[发明专利]一种仿生跑鞋鞋钉

说明书

技术领域

本发明涉及一种跑鞋，特别涉及一种仿生跑鞋鞋钉。

背景技术

跑鞋是体育田径竞技及赛事的重要器械之一。随着人们对跑鞋功能研究的不断深入，制作工艺水平的不断提高，跑鞋对提高运动成绩起到了不可低估的作用。纵观历史，跑鞋从无钉到有钉显然是一个很大的飞跃，鞋钉的出现大大提高了运动员的竞技成绩。田径器械的不断改型创新，是对跑鞋整体力学功能认识的深入过程。鞋钉作为跑鞋的重要组成部分，无疑对跑鞋的整体性能有着至关重要的影响。科学的设计鞋钉，不仅能够提高跑鞋的整体力学性能，改善平衡性，还可以更有效的保护运动员，具有极其重要的现实意义。

鸵鸟是世界上现存最大的平胸鸟类，胸骨扁平不具龙骨突起，锁骨退化，前肢演化成翅膀，已经退化不能飞翔，但后肢强壮而有力。非洲鸵鸟（以下简称鸵鸟）原产于非洲和阿拉伯温差较大的沙漠地区，具有神奇的稳健、持久和高速奔跑能力，持续奔跑速度约50~60公里/小时，并可维持约30分钟而不感觉累，冲刺速度可达70公里/小时以上，是当之无愧的沙地奔跑健将。鸵鸟足承载鸵鸟体重，直接与地面接触并参与运动，而鸵鸟足趾甲是鸵鸟奔跑过程中最先触地的部位，因而在鸵鸟高速稳健奔跑性能中起到至关重要作用。由于自然进化优化，鸵鸟足仅剩下两个足趾，分别为第Ⅲ趾（内趾）和第Ⅳ趾（外趾），第Ⅲ趾粗壮较为发达，朝向正前方，趾末端具有发达而坚硬的趾甲。第Ⅳ趾较小，长度仅为第三趾的1/2，足趾甲已经退化。在鸵鸟高速奔跑过程中，鸵鸟足第Ⅲ趾的足趾甲作为主要触地部位之一，起到固定和增大推力作用，而鸵鸟足第Ⅳ趾仅起到辅助支撑作用，因此鸵鸟的高速稳健奔跑特性与鸵鸟足趾甲密切相关。如果能将鸵鸟足趾甲的超强高速稳健奔跑能力应用于跑鞋鞋钉的结构设计，将有助于改善跑鞋的增速防滑性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种仿生跑鞋鞋钉，本发明具有良好的牵引和抓地性能。

通过鸵鸟奔跑过程和足趾甲结构研究发现，鸵鸟足在高速奔跑过程中，鸵鸟足趾甲与地面具有独特的作用方式：

（1）从鸵鸟高速奔跑过程可以看出，足趾甲是最先接触地面的部位，随着运动的进行，足趾甲完全进入地面，增大与地面的接触面积，为鸵鸟奔跑提供更大推力，同时也可以防止滑移，增强抓地能力，发挥了类似于鞋钉的作用。

（2）从鸵鸟足趾甲的结构可以看出，鸵鸟足趾甲有四个典型结构特征，包括趾尖平面区域，内凹槽区域，背部倒三角结构以及侧凹槽区域。其中，趾尖平面区域近似于一个三角形，触地时首先对土壤产生压实作用，入土后土壤的作用力在该平面上可以形成向前的合力，有利于增大推力。内凹槽区域在触地时可以使土壤紧固聚集于此，产生临时“固结体”，具有固着、限流及防滑作用。背部倒三角结构表面光滑，并具有特殊的圆弧结构，可以使足趾甲平滑的进入地面，减小对土壤的扰动。侧凹槽区域为两条狭长凹槽，其作用类似于“导流槽”，可以减少土壤的不规则流动，减小足趾甲对土壤的扰动。

根据鸵鸟足趾甲结构及其与土壤相互作用特点，采用逆向工程技术，根据工程仿生设计原理与方法，设计出一种新型仿生跑鞋鞋钉，在塑胶跑道上使用时具有提高鞋钉水平推力，增强鞋钉的抓地能力，减小塑胶跑道对鞋钉的挤压阻力，从而改善跑鞋的增速防滑性能，使运动员瞬间获得较大速度。

本发明是由螺纹柱、钉座和鞋钉构成，钉座的两个面分别设置螺纹柱和鞋钉，鞋钉为圆锥体，鞋钉具有两个倒三角面、两个圆锥面和一个斜面，两个圆锥面上各具有侧凹槽，斜面是由钉尖斜面和内凹槽面构成。

本发明的有益效果：该仿生鞋钉主要应用于跑鞋蹠骨大脚趾区域，该仿生鞋钉能够提高塑胶跑道对鞋钉的水平推力，增强鞋钉的抓地性能，减小塑胶跑道对鞋钉的挤压阻力，从而改善跑鞋的增速防滑性能。与相同尺寸的传统圆锥跑鞋鞋钉相比，本发明的水平推力提高了4.17%-6.89%，挤压阻力降低了4.64%-6.28%，与橡胶跑道的相对位移降低了1.29%-2.67%，表明本发明具有良好的牵引和抓地性能。

附图说明

图1是本发明的立体示意图。

图2是本发明的主视图。

图3是本发明的左视图。

图4是本发明的右视图。

图5是本发明的俯视图。

图6是本发明的仰视图。

图7是本发明的尺寸标注图一。

图8是本发明的尺寸标注图二。

具体实施方式