[发明专利]具有最佳低冲击弹簧，调整速度变化和智能护膝的大量能量回收鞋

说明书

背景

这个本发明，阐述在本CIP专利，公开了一系列未来优化鞋的特点。它增加了可供选择的设计，扩展和改进的能量回收，增强提升脚跟鞋的设计已透露在本发明者Rennex于2015年4月16号提交的母专利/总专利号USPTO 14/545,274。注意，任何引用这个母专利在这里简称为“母专利“。20世纪80年代以来，鞋子的重点是实现了大量的能量回收-这意味着，利用起跑时通过有效地连接鞋底储存的冲击能量来提升跑步者的重心向上和向前，以此有效地减少大量的新陈代谢消耗。简单地将弹簧安装在鞋底的任何地方只会降低能源成本的百分之几—，不管这些简单弹簧的恢复系数有多高。脚跟脚趾动作，脚踝和膝盖的行动，系列支持和时间的问题，使这种有效的耦合难以理解和实现。传统鞋，只具有简单的鞋底弹簧而不提供大量的能源回报。更重要的是，大量的能量回收需要加强脚跟的提升，这是本发明的目标。然而，简单的设计，以实现加强脚跟提升是复杂的。此文介绍的弹鞋跟设计很简单，既实用又便宜去制造。它们还克服了现有的技术设计的缺陷，加强脚跟提升和使用抗脚趾下沉机制或使用自动变速器。

这个发明的另外一个功能是利用低冲击弹簧去减少跑步者感受的最大度冲击力。这些最佳弹簧既可用于高性能能量回馈鞋，也可用于传统鞋。参考图1-3，图28-30的替代设计的目标是使获得最佳力曲线的能力更加坚固(其要求在鞋底压缩期间力曲线弯曲)。这是通过改变传播联动如何连接到弯曲弹簧来实现的。图31详细介绍有关修改的连接到弯曲弹簧铰链的细节，连杆的构造和弯曲弹簧参。参考图13和15，本发明专利的图32的替代设计的目标是通过在其侧面扩张来加载环形弹簧。图32详细介绍了如何建立联接和弹簧。值得留意，图47的连接嵌齿铰链可以用于图7-9的平行四边形的的拐角铰链,可以用于图13、15和32的联动铰链，可以用于图27和49的旋转臂连接点。

本专利申请图33-36的设计目标是用合并臂实施例去改变环形弹簧(图32)，让弹簧变得更坚韧和更耐用，由此术语更坚韧意味着新环形弹簧能够在破碎前吸收更多的能量。

这个目标是通过使外臂稍微弯曲和伸长的方式实现的-以这样一种方式，它们在全环弹簧压缩下合并。枢轴还有两种类型的改进。第一种具有增强的新颖的颈缩自然铰链，解决复合脆性问题与更灵活的基质材料。第二种是不使用自然铰链的连接嵌齿铰链。仍然可以根据鞋子所需要的小型联动尺寸而廉价地制造。这种设计称为合并臂内联环弹簧。这种设计的一个变体称为叠合层合梁，其类似正弦曲线，反向，当材料弯曲时，相邻的层压板会合并在一起。这两种设计的效果，合并的结构比添加两块独立的层压板会更强韧。这是因为合并压层结构转化成一个两倍厚的紧密粘结结构，而弹簧强度则是厚度的立方。如果与两个合并的层压材料比较，它的优势在于是遂单位重量力度增加了3倍。随着层压板的数量的增加，这种效益随着层压板的数量平方而变化。同时，由于凸出来的层压板，打比方，通过弯曲去吸收更多能量，这种结构会更加耐用。

此外，最佳性能要求对所有冲击力(运行速度)进行大的鞋底压缩。图26中的第一换档机构自动改变弹簧系统的刚度，使其始终接近于完全的鞋底压缩。有关额外的换档简单设计可在图37-44，和图46-48找到。这些包括了机械版本和电子驱动器版本。值得注意是，这些精确的转档设计是支持变化连续不断地出现在一个区间，而不象自行车和汽车使用的分离式的换挡变化。最值得注意的是图48，交叉同步滑轮自动驱动变速器的转档内部组装是非常容易生产和安装。换挡的精确度(等于挡数)可以提高到与图37和图38的理论上完全精确的挡数变化相等的程度。也有设计新颖的鞋冲击充电器-既为加强脚跟提升鞋和大脚跟旅行，和鞋子夹式设计。这些充电器是比现有设计更便宜，和它们提供更多电力。新的滑轮驱动器比现有技术的设计更轻，更便宜，更简化和更快速。本文描述的优化低冲击弹簧是更耐用和更强化。所有这些功能的总和是一种未来的跑步鞋/步行鞋，弹簧冲击力下降40％，所有步行/跑步速度能量回收约20％-这是由于有效弹簧强度(换挡)自动变化配有一个冲击式充电器的自动变速器。还有一个关于围绕四肢关节旋转的的最佳弹簧的变体。将此与电子变速器结合在一起可以用于制造更轻便和便宜的能量回收护膝。可以想象，这两个加强装置(智能能量回收护膝)中的每一个可以降低跑步的代谢能量成本达25％。因此，它们的组合能量回报可达50％。

发明概述