能量储存和返回弹簧制造技术

本发明专利技术提供了一种弹簧鞋，特别是一种弹簧以及一种将能量返回给使用者的方法。在某个实施例中，通过一种方法和装置将踏步的能量储存，经过一个短暂的延迟后释放出来，此时它将施加一个包括一个向前分力的力在使用者身上。在某个实施例中这种功能可以通过一根位于鞋底内的弹簧来实现，该弹簧有一个递减的弹力，因此随着弹簧的压缩需要用来压缩鞋底的力在弹簧的全部或部分压缩位移内递减。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能量储存和返回弹簧相关申请互相参照本申请声明曾从基于35USC 119(e)的专利申请号为60/970263、60/992920、 61/016555,61/016558以及61/024898的专利中受益，以上各专利申请日依次为2007年9 月6日、2007年12月6日、2007年12月24日、2007年12月24日及2008年1月30日。背景
弹簧，特别是鞋用弹簧。通常情况下，当使用者的重量在行走的过程中转 移到鞋子上时，鞋子通过压缩鞋底材料以吸收冲击的能量。鞋底的压缩将能量储存后又以 垂直力的形式释放，作用于使用者的脚底。在行走或跑步时，压缩鞋底的力必须足够大才 能缓冲使用者的重量。由于这种“悬浮系统”的低传导效率，常规弹簧的反弹频率将高于 使用者行走或跑步的自然步伐频率。这将导致冲击能量以一种较高的频率反弹而不是像 人们所希望的那样被消减。常规的鞋底弹簧在步行过程中过早地返回储存的能量，这样储 存的能量大部分不能作用于使用者的前进运动中。这样的设计应用于大量的弹簧鞋中，如 IllustratoUS4894934、ChungUS6553692、IllustratoUS4638575、VordererUS4943737 以及 MeSChanUS6996924，本专利技术对这些弹簧鞋的设计提出了一种改进的方案。
技术实现思路
本专利技术提供了一种弹簧鞋，特别是提供了一种弹簧，同时也提供了一种将能量返 回给使用者的方法。在某个具体实例中，一种方法和装置能将步行的能量存储并在一个微 小的延迟后释放出来，释放的能量将产生一个向前的分力。在具体的实例中这是通过鞋底 中一根弹力渐减的弹簧来完成的，随着弹簧被压紧而产生的全部或部分压缩位移使挤压鞋 底的力减小。通过这种方式，使用者步行的力在挤压鞋底的过程中被储存在弹簧的弹性变形 中。挤压鞋底的力的最大值越大，储存的能量就越多，而鞋底垂直作用于使用者脚跟(或者 其它使用了该弹簧或鞋底结构之处)的力就越小。而在走路或跑步过程中，当使用者的重 量开始向前移动到脚的前部时，在鞋底伸展的过程中，随着弹簧的弹力增加，此前的步行中 储存的能量就被释放出来，向前垂直推动使用者。在另外一个具体实例中，弹簧至少包含两个气囊，第一个气囊用于对压缩提供阻 力，第二个气囊存储从第一个气囊挤出的气体然后在一个延迟后将这些气体返回到第一个 气囊中。该弹簧的功能类似于复合弓(如打猎弓)，要拉开这种弓需要很大的力，但是要将 它保持在拉开的位置只需很小的力。而在弓弦被松开后，弓弹性变形的能量被释放到箭上 将箭推出。同理，当鞋底处于完全压缩的位置时，能量储存和返回弹簧允许鞋底在不施加一个很大的力的情况下从每一步中储存大量的压缩能。这使得使用者的重心在弹簧释放储存 的能量之前能有时间移至(或几乎移至)脚跟和/或脚踝前面，释放的能量在脚跟上提供了一个向上的力，这个向上的力包括了一个作用于使用者重心上的向前分力。在某个能量储存和返回弹簧的具体实例中使用了一个弓形刚性构件和一个弹性 构件，该弹簧也可以应用于其它需要储存和返回能量的装置中。关于本装置和方法的以上各方面和其它方面在本专利申请中均有阐述，合并在此 以为参照。附图说明与实施例相关的图片现将以实例的方式介绍如下，相似的参考字符表示相似的组成原件，其中图1以图解的方式显示了一个典型的弹簧鞋底，在踏步之前它的弹簧未被压缩， 减震器处于伸展的状态。图2显示了一个典型的弹簧鞋底，在踏步时它的弹簧被压缩，减震器也被压缩。图3显示了一个典型的弹簧鞋底，当人的体重作用于鞋底时，减震器被全部压缩 至能量存储位置。图4显示了一个典型的弹簧鞋底，它的减震器在脚抬起时拖住弹簧以阻止其伸展。图5显示了一个典型的弹簧鞋底，在踏步之前它的弹簧未被压缩，空气减震器处 于延展的状态。图6显示了一个典型的弹簧鞋底，在踏步时它的弹簧被压缩，空气减震器也被压 缩。图7显示了一个典型的弹簧鞋底，当人的体重作用于鞋底时，空气减震器被全部 压缩至能量存储位置。图8显示了一个典型的弹簧鞋底，它的空气减震器在脚抬起后拖住弹簧以阻止其 延展。图9是一种常规鞋子的曲线示意图P线是作用于使用者脚上的向上的垂直力，它 与使用者的重心相对于足跟的角度有关，在中心处角度为零，角度为负值时为无向前分力、 垂直向左的力，角度为正值时为有向前分力、垂直向右的力；Q线是鞋底压缩的程度，它的 值与使用者重心相对于鞋跟的角度有关。图10是图1至图8所示鞋子的曲线示意图X线是作用于使用者脚上的向上的垂 直力，它与使用者的重心相对于足跟的角度有关，在中心处角度为零，角度为负值时为无向 前分力、垂直向左的力，角度为正值时为有向前分力、垂直向右的力；线V是鞋底压缩的程 度，它的值与使用者重心相对于鞋跟的角度有关；线Y是弹簧110的作用力，它与使用者重 心相对于鞋跟的角度有关；Z线是与使用者重心相对于鞋跟的角度有关的阻力。图11至图16说明了鞋内弹簧可能的布置方案。图17至图21说明了一个弹簧110的实施例，该实施例使用了一个拱形构件，这个 拱形构件是一个圆锥形的盘，图17是它的顶视图，图18是它的侧面透视图，图19是它的侧 视图，图20是横截面图，图21显示的是圆锥盘被压扁的状态。图22至图28依次显示了第一个和第二个使用非圆锥铰链式能量存储和返回装置 的实施例。图22至图24依次是第一个实施例的透视图、侧视图和顶视图；图25至28分别是第二个实施例的顶视图、侧视图、端视图和透视图。图29至图30依次显示了一个使用了圆锥盘的实施例的透视图和顶视图，该圆锥 盘带有集成的弹簧元件。图31至图34依次显示了一个封闭的圆锥盘和环形弹簧的顶视图、侧视图、透视图 和断面视图，在环形弹簧上附有一个封闭的底部元件，该元件用来在这个能量存储和返回 零件中形成一个气囊。图35显示了一个封闭的圆锥盘切开后的透视图，圆锥盘内有可控制的空气流。图36显示了一个切开的实施例的特写图，该实施例使用了如图31至图34所示的 置于鞋底的盘。图37显示了该弹簧的一个进一步应用的实例的透视图。图38是图37所示的实施例的断面显示图。图39和图40依次显示了图37所示的实例处于零压缩和全压缩的状态。图41显示了一种带有气囊压缩系统的弹簧鞋。图42显示了一种用于图41所示的弹簧鞋第一个位置的空气转换机构的细节图。图43显示了一种用于图41所示的弹簧鞋第二个位置的空气转换机构的细节图。图44显示了一种包含了一个鞋根弹簧的高跟鞋的侧视图。图45和图46依次显示了一种带有凸棱而不是凹槽的圆锥盘的透视图和剖面图。图47显示了一种带有辐射状的腿或者伸出物的圆锥盘。图48和图49依次显示了一种带有圆周状槽的圆锥盘的顶视图和透视图。图50至图52依次显示了一种双环弹簧实施例的透视图、侧视图和顶视图。图53至图55依次显示了一个三圈弹簧的侧视图、透视图以及旋转侧视图，该三圈 弹簧的中心圈附件上带有一个铰链。图56和图57各自显示了一种圆锥盘弹簧的侧剖视图，这种圆锥盘弹簧内部装有 另一个盘作为减震器；图56中的减震盘固定在主盘上，而图57中的减震盘固定在底部的鞋 底上。图58显示了一种圆锥盘弹簧剖透视图，在这种盘的内部包含了一个气囊，该气囊 是减震系统的一部分；在盘的中心还包含了一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弹簧鞋，包括：一个有一个鞋跟和一个鞋前脚掌的鞋底；一个固定于鞋底上的鞋帮；一根至少部分地放置在鞋底内的弹簧，在弹簧鞋支撑的脚压缩鞋底和弹簧时该弹簧有一个弹簧行程范围；弹簧有一个随着弹簧的压缩而变化的弹簧刚度系数，随着弹簧压缩，提供了一个抵抗超过至少一部分弹簧行程范围的压缩的还原力；以及一个位于鞋底内的偏压减震器，偏压减震器用来抵抗弹簧被压至接近最大压缩时鞋底的压缩。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯B克莱森，大卫W波汉姆，
申请(专利权)人：帕迪斯科发展有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]