稳定。参考图5A-5C的截面，每个椭圓形结构展示高度与宽度比等于 或大于l。因此，室40的椭圓形结构相对稳定。
如以上表明的，有关确定邻近的内部结合部45之间的合适距离的一 个因素是室40的厚度。当室40的厚度大于或等于邻近的内部结合部45 的边之间的距离时，椭圓形结构展示高度与宽度比等于或大于1。如以上 讨论的，在室40的大部分中，室40的厚度大于或等于邻近的内部结合部 45的边之间的距离，以赋予大部分的椭圓形结构高度大于厚度，由此， 当室40用流体加压时形成相对稳定的椭圓形结构。然而，如果室40的厚 度小于邻近的内部结合部45的边之间的距离，则椭圓形结构可展示高度 与宽度比小于1。在室40的一些构造中，大部分或全部的椭圓形结构可 展示高度与宽度比小于1。
形成室40的外部或外部屏障的聚合物材料围住在0和350千帕(也 就是，大约51磅/每平方英寸)之间或更多的加压流体。除了空气和氮气之外，室40包含的流体可包括八氟丙烷(otcafluorapropane)或可以是 Ruby的美国专利第4,340,626号中公开的任何气体，例如像六氟乙烷和六 氟化^^。在一些构造中，室40可包括允许个人调整流体压力的阀。
各种各样的聚合物材料可用于室40。在选择用于室40的外部屏障的 材料时，应考虑材料的工程属性(比如，抗拉强度、拉伸属性、疲劳特性、 动态模量和损耗因数)以及材料的防止室40所包含的流体扩散的能力。 例如，当由热塑性氨基甲酸乙酯形成时，室40的外部屏障可具有大约1.0 毫米的厚度，但是厚度的范围可从例如0.25毫米到2毫米或更多。除了 热塑性氨基曱酸乙酯，可适合于室40的聚合物材料的例子包括聚氨基甲 酸酯、聚酯、聚酯型聚氨基甲酸酯和聚醚型聚氨基甲酸酯。室40还可由 包括热塑性聚氨基曱酸酯和乙烯-乙烯醇共聚物的交替层的材料形成，如 在Mitchell等人的美国专利第5,713,141号和第5,952,065号中公开的。还 可利用这个材料的变化形式，在这种变化形式中，中心层由乙烯-乙烯醇 共聚物形成，靠近中心层的层由热塑性聚氨基甲酸酯形成，而外层由热塑 性聚氨基甲酸酯的和乙烯-乙烯醇共聚物的再研磨材料形成。用于室40的 另 一种适合材料是包括阻气性材料(gas barrier material)和弹性体材料的 交替层的柔'f生樣i:层月莫(flexible microlayer membrane )，长口 Bonk等人的美 国专利第6,082,025号和第6,127,026号公开的。另外的合适材料在Ruby 的美国专利第4,183,156号和第4,219,945号中公开。进一步合适的材料包 括包含晶体材料的热塑性膜，如Ruby的美国专利第4,936,029号和第 5,042,176号中公开的，以及包括聚酯型多元醇的聚氨基甲酸酯，如在Bonk 等人的美国专利第6,013,340号、第6,203,868号和第6,321,465号中公开 的。
设计过程
可选的室的构造在图9中作为室40，描迷。室40，的外部由提供围住 流体的密封屏障的聚合物材料形成。聚合物材料界定上表面41，、相对的 下表面42，，以及环绕室40，的周边并在表面41，和42，之间延伸的侧壁表 面43'。与室40比较，室40，缺少内部结合部45，因此，由于缺少与内部结合部45相关联的凹入而赋予表面41，和42，平滑的样子。与室40 —样， 室40，在鞋跟部区域和鞋前部区域之间逐渐变薄，并在上表面41，的区域 中包括不同的高度，即，在鞋跟部区域提供凹入而在鞋中部区域提供突起， 并在鞋前部区域具有大致平坦的构造。因此，除了缺少内部结合部45和 与内部结合部45相关耳关的凹入之外，室40，的形状实质上与室40 —才羊。
室40和室40'之间进一步的差异涉及流体压力。更具体地，与室40 比较，室40，内包含的流体压力实质上降低了。例如，当室40，内的压力 增加超过35千帕(也就是，大约五磅/每平方英寸)时，因为缺少内部结 合部45并且也不限制扩张，所以，室40'可开始向外扩张或以其它方式 扩大。更具体地，室40，内相对适中的高压力可引起表面41，和42，向外扩 大，直到室40，呈现大致圓柱或球根状形状。因此，缺少内部结合部45 将室40，内的流体压力有效地限制到相对较低的水平。缺少内部结合部45 还可允许在使用期间改变室40，的形状。例如，施加在室40，的鞋跟部区 域上的压缩力可增加室40，内总的流体压力，因此引起室40，的鞋前部区 域向外扩张或扩大。因此，当缺少内部结合部45时，在使用期间，室40' 可展示降低的抵抗变形能力。
在流体压力可能相对较低的应用中，可在鞋类10内利用室40，。然 而，在相对较高的流体压力可能是有益的应用中，可在鞋类10内利用室 40 ，因为内部结合部45和椭圓形结构能防止表面41和42由于流体压力 而向外扩张或以其它方式显著扩大。通过应用以下讨论的设计过程，可通 过增加内部结合部45而更改室40，以形成室40。就是说，以下讨i仑的设 计考虑可用于(a)更改室40，的形状，室40，只能用于相对较小的流体 压力，以及(b)达到室40的形状，室40包括内部结合部45、允许相对 适中的高流体压力的椭圓形结构，且轮廓形成为与足部的大体解剖学结构 互补。
室40的设计过程的第一步是确定内部结合部45的位置。参考图10， 室40，的顶部平面图显示为包括分布为形成六边形阵列的多个点45'。虽 然三角形阵列、正方形阵列、矩形阵列或不规则分布可用于内部结合部 45，但是利用六边形阵列的优点是邻近的内部结合部45之间的距离比其他类型的阵列更规则。就是说，六边形阵列比其他类型的阵列展示更均匀
的间隔。虽然六边形阵列可在任何方向移动或旋转，但是点45，中的一个 描述为大致位于室40，的鞋跟部区域的中心，而邻近的点45，中的一些被 排列为在内侧-外侧方向延伸。
涉及确定内部结合部45的位置的另一考虑是邻近的内部结合部45 之间的间隔。虽然内部结合部45之间的间隔可显著变化，但是在胀大时， 间隔对椭圓形结构的稳定性有影响。更具体地，当内部结合部45彼此分 隔开使得室40的大部分的厚度大于或等于邻近的内部结合部45的边之间 的距离时，椭圆形结构可能最稳定，如以上讨论的。虽然内部结合部45 可具有任意的形状和宽度，但是为了举例的目的，假定内部结合部45为 具有5毫米直径的圓形形状。还假定，室40'在不紧邻室40'的边的区域 中的最小厚度是10毫米，而在紧邻室40，的边的区域中，厚度实际降到 零。在这个例子中，邻近的点45，之间的间隔最多是15毫米，因为所得 到的内部结合部45的边之间的距离将是IO毫米。就是说，按以下距离间 隔的点45，将赋予宽度等于或小于厚度的椭圓形结构，上述距离等于(a) 室40，的最小厚度处的厚度与(b)内部结合部45的两个半径的和。因此， 通过策略规划，当确定点45'的位置时，所得到的邻近的内部结合部45 的边之间的距离可等于或小于室40，的大部分的厚度，因此在加压时赋予 椭圆形结构相对较高的稳定性。然而，在一些构造中，如果邻近的内部结 合部45的边之间的距离大于室40，的厚度，可能呈现优势。就是说，在 一些构造中，椭圓形结构的宽度可大于高度。
一旦确定了点45，的位置(也就是，内部结合部45的位置)，室40 的设计过程的第二步是确定内部结合部45的垂直位置和角度。在制造室 40时，如下面更详细描述的，在各种位置加热、成形和结合聚合物片。 在成形聚合物片时，将片拉到内部结合部45的区域内。通过适当定位内 部结合部45和使内部结合部45成角度，可控制聚合物片的厚度的变化， 使得每个聚合物片和聚合物片的不同区域具有最优化的厚度。因此，适当 地确定每个内部结合部45的垂直位置和角度有助于确保室40的聚合物材 料在室40的每个区域中具有合适的厚度。参考图5A，邻近周边结合部44的内部结合部45相对于水平面成角度，且位于室40的中心的内部结 合部45大致平行于水平面。
虽然内部结合部45可位于更靠近上表面41和下表面42之一的位置， 但是内部结合部45 —般位于表面41和42之间的中心。使内部结合部45 位于表面41和42之间的中心有助于确保(a)形成上表面41的聚合物材 料被向下拉的程度和(b)形成下表面42的聚合物材料被向上拉的程度实 质上相等。就是说，当内部结合部45平等地位于表面41和42之间时， 聚合物材料的拉伸量实质上相等。在一些构造中，形成上表面41和下表 面42的聚合物材料的实质上相等的拉伸可有助于优化室40的每个区域中 的厚度。参考图5A-5D,各种内部结合部45大致位于表面41和42之间 的中心。
内部结合部45的角度大致是表面41和42的斜率的平均。参考图 IIA，描述了在鞋跟部区域中通过室40，的截面。为了参考，线46，在一个 点45'的位置(也就是，在将形成一个内部结合部45的位置)延伸通过 室40'。在表面41，和42，中的每个表面处，单位矢量47，被描述为在垂直 于表面41，和42的方向向外延伸。就是说，单位矢量47，正交于表面41， 和42，。参考图IIB，单位矢量47，移动到位于表面41，和42，之间的中心 的区域，且所得到的矢量48，显示为两个单位矢量47，的平均。就是说， 单位矢量47，被平均以确定与所得到的矢量48，相关联的方向。于是，在 这个位置的内部结合部45的角度被计算为正交于所得到的矢量48，，并 在图11B中描述为线49，。作为这个过程的一种选择，可在线46，与表面 41，和42，相交的每个位置确定表面41，和42，的斜率，并且可利用这些斜 率的平均来确定内部结合部45在这个位置的斜率或角度。
一旦利用以上讨论的大体过程确定了所有内部结合部45的角度，室 40的设计过程的第三步是确定表面41和42的形状。更具体地，第三步 包括设计邻近的内部结合部45之间的椭圓形结构。参考图11C,各种弧 50，从线49，向上和向下延伸，以界定椭圓形结构的部分的形状。当与来自 邻近的结合部45的类似弧50，联合时，就界定出各种椭圓形结构的构造。
作为室40的设计过程的第四步，可考虑在胀大时，室40的各种区域将扩张或以其它方式扩大的方式的差异。参考图10的鞋前部区域，界定
各种点51，和52，。当点51，和点52，中的每个点位于邻近的点45，之间的中 心时，点51，比点52，更靠近邻近的点45，。就是说，点51'位于两个邻近 的点45'之间的中心，而点52'位于三个邻近的点45，之间的中心。在加压 时，室40的聚合物材料将向外扩张或以其它方式扩大，并且最大的扩张 将发生在距离内部结合部45最远的区域。就是说，室40中与点52，相对 应的区域比室40中与点51，相对应的区域经历更大的扩张。为了应付这 些扩张差异，设计过程可包括对与点52'相对应的区域的相对高度进行调 整。就是说，上表面41上与点52，相对应的区域可形成为具有比与点51， 相对应的区域低的高度(比如，l毫米的三分之一)，而下表面42上与点 52，相对应的区域可形成为具有比与点51，相对应的区域高的高度(比如， l毫米的三分之一)。因此，在对室40加压时，与点52，相对应的区i或将 向外扩张以具有与点5l，相对应的高度，因此形成室40的更均匀的表面。
以上讨论的设计过程由理想化的室构造(也就是室4(T)开始，这种 理想化的室构造可能不适合用于相对适中的高流体压力。在进行了以下各 种步骤之后，形成了具有可能更适合用于相对适中的高流体压力的构造的 室40，前述各种步骤包括(a)布置点的阵列，(b)确定内部结合部45 的垂直位置和角度，(c)成形表面41和42以具有椭圓形结构，以及(d) 调整形状以应付扩张的差异。
虽然以上讨论的设计过程可通过手动计算执行，但是也可编写或更改 计算机程序来执行设计过程。例如，可把室40，的形状输入到计算机程序 里，且所有其他的计算可由程序执行，包括确定点45，的位置、结合部45 的角度、椭圆形结构的形状，以及为确保与点51，和52'相对应的点的相 等高度而进行的调整。
制造方法
可利用热成形工艺来制造室40。如以上表明的，热成形工艺由^^莫制 并结合以界定表面41-43的一对聚合物片来形成室40。更具体地，热成形工艺(a)赋予一个聚合物片形状，以形成上表面41和侧壁表面43的 上部部分，(b)赋予另一个聚合物片形状，以形成下表面42和侧壁表面 43的下部部分，(c)形成周边结合部44，以连4妄聚合物片的周边，以及 (d)形成内部结合部45,以连接聚合物片的在表面41和42之间的内部 部分。
利用从室40，的理想化形状设计的室40的构造并用以上讨论的设计 过程，可形成具有上模具部分61和下模具部分62的模具60,以具有图 12描述的构造。；漠具部分61和62中的每个部分共同界定具有室40的构 造的内部空腔63。因此，当冲莫具部分61和62连4妄起来时，在未加压状 态，空腔63具有实质上等于室40的外部尺寸的尺寸。在其他构造中，模 具部分61和62可共同界定两个内部空腔63, —个具有当配置为用于人 的右脚时适合于鞋类10的室40的构造，而另一个具有当配置为用于人的 左脚时适合于鞋类10的室40的镜像的构造。
现在将更详细讨论利用模具60来由两个聚合物片71和72形成室40 的方式。最初，如图13A描述的，将聚合物片71和72定位在模具部分 61和62之间。可使多个管道延伸通过模具60，以便引导加热的流体例如 水或油通过模具60,因此升高模具60的整体温度。当聚合物片71和72 位于模具60内时，如下面更详细描述的，热可从模具60转移到聚合物片 71和72,以便升高聚合物片71和72的温度。升高的温度依赖于所利用 的特定聚合物材料，在升高的温度下，聚合物片71和72变软或变得更易 变形，这帮助成形和结合。在一些制造工艺中，为了减少制造时间，可在 放置在模具60内之前，利用各种传导或辐射加热器来加热聚合物片71 和72。模具60的温度可依赖于聚合物片71和72所利用的特定材料而变 化。
聚合物片71和72分别形成室40的上表面41和下表面42。此外， 聚合物片71和72中的每个形成侧壁表面43的部分。在模制之前，聚合 物片71和72的厚度大于室40的表面41-43的厚度。聚合物片71和72 以及表面41-43之间的厚度差异的原因是聚合物片71和72将在热成形工 艺期间拉伸。就是说，在上表面41、下表面42和侧壁表面43的形成期间，厚度差异将补偿当聚合物片71和72拉伸或以其它方式变形时发生的 聚合物片71和72的变薄。
一旦将聚合物片71和72定位在模具部分61和62之间，模具部分 61和62向彼此移动，使得聚合物片71和72进入空腔63并成形和结合， 如图13B描述的。当模具60接触并压缩聚合物片71和72的部分时，可 将与周围空气比较具有正压力的流体，例如空气注射到聚合物片71和72 之间，从而导致聚合物片71和72分别接触并符合模具部分61和62的轮 廓。也能通过各种出口从聚合物片71和72以及模具部分61和62之间的 区域移走空气，因此把聚合物片71和72拉到模具部分61和62的表面上。 就是说，可在聚合物片71和72以及模具部分61和62的表面之间形成至 少部分真空。当对聚合物片71和72之间的区域加压以及从模具60以及 聚合物片71和72之间的区域移走空气时，聚合物片71和72符合模具 60的形状。更具体地，聚合物片71和72沿空腔63的表面拉伸、弯曲或 以其它方式一致延伸，并形成室40的大体形状。除了成形聚合物片71 和72之外，才莫具部分61和62在与周边结合部44和内部结合部45相对 应的位置将聚合物片71和72压缩在一起。
一旦室40在模具60内形成，模具部分61和62分离，使得能从模具 60移走室40以及聚合物片71和72的周边部分，如图13C和14描述的。 然后允许室40冷却，并且可用常规方式注入加压流体。参考图12，模具 部分61和62 ^皮描述为每个都包括从形成空腔63的区域延伸的通道64。 在以上讨^r的热成形工艺期间，通道64形成通向室40的管道73 。可利 用管道73注入加压流体，并且然后在与周边结合部44相对应的位置密封 管道73以密封室40。此外，可修剪或以其它方式从室40移走聚合物层 71和72的多余部分。然后，可再循环或重复利用这些多余部分以形成用 于其他的室40的另外的聚合物层71和72。
虽然以上讨论的热成形工艺是形成室40的合适方式，但是也可利用 吹塑工艺。 一般地，合适的吹塑工艺包括在一对模具部分例如模具部分 61和62之间定位型坯。该型坯一般是熔化的聚合物材料的中空和管状结 构。在形成型坯时，熔化的聚合物材料从^t子挤压出来。型坯的壁厚可实质上是恒定的，或可环绕型坯的周边而变化。因此，型坯的剖面图可展示 变化壁厚的区域。合适的型坯材料包括以上关于室40讨论的许多材料。 将型坯放在才莫具部分之间之后，才莫具部分闭合在型坯上，且型坯内的加压 空气导致液化的弹性体材料接触模具表面。此外，模具部分的闭合和加压 空气的引入导致液化的弹性体材料接触模具部分的表面。也可从型坯和模
具部分之间的区域抽走空气，以进一步帮助成形和结合。因此，室40也
能通过吹塑工艺形成。作为进一步的选择，常规的旋转模塑工艺也可用于
形成室40。 进一步的构造
如以上讨论且在图中展示的室40具有适合多种鞋类类型和体育活动 的构造。在进一步的构造中，室40邻近内侧面15比外侧面14可展示更 大的厚度。在跑步期间，足部的典型动作按如下进行首先，足跟部触击 地面，接着是足部的球形部位。当足跟部离开地面时，足部向前滚动，以 使脚处接触，并最终使整个足部离开地面以开始另一循环。在足部接触地 面并向前滚动期间，足部也乂人外侧或外侧面到内侧或内侧面滚动，这个过 程称为内旋。通过给内侧面15提供更大的厚度，可限制足部的滚动动作 来控制内旋。
当结合到鞋类10时，室40具有在鞋底夹层31的周边范围内并从鞋 前部区域11延伸到鞋跟部区域13以及也从外侧面14延伸到内侧面15 的形状，因此与足部的大体轮廓相对应。虽然室40的这个构造适合许多 鞋类类型，但是室40可具有只在足部的某些部分下延伸的构造。参考图 15A,描述了旨在主要位于鞋跟部区域13的室40的方案。类似地，在图 15B中描述了旨在主要位于鞋前部区域11的室40的方案。
内部结合部45被描述为按六边形阵列设置。但是，如以上表明的， 内部结合部45也可按三角形阵列、正方形阵列、矩形阵列或不规则分布 设置。参考图15C,描述了内部结合部45按正方形阵列设置的室40的方 案。类似地，图15D描述了内部结合部45随意分布的室40的方案。室40具有其中室40内的流体在区域11-13之间自由流动并处于一个 压力下的构造。在另一构造中，如图15E描述的，结合部53延伸穿过室 40并在侧面14和15之间延伸。结合部53实际上将室40隔离成两个子 室，每个子室围住具有不同压力的流体。更具体地，结合部53对角地延 伸穿过鞋跟部区域13，以在室40的后-外侧区域提供不同的流体压力。 在一些构造中，为了在室40与侧面14和15相对应的区域^是供不同的流 体压力，类似结合部53的结合部可从鞋前部区域11延伸到鞋跟部区域 13。
参考多种实施方式在上面和附图中公开了本发明。然而，公开的目的 是提供有关本发明的各种特征和概念的实施例，而不是限制本发明的范 围。相关领域的技术人员将认识到，可对以上描述的实施方式进行大量变 更和更改，而不背离由所附权利要求所界定的本发明的范围。
权利要求
1.一种鞋类物品，其具有鞋面和包括流体填充室的鞋底结构，所述室包括聚合物材料，其界定第一表面、与所述第一表面相对设置的第二表面，以及环绕所述室的周边并在所述第一表面与所述第二表面之间延伸的侧壁表面；以及多个结合部，其从所述侧壁表面向内分隔开，并连接所述第一表面和所述第二表面，所述结合部分布为形成规则分隔开的阵列，其中，所述第一表面和所述第二表面界定所述结合部之间的椭圆形结构。
2. 如权利要求1所述的鞋类物品，其中，所述阵列是六边形的。
3. 如权利要求1所述的鞋类物品，其中，所述室在鞋前部区域具有第一厚度，而在鞋跟部区域具有第二厚度，第一厚度比第二厚度小。
4. 如权利要求3所述的鞋类物品，其中，所述椭圆形结构在鞋前部区域具有第一偏心率，而在鞋跟部区域具有第二偏心率，第一偏心率小于第二偏心率。
5. 如权利要求3所述的鞋类物品，其中，所述第一表面被定向为位于所述鞋类物品的所述第二表面之上，且所述第一表面在鞋跟部区域中的高度大于所述第一表面在鞋前部区域中的高度。
6. 如权利要求5所述的鞋类物品，其中，所述第二表面在鞋跟部区域中的高度大于所述第二表面在鞋前部区域中的高度。
7. 如权利要求1所述的鞋类物品，其中，所述椭圓形结构中的大部分具有小于长度的宽度，宽度被定义为在所述结合部之间延伸的尺寸，而长度被定义为垂直于宽度的尺寸。
8. 如权利要求1所述的鞋类物品，其中，所述结合部中的一部分相对于彼此成角度。
9. 如权利要求1所述的鞋类物品，其中，邻近所述室的鞋跟部区域 的周边设置的结合部相对于水平方向成角度，而位于鞋跟部区域的中心区 域的结合部实质上平行于水平方向。
10. 如权利要求1所述的鞋类物品，其中，所述室的鞋中部区域在邻近所述室的内侧面处具有第 一厚度，而在邻近所述室的外侧面处具有第二厚度，第一厚度大于第二厚度。
11. 一种鞋类物品，其具有鞋面和包括流体填充室的鞋底结构，所述室包括聚合物材料，其界定第 一表面、与所述第 一表面相对设置的第二表面， 以及环绕所述室的周边并在所述第 一表面与所述第二表面之间延伸的侧 壁表面；以及多个结合部，其从所述侧壁表面向内分隔开并连接所述第一表面和所 述第二表面，所述结合部分布为形成六边形阵列，且所述结合部位于所述 第 一表面和所述第二表面之间的中点，其中，所述第 一表面和所述第二表面界定所述结合部之间的椭圓形结 构，所述椭圓形结构在所述室的鞋前部区域具有第一偏心率，而在所述室 的鞋跟部区域具有第二偏心率，第 一偏心率小于第二偏心率。
12. 如权利要求11所述的鞋类物品，其中，所述室在鞋前部区域具 有第一厚度，而在鞋跟部区域具有第二厚度，笫一厚度小于第二厚度。
13. 如权利要求11所述的鞋类物品，其中，所述第一表面被定向为 位于所述鞋类物品的所述第二表面之上，且所述第一表面在鞋跟部区域中 的高度大于所述第 一表面在鞋前部区域中的高度。
14. 如权利要求13所述的鞋类物品，其中，所述第二表面在鞋跟部 区域中的高度大于所述第二表面在鞋前部区域中的高度。
15. 如权利要求11所述的鞋类物品，其中，所述椭圓形结构中的大 部分具有小于长度的宽度，宽度被定义为在所述结合部之间延伸的尺寸，而长度被定义为垂直于宽度的尺寸。
16. 如权利要求11所述的鞋类物品，其中，所述结合部中的一部分 相对于彼此成角度。
17. 如权利要求11所述的鞋类物品，其中，邻近所述室的鞋跟部区 域的周边设置的结合部相对于水平方向成角度，而位于鞋跟部区域的中心 区域的结合部实质上平行于水平方向。
18. 如权利要求11所述的鞋类物品，其中，所述室的鞋中部区域在 邻近所述室的内侧面处具有第 一厚度，而在邻近所述室的外侧面处具有第 二厚度，第一厚度大于第二厚度。
19. 如权利要求11所述的鞋类物品，其中，所迷聚合物材料是热塑 性聚合物材料。
20. —种鞋类物品，其具有鞋面和包括流体填充室的鞋底结构，所述 室包括聚合物材料，所述聚合物材料界定第一表面，其被定向为面向鞋面，所述第一表面在鞋类的鞋跟部区域 中的高度大于所述第一表面在所述鞋类的鞋前部区域中的高度；第二表面，其与所述第一表面相对设置，所述第二表面在所述鞋类的 鞋跟部区域中的高度大于所述第二表面在所述鞋类的鞋前部区域中的高 度；以及多个结合部，其连接所述第一表面和所述第二表面，所述结合部分布 为形成规则分隔开的阵列。
21. 如权利要求20所述的鞋类物品，其中，所述第一表面在鞋跟部 区域中界定凹陷。
22. 如权利要求2所述的鞋类物品，其中，所述第二表面在鞋跟部 区域中具有平坦的构造。
23. 如权利要求22所述的鞋类物品，其中，邻近鞋跟部区域的周边 设置的结合部相对于位于鞋跟部区域的中心区域的结合部成角度。
24. 如权利要求20所述的鞋类物品，其中，所述室的鞋中部区域在邻近所述室的内侧面处具有第一厚度，而在邻近所述室的外侧面处具有第 二厚度，第一厚度大于第二厚度。
25. 如权利要求20所述的鞋类物品，其中，所述阵列是六边形的。
26. 如权利要求20所述的鞋类物品，其中，所述室在鞋前部区域具 有第一厚度，而在鞋跟部区域具有第二厚度，第一厚度小于第二厚度。
27. 如权利要求20所述的鞋类物品，其中，所述第一表面和所述第 二表面界定所述结合部之间的椭圓形结构。
28. 如权利要求27所述的鞋类物品，其中，所述椭圓形结构在鞋前 部区域具有第一偏心率，而在鞋跟部区域具有第二偏心率，第一偏心率小 于第二偏心率。
29. 如权利要求27所述的鞋类物品，其中，所述椭圆形结构中的大 部分具有小于长度的宽度，宽度被定义为在所述结合部之间延伸的尺寸， 而长度被定义为垂直于宽度的尺寸。
30. —种鞋类物品，其具有鞋面和包括流体填充室的鞋底结构，所述 室包括聚合物材料，其界定第一表面、位于所述第一表面下面的第二表面， 以及环绕所述室的周边并在所述第 一 表面与所述第二表面之间延伸的侧 壁表面；多个结合部，其从所述侧壁表面向内分隔开并连接所述第一表面和所 述第二表面，所述结合部分布为形成六边形阵列；以及流体，其位于所述室内，其中，所述第一表面具有居中地位于所述结合部中的两个彼此邻近的 结合部之间的第 一点，且所述第 一表面还具有居中地位于所述结合部中的 三个彼此邻近的结合部之间的第二点，第一点比第二点更靠近所述邻近的 结合部，且所述室具有未加压的状态，在该未加压的状态，所述流体具有实质上等于包围所 述室的周围压力的压力，当所述室处在未加压构造时，所述第一点处在比所述第二点高的高度；以及加压状态，在该加压状态，所述流体具有大于周围压力的压力，当所 述室处在加压构造时，所述第一点处在所述第二点的高度。
31. 如权利要求30所述的鞋类物品，其中，所述第一表面和所述第 二表面界定所述结合部之间的椭圓形结构。
32. 如权利要求31所述的鞋类物品，其中，所述椭圓形结构在所述 室的鞋前部区域具有第 一偏心率，而在所述室的鞋跟部区域具有第二偏心 率，第一偏心率小于第二偏心率。
33. 如权利要求32所述的鞋类物品，其中，所述室在鞋前部区域具 有第一厚度，而在鞋跟部区域具有第二厚度，第一厚度小于第二厚度。
34. 如权利要求31所述的鞋类物品，其中，所述椭圓形结构中的大 部分具有小于长度的宽度，宽度被定义为在所述结合部之间延伸的尺寸， 而长度被定义为垂直于宽度的尺寸。
35. —种制造流体填充室的方法，所述方法包括步骤 将聚合物材料的第一片和第二片定位在一对模具部分之间； 在模具部分之间将第一片和第二片压缩在一起，以形成周边结合部，其环绕所述室的周边而连接第一片和第二片，以及多个内部结合部，其连接第一片和第二片，并从所述周边结合部 向内分隔开，所述内部结合部被定位为形成规则分隔开的阵列；以及密封所述室，以将流体围在所述室内以及第一片和第二片之间。
36. 如权利要求35所述的方法，其还包括步骤成形第一片和第二 片，以在所述内部结合部之间形成椭圓形结构。
37. 如权利要求36所述的方法，其中，成形第一片和第二片的所述 步骤包括形成所述室的第一区域，以具有比所迷室的第二区域大的厚度。
38. 如权利要求37所述的方法，其中，成形第一片和第二片的所述 步骤还包括配置椭圓形结构，以在所述室的第一区域中具有比第二区域中大的偏心率。
39. 如权利要求36所述的方法，其中，成形第一片和第二片的所述 步骤包括形成椭圓形结构中的大部分，以具有小于长度的宽度，宽度被 定义为在所述结合部之间延伸的尺寸，而长度被定义为垂直于宽度的尺 寸。
40. 如权利要求35所述的方法，其中，将第一片和第二片压缩在一 起的所迷步骤包括将所述阵列形成为六边形。
41. 如权利要求35所述的方法，其中，将第一片和第二片压缩在一 起的所述步骤包括将所述结合部中的一部分形成为相对于彼此成角度。
42. —种设计具有第 一表面和相对的第二表面的流体填充室的方法， 所述方法包括步骤确定所述室的形状；在第一表面上定位第一点，并在第二表面上定位第二点，第一点和第 二点定位成位于〗皮此的对面；确定(a)第一点的位置处的第一斜率和(b)第二点的位置处的第二 斜率；计算第 一斜率和第二斜率的平均数；将结合部定位在居中地位于第一点和第二点之间的位置；以及 定向所述结合部，以具有第一斜率和第二斜率的平均数的斜率。
全文摘要
一种流体填充室(40)可结合到鞋类和其他产品。该室由聚合物材料形成，聚合物材料界定第一表面(41)、与第一表面相对设置的第二表面(42)，以及环绕室的周边并在第一表面与第二表面之间延伸的侧壁表面(43)。多个结合部(45)从侧壁表面向内分隔开，并连接第一表面和第二表面，并且结合部分布为形成规则分隔开的阵列，例如六边形阵列。在一些构造中，第一表面和第二表面可界定结合部之间的椭圆形结构。此外，结合部可形成为具有第一表面和第二表面在最接近结合部的区域内的斜率的平均数的斜率。
文档编号A43B13/20GK101677652SQ200880015396
公开日2010年3月24日 申请日期2008年3月12日 优先权日2007年5月10日
发明者克里斯多佛·W·L·勃兰特, 斯科特·C·霍尔特, 特洛伊·C·林德纳 申请人:耐克国际有限公司