一种贴合脚部的自适应鞋面
技术领域
本发明涉及鞋类领域，具体涉及一种贴合脚部的自适应鞋面。
背景技术
人们日常生活中离不开板鞋、运动鞋等鞋类物品，鞋类物品包括两个主要元件：鞋面和鞋底结构，足部伸入由鞋面和鞋底结构限定的空间内从而使人类能够在路上行走。人类足部骨骼的结构如图1所示，包括五根脚趾部，每根脚趾部均由若干块趾骨和一块跖骨组成，例如大脚趾部，由远端趾骨51、近端趾骨52和第一跖骨53组成，同理，食趾、中趾、无名趾和小趾均由若干块趾骨和第二跖骨54、第三跖骨55、第四跖骨56和第五跖骨57组成，第一楔骨58、第二楔骨59和第三楔骨60分别与舟骨61和骰骨62再与踝骨10和跟骨20组成踝关节。人在走路或者跑步时，近端趾骨和跖骨之间反复弯折，从而使得鞋面发生反复弯折，形成折痕，更有甚者，在鞋面与鞋底的胶合处发生脱胶现象，严重影响鞋类的使用寿命，同时，弯折的鞋面也会挤压内部的脚部，影响人们穿鞋的舒适性。针对鞋面折痕和鞋面与鞋底脱胶的问题，现有技术中也出现一些改进的鞋面结构：如专利文献1，其公开了一种耐用鞋，将鞋面分为前帮、后中帮，它们之间使用网状弹力布鞋面作为连接面，前帮和后中帮使用软牛皮制作，连接面设置在鞋面前部的弯折部位，利用网状弹力布本身的柔软以及高弹性特性使得前鞋面不易产生折痕，但是其鞋面结构不是一体形成的，需要对不同材料进行裁剪后组合在一起，加工较复杂，且网状弹力布使用久了后本身同样也会有折痕，并没有从根本上改进折痕问题；又如专利文献2，其公开了一种鞋，将鞋帮划分为能相对运动的第一鞋帮构件和第二鞋帮构件，在脚作出蹬踏动作鞋帮弯曲运动时，第二鞋帮构件的前端边缘部分在第一鞋帮构件上沿纵向滑动，第一鞋帮构件的后端边缘部分在第二鞋帮构件下沿纵向滑动，其改善了鞋帮的折痕问题，但是，由于第一鞋帮构件和第二鞋帮构件能够相对滑动，在脚弯折时，仅由鞋底提供抗弯折的力，虽然改变了鞋面的弯折受力但是无形中又增加了鞋底的弯折磨损，同时，由于仅有鞋底提供抗弯折的力，脚在跑步或者其他激烈运动时容易受伤，进一步的，鞋帮都是被动受力变形并不能主动恢复；又如专利文献3，其公开了一种耐磨鞋，在鞋帮的外表面黏贴有一弹性垫16，且在弹性垫上设置了一系列的槽38，并且使得槽呈放射线布置，利用槽38的变形来吸收鞋面的弯折变形，虽然其能够延长鞋面的使用寿命，但是，吸收该弯折变形的弹性垫16仅是被动吸收变形力，且由于槽38所确定的放射圆心30为确定的一个点，因此，该鞋仅能够针对特定尺寸长度的脚适用，其通用性较差；又如专利文献4，其公开了一种板鞋，将鞋底弯折部分处裁剪出一三角形结构，然后使用软性的材料缝合在该三角形结构处，从而改善了鞋底受力情况，提高了网布鞋的使用寿命，但是其同样还是存在折痕部位。
[专利文献1]CN205030599U
[专利文献2]CN101554256A
[专利文献3]US5454172A
[专利文献4]JP2017-121269A
综上所述，现有技术中，均未提供一种对于鞋面折痕具有主动修复功能、使用流体构件来吸收鞋面震动、在人行走时能够主动覆紧足部的自适应鞋面，基于此，本申请提供了一种贴合脚部的自适应鞋面。
发明内容
为了克服现有鞋面材料结构的不足，本发明提供了一种技术方案，一种贴合脚部的自适应鞋面，包括内鞋面、外鞋面、设置于内鞋面和外鞋面之间的流体构件和紧固件，内鞋面、外鞋面共同组成鞋面，鞋面的下部固定附着有鞋底，鞋面覆盖了穿鞋者的脚，鞋面的上部设置有鞋舌，紧固件设置于鞋面的后部，鞋面形成的用于容纳鞋舌的容纳空间的边沿形成鞋面上边界，流体构件包括主体部和至少两个分叉部，流体构件整体呈爪型结构，主体部位于鞋面的上端部，且主体部的上边沿平行于鞋面上边界，主体部的下端连接有至少两个分叉部，每个分叉部均为条形结构，均具有分叉部主体轴线，分叉部主体轴线交汇于点O，点O落在主体部的上边沿与鞋面上边界之间，紧固件和分叉部之间通过连通管路进行连通，紧固件和连通管路均设置在内鞋面和外鞋面之间，条形结构的分叉部能够很好的适应鞋面在弯折时所产生的折痕，爪型结构的流体构件的设置，使得上部主体部能够适应吸收鞋面上边界到脚背区域的弯折力，而分叉部刚好用于吸收脚背接触面至鞋底之间区域的直线结构的弯折力，紧固件响应爪型结构进行动作，在鞋面弯折时，扣紧跟骨，防止鞋脱离脚部。
优选地，流体构件包括内边、外边以及设置于内边和外边内部的流体，流体为气体、液体或凝胶体，内边、外边均选用密封薄膜材料，但是内边和外边所用材料的伸缩性能不同，内边不会随着流体的多或少而膨胀或收缩，外边会随着流体的多或少而相应的进行膨胀或收缩。
优选地，内边为平整结构，外边为弧形凸起结构，平整结构的内边能够很好的贴合脚部，弧形凸起结构的外边能够很好的对外鞋面上的折痕进行修复。
优选地，在两分叉部之间设置有连接横边。
优选地，紧固件包括后侧边、前凸边以及设置于后侧边和前凸边内部的流体，后侧边、前凸边均选用密封薄膜材料，后侧边和前凸边所用材料的伸缩性能不同，后侧边不会随着流体的多或少而膨胀或收缩，前凸边会随着流体的多或少而相应的进行膨胀或收缩。
优选地，点O到鞋顶之间的距离L与脚的脚大拇指到跖趾关节的距离S相适应。
优选地，分叉部下端部延伸至鞋底，使得流体构件能够对鞋面与鞋底连接处的鞋面弯折结构进行平整，避免鞋面发生脱胶的现象。
优选地，主体部设置为梯形结构。
优选地，内鞋面和外鞋面均采用一体结构，内鞋面和外鞋面采用黏贴或者缝合方式结合在一起。
优选地，内鞋面和外鞋面均为高透气性网布结构。
本发明的有益效果为：
1)、本发明自适应鞋面克服了现有技术中仅能被动吸收鞋面弯折力的不足，在鞋面结构中加入了能够主动修复鞋面折痕的流体构件，流体构件布置于鞋面位于足部近端趾骨和跖骨之间反复弯折处，能很好的改善此处鞋面的受力情况，从而减少人行走时对鞋面造成的磨损；
2)、本发明的流体构件，包括一主体部以及若干分叉部，主体部的顶端终止于鞋面穿鞋带处，分叉部底端终止于鞋底，各分叉部的主体部分所经过的轴线交汇于主体部顶端处，该分叉部的构造方式使得分叉部可以跟随鞋面处的折痕，改善鞋面与鞋底连接处的受力情况，避免由于长时间行走，鞋面和鞋底脱胶的情况；
3)、本发明的流体构件的主体部和分叉部为连通状态，在鞋面由于行走发生弯折变形时，发生弯折变形的鞋面将该弯折力传递给流体构件，由流体构件吸收弯折力，从而减轻了鞋面的弯折变形，同时由于主体部和分叉部位连通状态，而鞋面的弯折变形也是不同的，通过该连通状态可以将某处弯折比较严重的弯折力均分到其他部位，从而从整体上改变了鞋面弯折处的受力情况，避免鞋面在穿戴后出现某处较为明显的折痕；
4)、本发明的流体构件的主体部位于鞋面上部，分叉部位于鞋面下部，主体部为一方形结构、分叉部为条形结构，其顺应了鞋面各处受力情况不同的需求，在鞋面上部，鞋面的受力情况较为复杂，鞋面折痕没有统一形状，因此，使用方形结构能够很好的改善鞋面折痕受力情况，而对于鞋面下部，其受力较为单一，折痕较为固定，分叉部跟随折痕布置；
5)、本发明流体构件的主体部分在人行走，鞋面发生弯折时，与足部发生挤压，从而使得流体流入分叉部处，而分叉部膨胀的流体能够进一步舒缓位于其上的发生弯折的鞋面，为鞋面结构提供弯折舒展释放空间，从而能够起到主动修复折痕的目的，由于流体构件分叉部的作用，缓冲鞋面的变形，进而能够改善鞋面与鞋底连接处的受力情况，避免鞋面脱胶；
6)、本发明的流体构件包括内边、外边以及位于其内的流体，内边为平整结构、外边为弧形结构，平整的内边使得脚部能够更加舒适，弧形结构的外边能够适应鞋面的弯折变形，将折痕所产生的弯折力传导入流体内，以舒展鞋面，减轻受力变形，达到耐磨的效果；
7)、本发明鞋面可以为单层网布结构或者两层鞋面结构，单层鞋面结构时，流体构件布置于单层鞋面结构内侧，两层鞋面结构时，流体构件布置于两层鞋面结构中间，进一步提高了鞋面成型的通用性；
8)、本发明鞋面中使用流体构件对鞋面弯折进行吸收，可以适应复杂受力环境以及不同脚型的受力情况，相对于一般的弹性垫具有很强的通用性。
9)、本发明的网布鞋在鞋后跟处还设置有一紧固件，该紧固件为可伸缩结构，且与流体构件联动，在人脚蹬踏时伸出，从而可以将鞋锁定在脚上，不会发生鞋脱离脚的问题，在鞋平复时，紧固件中的流体又流回流体构件中，从而能够自适应脚的状态而进行动作，达到自适应功能，进一步提高鞋面贴合脚部的目的，穿着时更加舒适。
附图说明
图1为足部骨骼的结构示意图；
图2为鞋面在脚弯曲状态变形受力示意图；
图3为设置有流体构件以及紧固件的鞋面结构；
图4为图3中的A-A视图；
图5为图3中的B-B视图；
图6为流体构件变形例；
图7为一体鞋面材料结构示意图。
标号说明
1、脚；2、鞋底；3、鞋面；4、折痕；5、流体构件；6、鞋舌；7、孔眼；8、鞋带；9、分叉部主体轴线；10、踝骨；11、主体部；12、分叉部；13、内边；14、外边；15、流体；16、鞋面上边界；17、连接横边；18、内鞋面；19、外鞋面；20、跟骨；21、紧固件；22、连通管路；23、后侧边；24、前凸边；51、远端趾骨；52、近端趾骨；53、第一跖骨；54、第二跖骨；55、第三跖骨；56、第四跖骨；57、第五跖骨；58、第一楔骨；59、第二楔骨；60、第三楔骨；61、舟骨；62、骰骨。
具体实施方式
下面，参照附图说明用于实施本发明的方式。
如图2所示，人在走路或者跑步时，需要脚的蹬踏动作，在脚的蹬踏动作期间，鞋面会发生弯曲，脚在近端趾骨和跖骨形成的跖趾关节处弯曲，进而带动鞋面发生挤压变形，其中，脚背对鞋面会产生一挤压力F，同时，鞋面之间还会受到鞋面变形而产生的挤压力，从而使得鞋面上边界到脚背这块区域的受力复杂，鞋面的变形无特定规则，此处弯折折痕为不规则弧形结构，如图2所示，但是，在鞋面侧边由脚背接触面至鞋底之间的区域，由于没有脚直接接触到鞋面，因此，此区域折痕为若干条直线结构的折痕，因此，鞋面上的折痕由不规则弧形结构和直线结构的折痕共同组成。同时，在脚的蹬踏动作期间，鞋面发生弯曲时鞋面会产生一反弯曲力F1，该反弯曲力会使得鞋面脱离脚而影响人的行进或跑步。
如图3-5所示，本发明的贴合脚部的自适应鞋面包括内鞋面18、外鞋面19、设置于内鞋面18和外鞋面19之间的流体构件5和紧固件21，内鞋面18、外鞋面19共同组成鞋面3，鞋面3的下部固定附着有鞋底2，鞋面3覆盖了穿鞋者的脚1，鞋面3的上部设置有鞋舌6，紧固件21设置于鞋面3的后部，鞋面3形成的用于容纳鞋舌6的容纳空间的边沿形成鞋面上边界16，流体构件5包括主体部11和至少两个分叉部12，整体呈爪型结构，主体部11位于鞋面3的上端部，且主体部11的上边沿平行于鞋面上边界16，主体部11的下端连接有至少两个分叉部12，图示例的为三个分叉部12，每个分叉部12均为条形结构，均具有分叉部主体轴线9，分叉部主体轴线9交汇于点O，点O落在主体部11的上边沿与鞋面上边界16之间，优选地，落在主体部11的上边沿处。紧固件21和分叉部12之间通过连通管路22进行连通，紧固件21和连通管路22均设置在内鞋面18和外鞋面19之间。此种设置方式，使得条形结构的分叉部12能够很好的适应鞋面在弯折时所产生的折痕，爪型结构的流体构件5的设置，使得上部主体部11能够适应吸收鞋面上边界到脚背区域的弯折力，而分叉部12刚好用于吸收脚背接触面至鞋底之间区域的直线结构的弯折力。
优选地，相邻的分叉部主体轴线9之间的夹角均相等。点O到鞋顶之间的距离L与脚1的脚大拇指到跖趾关节的距离S相适应，优选地，0.9S≤L≤1.1S。优选地，分叉部12下端部延伸至鞋底2，通过此种设置，使得流体构件5能够对鞋面与鞋底连接处的鞋面弯折结构进行平整，避免鞋面发生脱胶的现象。
如图4所示，流体构件5包括内边13、外边14以及设置于内边13和外边14内部的流体15，流体15可以为气体、液体或凝胶体等。内边13、外边14均选用密封薄膜材料，例如均选用为聚氨酯膜层，仅仅利用流体构件5的形状变形来对折痕进行修复；进一步优选地，为了增强效果，内边13和外边14所用材料的伸缩性能不同，内边不会随着流体的多或少而膨胀或收缩，外边14会随着流体的多或少而相应的进行膨胀或收缩，内边选用聚氨酯膜层，外边选用橡胶类型或类似材料，内边13和外边14可以使用热合或RF封合。这样，在鞋面发生弯折时，脚背挤压位于主体部11内的流体，使得其朝向分叉部12流动，外边14会由于流体的增多而发生一定膨胀，从而膨胀的外边14能够对鞋面的折痕进行主动抚平，同时提供给发生弯折的鞋面更大的舒展空间，通过流体来主动修复折痕，改变了传统的只能被动吸收折痕的方式。
优选地，内边13为平整结构，外边14为弧形凸起结构，平整结构的内边能够很好的贴合脚部，不会使得脚部发生不适，而弧形凸起结构的外边能够很好的对外鞋面19上的折痕进行修复，延长鞋的使用寿命，进一步增加耐磨性。
如图5所示，紧固件21包括后侧边23、前凸边24以及设置于后侧边23和前凸边24内部的流体15，后侧边23、前凸边24均选用密封薄膜材料，例如均选用为聚氨酯膜层，仅仅利用紧固件21的形状变形来卡设跟骨。进一步优选地，后侧边23和前凸边24所用材料的伸缩性能不同，后侧边不会随着流体的多或少而膨胀或收缩，前凸边24会随着流体的多或少而相应的进行膨胀或收缩，例如后侧边23选用聚氨酯材料制成，前凸边24采用橡胶类型或类似材料，后侧边23和前凸边24可以使用热合或RF封合。优选地，前凸边24可以为环形结构，从而能够很好的包裹跟骨，提高舒适性的同时，防止鞋脱离脚部。在鞋面发生弯折时，脚背挤压位于主体部11内的流体，使得其朝向分叉部12流动，流体通过连通管路22流向紧固件21，紧固件21的前凸边24会由于流体的增多而发生一定膨胀，从而使得紧固件21突出，将跟骨20锁定，从而防止鞋面在蹬踏动作时脱离脚部。通过上述流体构件5和紧固件21的设置，使得在蹬踏动作时，既可以对鞋面弯折的折痕进行主动恢复，又增加了锁紧脚后跟的力，防止人们在鞋带松弛情况下，鞋脱离脚部。当脚处于舒展状态，即脚不在弯曲时，脚背停止对鞋面产生挤压力，前凸边24收缩，将流体15压入流体构件5中。
如图6所示，为流体构件5的另一变形结构，考虑到分叉部12之间会发生相对转动，即分叉部主体轴线9之间沿点O进行转动，在两分叉部12之间设置有连接横边17，从而使得两分叉部12之间可以发生相对转动而不会损坏流体构件5。进一步的，为了增加流体构件5的修复折痕效果，将主体部11设置为梯形结构。
优选地，内鞋面18和外鞋面19均采用一体结构，如图7所示，内鞋面18和外鞋面19采用黏贴或者缝合等结构结合在一起；优选地，为了防止设置于内鞋面18和外鞋面19之间的流体构件5在使用者跑步或者剧烈运动时发生脱落，在内鞋面18和外鞋面19之间流体构件5的轮廓处使用针线进行缝合，将流体构件5封闭在内鞋面18和外鞋面19之间。优选地，为了增加鞋面的透气性能，可以选择内鞋面18和外鞋面19均为高透气性网布结构；当然，也可以选择外鞋面19使用皮革等材料。
上述都是讨论了具有内鞋面18和外鞋面19的双层鞋面结构，其也可以为单层鞋面，将流体构件5设置于单层鞋面内部；上述也讨论了将流体构件5用于具有鞋舌结构的鞋面，同样，该流体构件5也可以用于没有鞋舌结构的一体结构鞋面。
本发明的鞋面材料结构具体工作方法如下：穿鞋者将脚伸入鞋内，当使用者进行跑步或者走路时，在脚的蹬踏动作期间，鞋面会发生弯曲，脚在近端趾骨和跖骨形成的跖趾关节处弯曲，进而脚背带动鞋面发生挤压变形，脚背对鞋面产生一挤压力，将流体构件5内的流体由主体部11挤入分叉部12内，进一步流体通过连通管路22进入紧固件21内，流体使得分叉部12的外边膨胀，膨胀的外边能够对由于鞋面弯曲时发生弯折的鞋面进行很好的舒展、理顺，从而主动修复该处的鞋面折痕，同时，流体使得紧固件21内的前凸边膨胀，扣紧跟骨20，主体部11内的流体构件5能够吸收主体部11对应处的鞋面弯折力，从而也能够减轻该处的鞋面折痕情况。当脚处于舒展状态，即脚不在弯曲时，脚背停止对鞋面产生挤压力，紧固件21内的前凸边收缩，分叉部12内的外边收缩，从而又将流体挤压入主体部11内，由于流体构件5始终解除鞋面，因此，其能够始终通过流体来吸收鞋面弯折时产生的弯折力。分叉部12与主体部11之间均为连通状态，因此，其可以应对复杂的鞋面弯曲情况，若某处有突发力产生，则可以通过流体将该力传递到流体构件5的其他部位，从而通过整个流体构件5来吸收该震动，而不是某处承担该震动。
本发明的贴合脚部的自适应鞋面，在鞋面内设置了流体构件5和紧固件21，流体构件5始终接触鞋面，能够吸收鞋面弯折时的弯折力，同时，流体构件5为爪型结构，其结构适应鞋面在发生弯曲时的受力情况，流体构件5还可以通过膨胀变形来对由于鞋面弯曲时发生弯折的鞋面进行很好的舒展、理顺，从而主动修复该处的鞋面折痕，同时紧固件21也适应鞋面弯折进行动作，弯折时扣紧跟骨20，防止鞋脱离脚跟。同时，分叉部12与主体部11之间均为连通状态，因此，其可以应对复杂的鞋面弯曲情况，若某处有突发力产生，则可以通过流体将该力传递到流体构件5的其他部位，从而通过整个流体构件5来吸收该震动，而不是某处承担该震动，进一步提高了一体鞋面结构的耐磨性和舒适性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
