[实用新型]一种运动鞋仿生缓震中底

说明书

技术领域

本实用新型属于工程仿生技术领域，涉及一种鞋底，特别涉及一种仿鸵鸟足垫结构及材料特性的运动鞋仿生缓震中底。

背景技术

运动鞋的缓震性能是指鞋底吸收或降低震荡波的能力，是运动鞋最主要的性能之一。目前提高运动鞋缓震性能主要从鞋底材料和鞋底结构两方面入手，但是已有的研究主要是面向整个足部，且效果有限。很少有研究将前掌区及后跟区的材料选取与结构设计作为重点，缓震问题还没有得到根治，而运动中前掌区和后跟区最容易发生运动损伤，有效分散这两个区域的压力，成为高性能缓震运动鞋中底设计的关键，具有优异缓震性能的运动鞋中底研制势在必行。

鸵鸟生活在沙漠及荒原地区，是现存最大的双足平胸鸟类，它不会飞行，但具有极强的奔跑能力，能以60km/h的速度奔跑30min而不感觉疲惫，冲刺速度可以达到80km/h，是名不虚传的赛跑健将。研究发现，鸵鸟足优异的缓冲性能主要归因于其独特的足部结构，鸵鸟足仅有两趾(第Ⅲ趾和第Ⅳ趾)，并且两趾下方都覆盖有厚厚的足垫，在高速奔跑触地过程中，足部与地面发生接触产生巨大的冲击，足垫受压并通过自身形变特点，起到重要的缓冲作用。当鸵鸟足部离地瞬间，受压的足垫恢复原状，保证身体组织免受运动损伤。

发明内容

本实用新型提供了一种运动鞋仿生缓震中底，从鸵鸟高速奔跑时，足垫具有优异的缓冲性能获得启发，提取鸵鸟足垫缓冲特性关键要素，通过工程仿生学原理，对缓震鞋底进行有针对性的仿生设计，采用鸵鸟足第Ⅲ趾的仿生设计，可大大改善运动鞋的缓震效果。

本实用新型设计思路来源于鸵鸟足第Ⅲ趾的足垫，根据足垫的结构、材料和功能，设计了仿生缓震运动鞋中底。通过对鸵鸟足部大体解剖研究发现，鸵鸟足仅存二趾，即第Ⅲ趾和第Ⅳ趾。第Ⅲ趾比较发达，并且趾底形成厚大的足垫，足垫由内层、中间层及外层三层结构组成。通过对内层结构进行石蜡切片组织形态分析发现，存在大量的弹性纤维及胶原纤维，能够承受较大的牵扯作用，并且内层结构中存在大量脂肪细胞，起到储能及缓冲的作用。当鸵鸟高速奔跑时，鸵鸟足第Ⅲ趾起到良好的缓冲作用，能够有效削弱地面冲击，对足部骨骼肌肉系统起到重要的保护作用。通过鸵鸟触地过程数值模拟，对足垫缓冲机理进行分析，研究发现这种优异的缓冲特性是源于足垫的材料和结构以及相互组装关系。

本实用新型的目的是通过以下方案实现的：

一种运动鞋仿生缓震中底，包括缓震前掌区、缓震后跟区；所述缓震前掌区包括前掌缓震内层结构、前掌中间层过渡结构以及前掌外层承压结构，前掌缓震内层结构位于前掌外层承压结构内部，前掌中间层过渡结构填充在前掌外层承压结构与前掌缓震内层结构之间；缓震后跟区包括后跟缓震内层结构、后跟中间层过渡结构以及后跟外层承压结构，后跟缓震内层结构位于后跟外层承压结构内部，后跟中间层过渡结构填充在后跟外层承压结构与后跟缓震内层结构之间。

所述的一种运动鞋仿生缓震中底，前掌中间层过渡结构与前掌外层承压结构的厚度比例为1:1；后跟中间层过渡结构与后跟外层承压结构的厚度比例为1:1。

所述的一种运动鞋仿生缓震中底，前掌缓震内层结构包括依次并列设置的一号内层缓震结构、二号内层缓震结构、三号内层缓震结构；一号内层缓震结构、二号内层缓震结构及三号内层缓震结构之间的宽度比为3:6:5，厚度比为5:8:7，长度比为10:14:13。

所述的一种运动鞋仿生缓震中底，一号内层缓震结构与二号内层缓震结构的间距为6mm，二号内层缓震结构与三号内层缓震结构的间距为6mm。

所述的一种运动鞋仿生缓震中底，后跟缓震内层结构包括依次并列设置的四号内层缓震结构、五号内层缓震结、六号内层缓震结构；四号内层缓震结构、五号内层缓震结、六号内层缓震结构之间的宽度比为3:6:5，厚度比为5:8:7，长度比为10:14:13。

所述的一种运动鞋仿生缓震中底，四号内层缓震结构与五号内层缓震结的间距为3mm，五号内层缓震结与六号内层缓震结构的间距为3mm。

所述的一种运动鞋仿生缓震中底，前掌内层缓震结构、前掌中间层过渡结构、前掌外层承压结构分别采用不同硬度的硅胶材质组合而成，且三者硅胶材料的邵氏硬度比例为6:8:13。

所述的一种运动鞋仿生缓震中底，后跟内层缓震结构、后跟中间层过渡结构、后跟外层承压结构分别采用不同硬度的硅胶材质组合而成，且三者硅胶材料的邵氏硬度比例为6:8:13。