具有多级区域性缓冲的囊状件 本发明的领域
本发明涉及一种用于鞋子的改进式缓冲件，且更特别涉及一种填充流体的囊状件以及一种沿其侧壁形成具有反向接缝线的改进式缓冲件的方法，该囊状件具有多层改变压力的腔室，以对囊状件的预定区域提供区域性缓冲。
本发明的背景
已进行了大量的工作来改进缓冲件的结构，这些缓冲件使用了如那些用于鞋底的填充有流体地囊状件。虽然通过目前材料和制造方法的改进，填充有流体的囊状件在多方面已大大改进，但是目前仍存在与获得最佳缓冲特性和寿命相关的问题。填充有流体的囊状件通常称为“气囊”，而流体通常为一种气体，其不会对实际使用的气体成分有任何限制，该气体通常被认为是空气。
目前存在大量传统鞋类制品，这些鞋类制品在其鞋底夹层或外底中设有填充有气体的缓冲装置。填充有气体的缓冲装置通常被称为囊状件或“气囊”，在不会对实际使用的气体混合物有任何限制的情况下，该气体通常被认为是空气。用于鞋类的一种已知类型的囊状件通常被称为“双膜囊状件”。这些囊状件包括一个外壳，其是通过将隔离材料制成的两个对称件的周边焊接在一起形成的。这样便会产生由相同隔离材料形成的囊状件的顶部、底部和侧壁。如果双膜囊状件中的任意一个部分必须由一种特定的材料形成和/或形成特定的厚度，则整个囊状件需要由该特定材料和/或这一特定厚度形成。由两个隔离材料件形成的一个囊状件阻碍了侧壁、顶壁和底壁的定制形成。
闭孔泡沫材料通常被用作鞋底中的缓冲材料，而乙烯-乙酸共聚物(EVA)泡沫为常用的材料。在多种运动鞋中，整个鞋底夹层均由EVA构成。虽然EVA泡沫材料能够被容易地切制成理想的形状和轮廓，但是却限制了其缓冲特性。填充有气体的囊状件的一个优点在于：作为缓冲材料的气体通常具有大于闭孔泡沫材料的能量效率。这便意味着，含有一个填充有气体的囊状件的鞋底能够提供优于仅含有泡沫材料的鞋底的缓冲效特性。对于给定的冲击力而言，当缓冲件使冲击力分布在整个更长的时间周期中时，通常改进了缓冲，从而使更小的冲击力传递至穿鞋者身体。即使含有填充有气体的囊状件的鞋底包括一些泡沫材料，泡沫材料量的减少通常也将提供更好的缓冲特性。
与由隔层形成的气囊设计相关的主要工程问题包括：(I)获得复杂的弯曲轮廓形状，且在横截面中不会形成填入泡沫材料或板或以泡沫材料或板调节的较深的峰谷；(ii)确保被用于使气囊具有复杂轮廓形状的装置不会显著损害空气的缓冲效应；(iii)对气囊提供区域性缓冲以便特别在高载荷期间引起对应于人脚的构造的载荷差异；(iv)设计能够使空气的缓冲特性达到最大且完全由扁平隔膜构成的气囊；及(v)设计这样的囊状件，其能够提供具有复杂轮廓形状和区域性缓冲的优点且它们能够被容易地被结合在目前的鞋底夹层的制造方法中。
虽然现有技术在于尝试解决这些缺点，但是现有技术仅解决了经常会在工艺过程中产生新障碍的上述问题中的一个、两个或甚至三个。大量的现有技术披露了一些类型的可伸张件。一种可伸张件为与囊状件相关的元件，其在囊状件被完全填充时能够确保顶部和底部隔层之间的固定放置关系，且通常处于伸张状态同时起到保持囊状件的常见外形的约束装置的作用。
一些现有技术的结构为含有泡沫体或织物可伸张件的合成结构。这类合成结构的现有技术中的一种涉及这样的囊状件，其使用了一开孔泡沫芯体，如在Donzis的美国专利Nos.4,874,640和5,235,715中披露的那样。这些缓冲件在其设计中存在活动余地，其中，开孔泡沫芯体允许没有较深高峰和凹槽的复杂弯曲轮廓形状。但是，具有泡沫芯体伸张件的囊状件的缺点在于：所述芯体在隔层上的不可靠结合。泡沫芯体囊状件的另一个缺点在于泡沫芯体会使囊状件带有该芯体的形状，从而必然会作为一种仅因气体的过高缓冲特性便会损坏的缓冲件。一个原因在于为了承受与囊状件相关的高充气压力，泡沫材料芯体必须具有非常高的强度，其要求使用更高密度的泡沫材料。泡沫密度越高，对于气体来说，在囊状件中的适宜的容积量将越小。因此，在囊状件中气体量的减少会降低气体缓冲的效率。
即使使用了低密度的泡沫材料，也会造成有效的适合容积量损失。其意味着由于泡沫材料的存在而减小了囊状件的偏离高度，因此会促使产生“接触到底(bottoming out)”的效应。接触到底是指用于充分降低冲击载荷的缓冲装置的过早损坏。用以鞋子的大量缓冲装置为基于非线性压缩的系统，当它们被加载时会增大刚性。接触到底是指缓冲系统不能被进一步压缩且在由泡沫材料构成的鞋底出现常见损坏的位置。同样，弹性泡沫材料本身会起到有效的缓冲功能且是以压缩变形为条件的。压缩变形是指在作用了会大大减弱其缓冲特性的重复载荷后泡沫材料的永久变形。在泡沫芯体的囊状件中，由于在如行走或跑步这样的较大周期性压缩作用下造成隔室壁的内部破裂，因此产生了压缩变形。当各个隔室壁运动抵靠在一起且破裂时，构成泡沫构件的各个隔室壁会破损和破裂。
另一种合成结构的现有技术涉及使用了三维织物作为可伸张件的气囊，如在本申请中可参考使用的Rudy的美国专利Nos.4,906,502和5,083,361中披露的囊状件。在Rudy专利中披露的囊状件在耐克公司出品的商标为Tensile-Air和ZoomTM的鞋类中取得了显著的商业成功。使用了织物可伸张件的囊状件实际上消除了较深的高峰和凹槽，且在Rudy专利中披露的方法已证实能够在伸张纤维和隔层之间提供优良的结合。另外各个伸张纤维较小且易于在载荷的作用下发生偏移，因此织物不会影响空气的缓冲特性。
这些囊状件的一个缺点在于目前尚不知道用于使用这些织物纤维的伸张件的制造复杂弯曲轮廓形状的囊状件的方法。囊状件可具有不同的高度，但是顶部和底部表面应保持扁平且不带有轮廓曲线。
织物可伸张件的另一个缺点在于存在接触到底的可能性。虽然织物纤维在载荷的作用下易于偏移且各个纤维均非常小，但是它们必须在维持囊状件形状的绝对数量意味着在高载荷作用下，通过囊状件内侧的纤维量减小了气囊总体偏移能力的有效量，且气囊会接触到底。
织物纤维经受的一个主要问题在于：与通常填充了气体的囊状件相比，这些囊状件在最初加载期间更加坚硬。这样在较低冲击载荷下会产生较坚硬的感觉且会造成坚硬的“现场购买”感觉，从而会对它们的实际缓冲能力造成误解。其原因在于织物纤维具有用以在伸张状态下正确保持囊状件形状的相对较低的延伸率，以致几千根这样的相对无弹性纤维的累积效应构成一个坚硬的整体。由可伸张件的较低延伸率或非弹性特性产生的外表面的拉伸会在气囊中产生最初更大的刚性，直至破坏纤维中的张紧状态，且气体在囊状件中的唯一效应能够起到这样的作用，即能够影响装有一个织物芯体囊状件的鞋的现场购买感觉。
另一种现有技术涉及这样的气囊，它们是由注模、吹塑或真空模塑制成的，如在Huang的美国专利NO.4,670,995以及Moumdjian的美国专利NO.4,845,861中披露的那样，这些专利可在本申请中参考使用。这些制造技术能制造出任意轮廓形状的囊状件同时减少了较深的高峰和凹槽。
在Huang的‘995号专利中披露了这样的内容，即形成坚固的竖直柱状件以便它们在剖面形成大致线性的内腔。这样往往会对缓冲件提供充分的竖直支承以便缓冲件在未充气状态下能够充分地支承穿鞋者的重量。Huang的‘995号专利还给出了利用吹塑进行的圆柱成形。在这一现有技术的方法中，从两个相对的模半体延伸的具有相同宽度、形状和长度的两个对称的杆状凸起在其中部相交，从而在一个圆柱的中央形成了一个薄腹板(web)。这些柱状件由厚度和尺寸足以在非充气条件下支承穿鞋者重量的壁形成。另外，未设置用以使柱状件以减小疲劳断裂的预定方式弯曲的装置。由于迫使柱状件产生无法预料的变形和弯曲的压力载荷，因此Huang的专利中的柱状件也易于出现疲劳断裂。在周期性压缩载荷的作用下，所述变形会导致柱状件的疲劳断裂。
另一种现有技术涉及使用波纹状中间膜作为一个内侧件的囊状件，如在Reed的美国专利No.2,677,906中披露的那样，该专利披露了一种具有顶部层和底部层的中底，其中所述顶部和底部层通过侧部连接线被连接至一个设置在它们之间的波纹状第三层上。顶部层和底部层绕周边被热封，且中间第三层通过延伸穿过中底的侧向连接线连接至顶部层和底部层上。因此制造出了具有倾斜形状的中底，但是由于仅使用了一个中间层，因此所获得的轮廓必须在横穿中底的宽度方向上是均匀的。通过使用固定线，仅可控制鞋垫从前部至后部的高度且允许不复杂的弯曲轮廓形状。Reed专利的另一个缺点在于由于第三中间层是通过横穿中底整个宽度延伸的连接线被固定的，因此形成的所有腔室均彼此独立且必须被独立充气，这在大批量生产中是不现实的。
在Reed专利中披露的另一种方案只使用了两个片层且顶层被折叠在其本身上并在所选择的位置处被固定至底层上，以提供肋部和平行的槽。这一结构的主要缺点在于所述肋是竖直定位的且与在Huang和Moumdjian的专利中所披露的柱状件相似，将阻碍压缩并会影响且减弱空气的缓冲效果。与Reed的第一种实施方案相同，每一平行的槽因此必须被独立充气。
在Potter等人的美国专利US.No.5,755,001中披露了一种使用了扁平薄膜的现有囊状件及其构成方法，该专利可在本申请中结合参考使用。内部膜层被结合至限定了一个单一压力腔室的囊状件的外套膜层上。内部膜层起到被偏压以在载荷作用下压缩的可伸张件的作用。这种偏压结构能够减少疲劳断裂以及压缩阻力。该囊状件包括一个被充气至单压力的单腔室，且插入可伸张件以使囊状件具有复杂轮廓外形。但是，在囊状件中未设置多个流体层，以至囊状件不能被充气至能够提供改进的缓冲特性和现场购买感觉的不同压力。
另一种已知的囊状件是利用如在Potter等人的美国专利No.5,353,459中披露的吹塑技术形成的，该专利可在本申请中参考使用。这些囊状件是通过在具有囊状件的理想整体形状和结构的模具中设置液态弹性材料形成的。该模具在一个位置处具有一个导入加压气体的开孔。加压气体迫使液态弹性材料抵靠在模具内壁上且使所述材料在模具中固化以形成具有理想形状和结构的囊状件。所制成的囊状件通常包括一个成形接缝，该接缝是在模具半体被固定在一起时在模具半体之间对弹性材料加压的结果产生的。接缝出现在侧壁的中央且朝向离开囊状件中央朝外的方向。所述接缝包括锯齿状边缘且在沿鞋的鞋底夹层暴露囊状件时是可以看到的。
多种鞋制品包括至少一个沿其鞋底夹层的开孔，用于露出所含囊状件侧壁。当露出的侧壁是透明的时，囊状件的内部是可以看到的。沿鞋底夹层的这些开孔通常被称为“窗状开口”且通常被设置在后跟和/或前脚处。这种鞋的例子包括在1995和1997 NIKE Footwear目录中所示的NIKEAIRMAX。
由于露出的透明材料易于被刺破，因此，其必须具有阻止外部元件穿入的强度和厚度。结果，对用于被露出侧壁的材料的要求控制了整个两层或吹塑囊状件的结构、美学和功能特性。因此，不能定制各个囊状件的元件。取而代之的是，囊状件完全由透明材料构成，透明材料应具有防止露出的侧壁破裂的厚度。这样便会导致囊状件的顶部和底部应由具有相同厚度且透明的侧壁材料构成，即使透明的耐刺穿材料在囊状件的这些部分中是不必要的。不必要的较厚顶层和底层有损于囊状件的整体柔韧性。相反，如果囊状件的某些部分，如顶部和底部表面必须由比透明侧壁厚的材料制成，则可能会损害侧壁的透明度和/或柔韧性。对于每半个囊状件采用一种材料还会阻止定制囊状件，以致囊状件的不同部分会提供不同的性能和美学效果。
为了沿鞋底窗状开口的长度被暴露而进行的囊状件的制造可还包括昂贵且消耗时间的制造步骤。如所论述的那样，在制造期间沿囊状件的侧壁形成一结构接缝。在已对囊状件充气后接缝出现在侧壁的中央。接缝包括一个较厚的粗糙边缘，为了防止损伤并使侧壁具有光滑、无连续的外观，该边缘在囊状件的制造期间必须被缩减。用于缩减接缝线的制造步骤会增加制造时间以及制造囊状件的成本。
缓冲系统的设计必须既要满足在低载荷，如站立、行走时的舒适性以及现场购买感觉所需的标准要求，还必须满足在如跑步、种植劳动(planting)、跳跃、旋转这样的高载荷下运动性能所需的标准要求。在分析不同装置的缓冲特性中，以剖面观察这些装置时会得到一定的启发。即，应采用竖直向下进入鞋底夹层内的视觉部分来展示能提供必要减震吸收和响应功能的结构的缓冲剖面。在现有技术的缓冲装置中，典型的缓冲剖面的任意简单的剖面通常是一个简单的泡沫芯体，或是有时由泡沫材料包围或有时嵌入泡沫材料的流体单层。由于简单的缓冲剖通常会沿整个装置提供不均匀的减震性能和响应特性，因此这种简单的剖面应设法通过使高低载荷标准相互折衷来平衡低载荷和高载荷的标准，但是其不能对沿囊状件在某些点处实现的载荷提供一种可被定制或被划分出区域化的复杂缓冲剖面。
通过制造两个薄膜的复杂、高区域化囊状件的一个问题在于流体填充部分的过度扭曲。非平面几何形状难以进入随后的鞋的制造工序中。
对于囊状件目前存在这样一种需求，即能够解决以上所列出的所有问题：复杂的弯曲轮廓形状；不会仅影响气体的缓冲效果；提供与脚的构造特点相匹配的区域性缓冲；以及通过扁平隔膜的使用并被结合在目前鞋底夹层构成方法中来简化制造。如上所述，虽然现有技术已解决了一些问题，但是它们均具有本身的缺点且未提供一个完整的解决方案。
本发明的一个目的在于提供一种用于鞋类的缓冲囊状件，其具有由膜层构成的多级缓冲区域性的特性。
本发明的另一个目的在于提供一种用于对鞋进行缓冲的囊状件，该囊状件的顶部外隔层、底部外隔层和侧壁采用了不同材料。
本发明的另一个目的在于提供一种形成具有反向接缝的囊状件的方法，该方法在制造期间无需特殊的处理。
本发明的概述
本发明涉及一种缓冲囊状件以及制造该囊状件的方法。本发明的囊状件可被装入鞋底组件内以在填充了流体时能够提供缓冲。本发明的囊状件和方法允许在不会影响气体的缓冲特性的情况下，实现复杂的弯曲轮廓形状。复杂的弯曲轮廓形状是指以不止一个方向改变囊状件的表面轮廓。本发明克服了列举的现有技术的问题，同时避免了与现有技术的尝试作法相关的设计折衷方案。
根据本发明的一个方面，一个囊状件由多个隔膜层构成，以便在囊状件被填充时能够提供多个具有缓冲流体或气体的加压层，从而提供具有不同缓冲特性的层。在一个最佳实施例中，所述不同的特性是由多个加压气体层产生的，其中，多气体层囊状件通过更多地以依赖气体的响应特性并减少泡沫材料量和对作为缓冲材料的泡沫材料的依赖性而增强缓冲响应。
最基本的结构为一种由三个隔层形成的囊状件，所述三个隔层形成了两个加压气体层。三层囊状件包括两个外层，它们绕一个周边被密封在一起以形成囊状件的外套，以及一个中间层，该中间层被固定至外层上且起到一个可伸张件的作用。中间层至外层的连接点的位置确定了囊状件外表面的构形。一个中间层还将囊状件的内部分为至少两个流体或气体层。外套层之间的辅助膜层提供了更多的流体或加压气体层，同时内膜层以允许缓冲剖面进一步定制的方式被彼此固定在一起。
与三维织物或模制柱状件相比，使用膜层作为可伸展件提供了在囊状件受到倾斜载荷期间能够表现出更大耐剪切强度的可伸展件。与纤维或柱状件的竖直几何形状相比，内侧膜层能够在横截面提供类似构架的几何形状。对于倾斜载荷，类似构架的几何形状提供了抗剪切缓冲，且在受到反复的竖直载荷期间不易于产生疲劳应力。
根据本发明的另一个方面，囊状件的构成应能够提供复杂的区域性缓冲剖面，该缓冲剖面与脚的解剖结构以及在已知点处的预期载荷相匹配。一种理想的缓冲剖面为软-硬-软，其具有在脚的附近以及外表面附近的适合的流体层，以及一个为高载荷而设计以阻止接触到底的承受更高压力作用的层或腔室。
根据本发明的另一个方面在于使用了扁平薄膜以通过改变膜层之间的连接点位置和形状而构成复杂几何形状的囊状件，从而减少产生疲劳断裂的机会并能够经济地进行制造。用扁平膜制造的囊状件在填充了流体之前大致是扁平的。最好被偏压至扁平，即未填充状态通常是扁平的囊状件将会遇到与疲劳断裂相关的较少的问题。另外，扁平膜会简化制造并会产生可重复使用的废料。
本发明的另一个方面在于由扁平膜构成囊状件，所述扁平膜在被填充流体且被加压时不会扭曲或失去平面形状。多层膜的使用和特殊的连接设置允许构成高度区域化、多压力的囊状件，其在被填充有流体时能够平衡静止载荷并实际上消除扭曲。
一种制造本发明中用于鞋底的填充有流体的囊状件的方法包括的步骤有：提供一个第一外隔膜和一个第二外隔膜；使一个内隔膜介于所述第一和第二外隔膜之间；或对内隔膜的相对侧或对外隔膜的内侧施用一种具有一定图形的防粘附材料；沿其周边将第一和第二外膜和内膜粘接在一起，以形成具有一个被插入的内膜的外套；在未阻止焊接的区域中使外膜粘固至内膜上；对外套供给流体，以便外膜彼此分离且内膜将起到固定至外膜上的一个可伸展件的作用，以提供两个流体填充层。
参照附图，可由下面对本发明的最佳实施例的详细描述中更完整地理解本发明的这些和其它的目的、特点和优点。
附图的简要说明
图1为根据本发明一个实施例的由三个膜层构成的囊状件的透视图；
图2为图1中囊状件的顶部平面图。
图3为沿图2中线3-3所示的囊状件的剖面图。
图4为由三个膜层构成的另一种囊状件的透视图，其用以说明通过连接点的布置所构成的所述外表面的轮廓。
图5为图4中囊状件的顶视图。
图6为沿图5中线6-6所示的囊状件的剖面图。
图7为根据本发明另一个实施例的透视图，其显示了由三个膜层构成的整个脚的囊状件；
图8为图7中囊状件的顶视图。
图9为沿图8中线9-9所示的囊状件的剖面图。
图10为沿图8中线10-10所示的囊状件的剖面图。
图11为根据本发明另一个实施例的透视图，其显示了由四个膜层构成的后跟囊状件；
图12为图11中囊状件的顶视图。
图13为沿图12中线13-13所示的囊状件的剖面图。
图14为根据本发明另一个实施例的分解图，其显示了内部囊状件与囊状件的外膜层对准。
图15为图14中囊状件的顶部平面图，该囊状件如图所示被密封并被充气。
图16为沿图15中线16-16所示的囊状件的剖面图。
图17为沿图15中线17-17所示的囊状件的剖面图。
图18为根据本发明另一个实施例的分解图，其显示了一内部囊状件与囊状件的外膜层对准。
图19为图18中囊状件的顶视平面图，该囊状件如图所示被密封并被充气。
图20为沿图19中线20-20所示的囊状件的剖面图。
图21为沿图19中线21-21所示的囊状件的剖面图。
图22为在其静止状态的一段后跟囊状件的示意性说明。
图23为在加载期间所示的图22中一段后跟囊状件的示意性说明。
图24为在鞋底组件中装有图7的囊状件的鞋的分解透视图。
图25A和25B为本发明五层囊状件的示意图。
图26A和26B为本发明六层囊状件的示意图。
图27为根据本发明的顶部平面图，说明了用于一个较大囊状件内的具有复杂轮廓的三层可伸张囊状件。
图28为图27中囊状件的侧面图。
图29为图27中囊状件的透视图。
图30为本发明中七层可伸张囊状件的顶部平面图。
图31为沿线31-31所示的图30中囊状件的剖面图。
图32为本发明另一个实施例的多膜层囊状件的侧视图，这种囊状件具有由内膜层形成的一个反向侧壁接缝。
图33为图32中囊状件的透视图。
图34为沿图32中线34-34所示的图32中囊状件的剖面图。
图35为焊接和充气之前图32中囊状件的局部剖面图，且带有焊接点的示意性说明。
图36为本发明另一个实施例的多膜层囊状件的透视图，所述囊状件具有由独立的侧壁件形成的一个中央反向侧壁接缝。
图37为图36中囊状件的顶部平面图。
图38为图36中囊状件一侧的侧视图。
图39为图36中囊状件一侧的侧视图，该侧部基本上垂直于图38所示的侧部延伸。
图40为在焊接和充气之前，图36中囊状件的局部剖面图，且其带有焊接点的示意性说明。
图41为沿图37中线41-41所示的图36中囊状件的局部剖面图。
图42为本发明另一实施例的多膜层囊状件的透视图，所述囊状件具有由独立的侧壁件形成的一个中央反向侧壁接缝。
图43为图42中囊状件的顶部平面图。
图44为图42中囊状件一侧的侧视图。
图45为图42中囊状件一侧的侧视图，该侧部基本上垂直于图44所示的侧部延伸。
图46为沿图43中线46-46所示的图42中囊状件的局部剖面图。
图47为在焊接和充气之前，图42中囊状件的局部剖面图，且其带有焊接点的示意性说明。
图48为本发明另一实施例的多膜层囊状件的侧视图，所述囊状件具有由独立的侧壁件形成的一个偏离的反向侧壁接缝。
图49为图48中囊状件的透视图。
图50为沿图48中线50-50所示的图48中囊状件的剖面图。
图51为在进行焊接和充气之前，图48中囊状件的局部剖面图，且其带有焊接点的示意性说明。
图52为本发明另一实施例的多膜层囊状件的透视图，所述囊状件在弓形区具有一个反向接缝。
图53为图52中囊状件的弓形侧的侧视图。
图54为图52中囊状件的顶部平面图。
图55为沿图54中线55-55所示的局部剖面图。
图56为沿图54中线56-56所示的剖面图。
图57A-57F为囊状件充气技术的示意性说明。
最佳实施例的详细描述
根据示出多膜层囊状件的最佳实施例中一些变化的附图进行说明。由于多膜层囊状件的复杂几何形状，因此，为了清楚起见，给出了囊状件的透视图，这些透视图看起来外膜层是不透明的，而其内部结构在剖面图中示出。应理解，所述膜层可以是透明的，带有颜色的或不透明的，或是一些不同外形膜层的组合。在整个申请中使用了术语“连接点”，以概括地表示任意膜层之间的连接定位。在附图中使用的习惯作法是仅通过轮廓线表示连接点，或连接点被表示为由弧线包围的轮廓线。具有弧线的这些连接点描述了内膜层和最靠近观察者的外膜层之间的连接。仅表示连接轮廓线的连接点描述了两个内膜层之间的连接，或描述了一个内膜层和离观察者最远的外膜层之间的连接。连接点的形式可采用使任意的膜层彼此固定的圆点、条、延伸线或任意的其它几何形状。如在不同的最佳实施例中所示的那样，至少沿其周边使形成外套的外层彼此固定，且使多个内层彼此固定或使其固定至一个外层上。
所有的附图均描述了被密封且被填充了流体的囊状件的结构或部分囊状件。即对填充流体的形状作出了说明，该形状是由于扁平膜层的固定结构而成形的。
为易于说明，对穿鞋者脚的不同特点作出了标注以能够理解沿所描述的囊状件的方向或位置。脚趾、前脚、跖骨、脚弓和后跟均为它们通常的含义。“中央”是指彼此面对的穿鞋者脚的侧面，而“侧面”是指穿鞋者脚的外侧。
在图1-3中描述了多膜层囊状件10的一个最佳实施例，其包括形成囊状件外壳的两个外膜层12和14，以及一个设置在所述外膜层之间的内膜层16。内膜层16形成了在两个流体填充层17和19之间的内部分界。内膜层16分别在连接点18和20处且沿周边连接至膜层12和14，以使流体层17和19彼此之间不形成流体连通。在这一实施例中，使连接点形成为圆形焊接点。如图3的横截面所示，连接点18和20能够使中间膜层16起到一个可伸展件的作用，其在外膜层12和14之间延伸并使外膜层12和14连接在一起。中间膜层16还借助设置外膜层连接点为囊状件10提供了大致均匀轮廓的外表面。囊状件10具有一个填充柱(未示出)，在用流体填充了囊状件后，焊接封闭填充柱。在成品囊状件中，可除去填充柱，从而留下完整的焊接位置22以防止压力损失。囊状件10的形状适用于前脚区域以在穿鞋者脚的跖骨之下提供缓冲。
在图4-6中说明了另一种三膜层囊状件24，其示出了通过改变内膜层相对于每一外膜层的焊接位置的设置而实现囊状件表面轮廓和厚度的变化。囊状件24由外膜层26和28以及一个设置在外膜层之间并使它们相连的内膜层30构成。连接点32和34分别使内膜层30连接至外膜层26和28上。在剖面图中，可以看到内膜层30在外膜层之间延伸。从附图中可清楚地得知，为了形成囊状件24的较薄部分，应使连接点的间距较近，而为了形成较厚部分，应使连接点相距较远。在图6中显示了这两种情况的对比。囊状件24用于说明连接点布置原理以及在囊状件厚度和外表面轮廓上的作用效果。
在图7-10中描述了整个脚的三层囊状件，用于描述图1-3中囊状件相同的附图标记与’一起使用。囊状件10’由外膜层12’和14’以及介于它们之间的一个内膜层16’构成。内膜层16’沿周边且在不同的连接点18’和20’处被固定至外膜层。所述膜层限定了两个可被加压至相同或不同压力的流体填充层17’和20’。特别如图7和10所示，囊状件的外形或外部轮廓可改变以使后跟区的边缘在中央形成一个微小杯状部或摇篮，以便提高稳定性。这一点如图10所示，其中，膜层被彼此固定以在中央提供一个更薄的轮廓。在囊状件边缘附近的连接点相距较远以提供更厚度的轮廓。
三层膜囊状件提供了两个流体层，这两个流体层能够给囊状件赋予缓冲以及感应特性，并降低了对用于鞋底的各种泡沫材料的依赖性。两个流体层可具有取决于所需特定缓冲剖面的相等或不同的压力。例如，如果使一个低压流体层最靠近穿鞋者的脚，那么鞋底会对穿鞋者提供更柔软或更富有弹性的感觉。取决于设计鞋子所需的活动范围，可以调节并微调流体层的压力以获得最理想的感应和感觉。囊状件的充气是通过一根通向所有流体层的阀杆实现的。当流体层达到它们所需的压力时，在阀杆处能够密封限定了该流体层的膜层，以停止该流体层的充气，同时持续对其它层加压。在阀区中适当膜层的顺次密封将能够形成囊状件中不同流体填充层的压力增加。该原理可适用于任意数量的膜层。
在图57A-57F中示出了一种可选择的充气技术。为了易于说明，在这些附图中说明了仅由两个膜层612和614形成的囊状件的充气。如图57A所示，膜层612和614彼此重叠设置在板613上，且在板613的上方对准设置了一个模具615。模具615由间隔的模板615A和615B形成，这些模板通常形成了一条充气通道。使模板615A和615B降低(图57B)以对膜层612和614施加热量和压力。立即在模板615A和615B的下方形成了被压缩的焊接区域617，且在模板615A和615B之间形成了一条焊道619。充气孔621形成在焊道619内，且延伸至将被充气的囊状件的腔室(未示出)中。如图57C和57D所示，设置焊道619靠在一个切割面623和一个切割冲头625上，在输入口627(图57E)中切换至充气孔621。使一个具有气体供给孔630的电极629压靠在焊道619(图57E)上，充气气体通过供给孔630和输入口627到达充气孔621以及被充气的囊状件腔室。电极629最好为圆柱形，且对焊道621施加热量和压力，以便在完成了腔室的充气后通过焊点633使输入口和输入孔熔合在一起。
现参见图11-13，其披露了本发明中一种较简单的四膜层实施例，其中，连接点大致成竖直列设置。囊状件36包括外膜层38和40，这些膜层分别在连接点39和41处被固定在内膜层42和44上。内膜层42和44在连接点43处彼此固定，连接点43与其外膜层的连接点不一致，即不在一条直线上。如图13的剖面图所示，这样便会使内层42和44在外层38和40之间延伸且起到囊状件的可伸张件的作用。
四个膜层形成了这样一种囊状件，其具有贯穿任意缓冲剖面的三个竖直重叠的流体层，即：第一外流体层46；中间流体层48以及第二外流体层50。在图11-13的实施例中，中间流体层48包括一系列填充有流体的管状空间。在一种简单的结构中，可使这三个流体层增压至不同的压力以获得一种所需的缓冲剖面。例如，如果作为一种对穿鞋者提供最佳缓冲感觉同时在中间流体层中提供高压流体以便响应高冲击载荷来说，软-硬-软剖面是理想的，那么可将外流体层加压至P1，同时使内流体层加压至P2，其中P1＜P2。作为可选择的方案，可将所有三个流体层加压至不同的压力以进一步定制缓冲剖面。
除了被分为三个竖直重叠的流体层以外，还可将囊状件36进一步细分为在每一流体层内的独立腔室，以进一步改进缓冲剖面。以一种更复杂的关系使内膜层42和44彼此固定，以便提供多个中间流体层腔室。同样，可进一步改进一个外膜层38或40与一个相邻内膜层之间的连接，以在外流体层中提供多个流体腔室。在图14-17的讨论中会发现对一个流体层内的独立腔室的形成的更详细论述。
在这一特殊的实施例中，囊状件36非常适用于鞋底的后跟区，其弯曲半圆形端部与穿鞋者脚后跟的后部相匹配。以此种方式，可将阀杆52设置在穿鞋者脚的脚弓区附近。阀杆52可被设置在任何便利的周边位置处，且一旦囊状件36填充了流体而阀杆区被密封，则可完全将阀杆52去除。
与上面的论述相一致，内膜层之间的连接点的位置以及任何内膜层与一相邻外膜层之间的连接点的位置能够确定所得囊状件的厚度和剖面。另外，可调节连接点的特殊结构以形成内部填充流体的腔室。
以前论述的实施例为相对较简单结构的局部脚的囊状件，该结构利用圆形点焊接作为连接点。如在下面的实施例中了解的那样，在多膜层和多流体层囊状件的原理可适用于任意适合的囊状件形状以及应用。
在图14-17中描述了一种整个脚的囊状件54，其包括四个具有较高几何复杂性而彼此结合在一起的膜层。这种囊状件限定了两个独立的腔室或流体层，这些腔室或流体层彼此之间隔断了流体连通。在图14所示的分解透视图中，当被固定在一起时，两个外膜层和内膜层对准。外膜层被表示为它们将出现在封闭的和充气的囊状件中。在未充气的状态，所有的膜层均是平的。
囊状件54包括外膜层56和58，及内膜层60和62。沿外膜层56和58的周边密封这些外膜层以形成一个外套，沿内膜层60和62的周边密封这些内膜层以形成一个内套。使内膜层60和62彼此固定且使内膜层60和62分别固定在相邻的外膜层56和58上。内膜层的周边封口在沿囊状件边缘的某些点处与外膜层的周边封口分离以限定出间隙59。这些间隙59有助于沿囊状件保持上部流体层与下部流体层形成流体连通。
在圆形连接点64和细长形连接点66处，使外膜层56固定至相邻的内膜层60上。相同的附图标记用于表示外膜层58和内膜层62之间的相应连接点。内膜层60和62在圆形连接点68和细长形连接点70处彼此固定。
图16和17说明了囊状件不同部分的囊状件56的缓冲剖面。在这一特殊的实施例中，四个膜层相互连接以提供一个上部流体层和一个下部流体层。中间流体层在内部流体层之间形成且形成有多个子腔室。如剖面图所示，存在三个填充了流体的层，其中的一些流体层竖直重叠，而其它的流体层则在竖直剖面中彼此竖直偏离。
例如，在图16的后跟区中，在外膜层56和一个相邻的内膜层60之间形成流体层72，在外膜层58和一个相邻的内膜层62之间形成一个流体层74。
例如，在图17的前脚区中，在一外膜层56和一个相邻内膜层60之间形成的一个流体填充层72竖直地与一形成在外膜层58和一个相邻内膜层62之间的流体填充层74对准。一个中央流体填充层76形成在内膜层60和62之间，且竖直偏离流体填充层74和72。
应理解在连接点处的任何差异将会导致一些子腔室或子腔室的一部分在任意的给定层中竖直重叠。在前脚区域中，使上部和下部流体层72和74竖直对准同时使中间流体层76竖直偏离两个外层。
从图16和17详细了解到，应这样构成囊状件54，即在一些区域中，使内膜层60和62的边缘不连接至外膜层56和58之间的周边。使内膜层的边缘与外膜层分离在构成囊状件中提供又一程度的自由度。通常，在使所有膜层边缘结合的任何地方，在这些位置处的剖面比使内层边缘和外膜层边缘分离的区域更平。
通过改变流体填充层的加压程度，能够实现任意所需的缓冲剖面。例如，采用图16和17的缓冲剖面，如果外侧流体填充层72和74的压力低于中央流体填充层76的压力，则合成的缓冲剖面为软-硬-软。这种剖面对于提供具有柔软的现场购买感觉以及对如行走这样的重复性轻载荷的理想反应来说是理想的。更高压力的内部填充流体层能适当地响应在蹦跳或跑步期间产生的较高冲击载荷。
如在图14和15中能够最清楚地看到的那样，细长的连接点70将中间流体层分为多个独立的子腔室A、B、C、D、E、F和G。这些子腔室中的每一个均分别通过一个独立的进气口“a”至“g”充气，以便能够使每一个子腔室充气至不同的压力。充气后的进气口由一个环形焊缝密封。一些细长的连接点限定了狭窄的充气通道75，这些通道能够提供从一个进气口至一个子腔室的连通。以这种方式，沿脚平面能够微调由中间流体层提供的缓冲和支承。例如，腔室“G”可充气至30磅/英寸2以提供中间支承。腔室“C”可充气至5磅/英寸2以起到缓冲第一跖骨头部的作用。腔室“F”可充气至5磅/英寸2以便在脚的冲击处起到后跟防震垫的作用。为了脚后跟的缓冲，腔室“E”可充气至20磅/英寸2。为了侧部脚弓的支承，侧向腔室“D”可充气至10磅/英寸2。前脚的腔室“A”可充气至25磅/英寸2而侧部前脚的腔室“B”可充气至15磅/英寸2，以便这两个腔室能够提供前脚支承。
根据本发明的原理，可将连接点设置成能沿囊状件的任意位置改变缓冲剖面的高度。可以改变连接点所处位置的形状以沿任意的流体填充层或在流体填充层之间获得多个腔室。
在图18-21中所示的另一种整个脚的囊状件78包括四个膜层，这些膜层通过细长形连接点彼此结合在一起，它们包括外膜层80和82以及内膜层84和86。如以前的实施例一样，这些膜层被表示为当对囊状件进行充气时，将使它们成形。在未充气的状态下，它们是扁的。沿外膜层80和82的周边对它们进行密封以形成一个套。内膜层84和86在连接点88处彼此固定以在它们之间限定一个中间流体填充层90。内膜层84在连接点92处被固定至外膜层80上以在它们之间限定流体填充层94。同样，内膜层86在连接点96处固定至外膜层82上，以在它们之间限定了另一个流体填充层98。图19为说明内膜层84和连接点88的平面图。
图20-21说明了沿囊状件不同部分所示的囊状件78的缓冲剖面。四个膜层彼此互连以便当由剖面所示时在每一流体填充层内形成多个子腔室。通常存在三个流体填充层90、94和98，其中的一些竖直重叠，而其它的一些在竖直剖面中彼此偏离。
例如，在图21的后跟区中，外流体层94和98在中央区形成了大部分的剖面区，而内流体层90在横剖面中较小。在图20的前脚区中，形成在一外膜层80和一相邻内膜层84之间的流体填充层94在竖直方向与形成在外膜层82和一相邻内膜层86之间的流体填充层98对准。中央流体填充层90形成在内膜层84和86之间且在竖直方向与流体填充层94和98偏离。
与图14-17所示的实施例相似，某些连接点88将中间流体层90分为多个独立的腔室A、B、C、D、E和F，这些腔室分别通过进气口“a”至“f”充气。
参照附图18能够最清楚地理解图20中前脚的详细缓冲剖面以及其中的独立腔室，其中，在连接点88a之间形成有内部中间腔室C，所述连接点88a纵向居中延伸且包围了腔室C。形成在每一外膜层和一个相邻的内膜层之间的流体填充层94和98包围了内部中间腔室C。连接点88b使腔室B与腔室A分离，且连接点88a限定了一个从进气口“a”至腔室A的流体进入通道114。通常在前脚的中央，外流体层94和98包围了流体进入通道114。朝向囊状件的侧部，在内膜层84和86之间形成了两个内部腔室B和D，同时一个连接点88c使这些腔室彼此隔离。外侧连接点92将外膜层80固定至内膜层84上，同时一个镜像连接点96将外膜层82固定至内膜层86。通过四个膜层之间的连接点的分布，能够形成如图20所示的重叠的流体填充层的缓冲剖面。在不同腔室内的压力根据所需要的感应特性，可以是相等的或不等的。
在图21中说明并参照附图18也能最清楚地理解后跟区的详细缓冲剖面以及其中的独立腔室。图21中的剖面为剖面视图，以便能够看到图19中线21-21以外的四个膜层的关系。在囊状件的中间侧开始，通过一周边连接点88d和连接点88e在内膜层之间限定内部腔室F。内部腔室在连接点92和96处分别固定至外膜层80和82上。外膜层80和82横向延伸至囊状件的侧面且在另外的连接点92和96处固定至内膜层84和86。通过周边连接点88d和连接点88c在内膜层之间形成了内部腔室D。另一个内腔E位于中间内腔F和侧部内腔D之间。在图21中描述了外膜层80和内膜层84之间的连接点92a，以说明流体填充囊状件的结构。连接点92a说明了外膜层和内膜层之间的连接点。如图21和22所示，内膜层84和86在流体填充囊状件中处于伸展状态，且能够看到连接点92a和匹配的连接点96a的尺寸和位置确定了流体填充囊状件的外膜层之间的间隙。
图18-21所示的囊状件78具有这样的结构，即所有内膜层84和86的边缘均连接至外膜层80和82的周边边缘。这样通常会在囊状件的边缘附近形成更平的缓冲剖面。另外，改变流体填充层的加压程度将会提供不同的缓冲剖面。
根据本发明的原理，可将连接点设置成能沿囊状件的任意处改变缓冲剖面的高度。也可改变连接点所处位置的形状以沿任意流体填充层或在流体填充层之间获得多个腔室。
在未加载和加载的条件下，在图22和23中示意性地描述了四膜层囊状件中软-硬-软缓冲剖面的一个例子。该缓冲剖面为跖骨头部区域。从以前的论述中可知，侧部腔室146和中央腔室148是由内膜层形成的，而在一个外膜层和一个相邻的内膜层之间形成有顶部和底部腔室150。在这一实施例中，侧部腔室146加压至35磅/英寸2，内部腔室148加压至25磅/英寸2，同时顶部和底部腔室加压至15磅/英寸2。在这一缓冲剖面中，低压腔室150将提供一种具有柔软的现场购买感觉以及对轻载荷的普通缓冲。当施加了高冲击载荷L时，高压中央腔室148将会提供所需的载荷缓冲，而更高压侧的腔室146通过在侧面提供更刚性的感应来稳定穿鞋者的脚以便支承穿鞋者脚的弯曲跖骨的头部。这一剖面说明了能够对穿鞋者的脚提供自动结合的区域性缓冲的囊状件的结构和加压的例子。
在图24中描述了一种作为鞋S的鞋底夹层组件中一部分的囊状件10’。所述鞋包括一个上部U、一个中底I、一个鞋底夹层组件M和一个外底O。虽然在图中描述了整个脚的囊状件10’，但是在鞋底夹层组件中可代替使用在本申请中描述的任意的囊状件或其它结构。通过任意的常规技术，如泡沫塑料封装或设置在泡沫塑料鞋底夹层的切口部分，可以将囊状件10’插入鞋底夹层60内。在本申请可参考使用的Rudy的美国专利NO.4,219,945中披露了一种适合的泡沫塑料封装技术。
虽然已详细地描述了具有三个膜层和四个膜层的囊状件，但是可将本发明概括地描述为在其之间限定有流体填充层的多个膜层。对具有三个和四个膜层的囊状件的描述清楚地说明了本发明的原理，任意数目的膜层以及流体填充层的结构均应落入本发明的范围内。
虽然已制成了五个和六个膜层的囊状件，但是由于它们的复杂性，因此，五个和六个膜层的囊状件难以清楚地在本发明的附图中表示出。在图25A、25B、26A和26B中分别给出了具有五个和六个膜层的囊状件的剖面示意图。图25B和26B为多层囊状件的示意性视图，它们示出分解的膜层以及表示膜层之间的连接点的圆点。图25A和26A表示了在形成连接以及充气后的囊状件。在图25A中可清楚地看到囊状件的五个膜层，在图25A中还能够看到囊状件的异型剖面。在中间和侧面边缘处，囊状件的腔室重叠以形成更厚的边缘，同时囊状件腔室的一个单膜层设置在中央。
图26A和26B的六层囊状件说明了适于以不同压力填充流体的几个区域。图26A和26B的囊状件如图所示具有阴影腔室，用以表示与非阴影区域不同的压力。如果阴影区域具有高于非阴影区域的压力，则包括较高压力的腔室的囊状件部分较坚硬一些，且与囊状件的其余部分相比，能够提供更强的支承。相反，与囊状件的其余部分相比，低压区能够提供更大的缓冲。因此，在图26A和26B中所示的囊状件的右侧更坚硬一些并与囊状件左侧的缓冲相比，能够提供更大的支承。本领域普通技术人员能够利用这些原理改变腔室中的压力以确定囊状件的缓冲剖面。
图27-31说明了另一种多层囊状件，其包括设置在一个四层囊状件打开区内的三层囊状件。三层囊状件152包括一个上隔层154、一个下隔层156以及一个设置在其中的可伸张件158。可伸张件158包括一个单片聚氨酯膜。为了制造囊状件152，可选择地模切成适当形状的可伸张件158设置在上隔层154和下隔层156之间。在上隔层和下隔层以及理想的可伸张件之间可选择地设有阻止焊接材料，且对所述组件进行焊接以形成如图所示的焊点160。随后，绕上、下隔层154和156的周边将上隔层和下隔层一起焊接至密封囊状件152上，且设置通向一个充气点164的充气管162。随后，通过充气点164对囊状件152进行充气，之后，密封充气点。与第一最佳实施例中相同，当所述膜层处于压扁状态时，将可伸张件158焊接至形成囊状件152的套的隔层上，以便囊状件152的被压缩或被加载状态对应于可伸张件158的最小受力状态。因此，当压缩充气的囊状件时，可伸张件158不会阻碍缓冲特性。通过有选择地模切内部片材有选择地在邻近上隔层或下隔层设置阻止焊接材料，可以获得各种囊状件形状。
如囊状件152这样的三层囊状件可设置在图30-31所示的另一种囊状件内部，以便构成一个具有多个缓冲区和层的囊状件。囊状件166具有大致矩形的轮廓形状，且包括两个外层168和170以及两个内层172和174，所述内层172和174彼此连接以形成一个可伸张件176且在囊状件的主体相互连接外层。在一个外层和一个内层之间的连接点178被描述为在囊状件166主体部分内的条。为了说明的目的，以180标示出内层之间的一个示意性连接点。在囊状件166的一端，已设置了两个三层囊状件152以提供一具有五个膜层的区域。在将囊状件152设置在囊状件166内之处，外层154和156分别固定至外层168和170，以便内部囊状件152在囊状件的该区域中起到可伸张件的作用。通过充气管164在囊状件166周边接缝处的固定，内囊状件152也被紧固在应有的位置处。囊状件152被加压至高于囊状件166的压力，以便囊状件166中包含三层囊状件152的部分与仅具有可伸张件172的囊状件的主体部分相比，能够表现出对缓冲更强烈的响应，其中，所述可伸张件不会影响气体的缓冲效应。通过加设内部囊状件152这样的非连通的多层腔室，能够改变囊状件的缓冲特性，同时仍能提供没有较深的高峰和凹槽的复杂轮廓形状。在本申请中可参考使用的Potter等人的美国专利NO.5,802,739披露了一种能够插入三层囊状件152的一种复杂轮廓的可伸展囊状件。
当在所述结构中使用了四个或更多膜层时，一种可采用的概念性原理为囊状件包括一组流体填充的内部腔室和两个外膜层，所述外膜层覆盖在内部腔室上且在选定的连接点处被固定至内部腔室上以提供一个或两个外部腔室。这种结构会形成一种牢固的平面囊状件，其中，外膜层能够对内部腔室进行调节，特别是如果内部腔室具有高于外部腔室的压力时能够对内部腔室进行调节。由扁平薄膜形成的高压腔室也可能扭曲，且外薄膜和一个低压外腔室的组合能够防止在填充有流体时由平衡囊状件的固定载荷所产生的扭曲。
本发明的多膜层囊状件也可沿侧壁形成一个反向接缝。如图32-35所示，反向接缝可由内部隔层片形成。囊状件210包括由一隔离材料片层形成的顶部外隔层212以及由一隔离材料层形成的底部外隔层214。为了易于说明，隔层或隔离片层212和214分别指的是“顶部隔层”和“底部隔层”。参考术语“顶部”，“底部”等的使用不应限制在本发明上，而是为了易于说明而指明了附图所示的囊状件的取向。如在图32的右侧以及在以前的实施例中所示，层212和214沿边缘211彼此直接地固定，或如图33所示，通过侧壁216有效地相互固定在一起。使边缘211位于鞋内，以便在制作鞋时，其由鞋底夹层或外底材料包围。
应这样构成囊状件210，即侧壁216的尺寸等于或大于使它们露出的窗状开口，即在鞋底夹层侧面的开口。侧壁216的数量和尺寸取决于窗状开口在鞋的鞋底夹层的数量、通过每一囊状件的窗状开口露出囊状件210的多少以及每一窗状开口的尺寸。对于每一个窗状开口可单独形成一个侧壁或能够形成一个壁以便能在所有的窗状开口内和之间延伸。例如，在后跟的一个囊状件可由在鞋中每一侧上的一个或多个窗状开口露出且包括与窗状开口数量相同的侧壁，在可选择的方案中，鞋底夹层可设有一个环绕后跟的单窗状开口。
如在图34中能够最清楚地看到的那样，每一个侧壁216都是通过将两个内部隔层的边缘固定至与这两个内部隔层的焊点相邻的顶部和底部外层上形成的。每一侧壁216均具有一个上部侧壁部分217和一个下部侧壁部分218，所述上部侧壁部分和下部侧壁部分连接于向内导向的或反向的接缝250处，该接缝是通过利用下面将论述的如射频焊接这样的固定技术将两个内层固定在一起形成的。在这种囊状件中的侧壁部分217、218为一个可伸张件232的末端。一个可伸张件为囊状件内的一个内部元件，当囊状件充分充气时，其确保了顶部和底部隔层之间的牢固固定关系。可伸张件通常起到保持囊状件的普通形状的约束元件的作用。可伸张件的一个例子包括至少一个隔离材料内层，其沿囊状件固定在某些位置处以形成一个内部框架，其能够保持Potter等人的‘001号专利所描述的囊状件的形状。在另外的可伸张件的实施方案中，囊状件腔室包括在顶部和底部隔离材料层之间延伸的三维织物，如在Rudy的美国专利Nos.4,906,502和5,083,361中所披露的那些，这些专利可在此作参考使用。
囊状件210包括由两个内隔层252、253构成的可伸张件232，这些内隔层252、253由隔离材料层构成。层252和253被密封在一起且在顶部和底部隔层212和214的内表面262之间延伸以便维持囊状件210的形状和轮廓。内隔层252、253利用如RF焊接这样的常规技术固定至外层212和214上。在图35中由“X”示意性地标示出在固定点处、在任意层之间形成的合成焊缝233。隔层252和253固定在一起以形成一个在囊状件210内提供了多级或多层缓冲的内部囊状件腔室255。腔室255包括多个内部腔室。
外隔层212和214沿它们的边缘280、281一起被焊接至内隔层252和253的各周边282、283上。这一周边焊接以及内层和外层之间的内部焊缝233会产生位于层252上方的多个上部囊状件腔室221和腔室255，以及位于层253下方的多个下部囊状件腔室222和腔室255。当将层252的周边282固定在外层212的整个周边281且将层253的周边283固定在外层214的整个周边281时，使腔室221与腔室222隔离以便它们不处于流体流通状态。三个腔室221、255和222允许在囊状件210内产生至少三个不同的流体压力。腔室255内的流体压力最好大于腔室220和222中的流体压力，以便囊状件210不会在载荷的作用下接触到底部。特别是，在腔室255中的压力大致在20-50磅/英寸2的范围内。
图36-47说明了反向接缝式囊状件，其具有一条由独立的侧壁件形成的位于中央的反向接缝。在图36-41中描述了第一实施例-囊状件310’；而在图42-47中描述了第二实施例-囊状件310。囊状件310’、310被设计用于定位鞋的前脚，以便沿鞋的横向侧或中间侧、经一个前脚窗状开口或一对前脚窗状开口露出它们的侧壁316、316’。囊状件310包括由一隔离材料层形成的顶部外侧隔离层312，以及也由隔离材料层形成的底部外侧隔离层314。如图39所示，层312和314沿它们未露出的侧边311直接相互固定。未通过一囊状件的窗状开口露出囊状件310的侧面311横穿鞋的宽度延伸且由形成鞋底夹层或外底的材料覆盖。如图38-40所示，通过侧壁316、沿其被露出的侧面有效地相互固定层312和314。通过表示了图40中囊状件310的层之间的固定点的“X”示意性地指示了焊缝333。
应这样构成囊状件310，即侧壁316的尺寸等于或大于使它们露出的窗状开口的尺寸。侧壁316的数量和尺寸可取决于窗状开口在鞋的鞋底夹层的数量、通过每一囊状件的窗状开口露出囊状件310的多少以及每一窗状开口的尺寸。每一侧壁316均由一个上部侧壁件317和一个下部侧壁件318形成，上部侧壁件317和下部侧壁件318利用如焊接这样的已知固定技术连接在一个反向接缝350处。接缝350向内朝向囊状件的中央且沿侧壁对中。在该囊状件中的侧壁件317、318由与可伸张件332分离的单独的隔离材料件形成，而层312和314的周边380和381固定至侧壁件317和318的边缘382、383。
一个可伸张件332由两个内隔层352、353构成。每一个层352、353均由一隔离材料片层形成。层352、353被密封在一起且在顶部和底部隔层312、134的内表面262之间延伸，以便维持囊状件的形状和轮廓。被密封的层352、353提供了多个用于容纳流体的腔室355，所述流体在囊状件310内提供第二级缓冲。在区域355内的流体压力可大于腔室321和322中的流体压力，以便在使用期间囊状件不会接触到底部。如图40所示，侧壁件317和318与层352和353不是整体式的且在侧壁件317和318的内部边缘390、391之间和内隔离层352和353的周边392、393之间存在一个间隙，以便囊状件腔室321和322不会被分为图32-35所示的两个独立的囊状件腔室。另外，囊状件腔室321和322通过一个周边囊状件腔室320彼此相互连通。
在图42-47中所示的囊状件310’与囊状件310相似，其中，其包括顶部和底部隔层312’、314’，这些隔层由至少一种隔离材料片层沿边缘311’连接形成。囊状件310’还包括由侧壁件317’、318’形成的侧壁316’，所述侧壁件317’、318’位于层312’和314’之间。如图46和47所示，侧壁件317’、318’被固定在层312’和314’上且彼此固定，以便侧壁件317’、318’形成一个反向接缝350’。囊状件310’与囊状件310的不同之处仅在于其内侧可伸张件332’。与可伸张件332不同，可伸张件332’未形成一个具有多个腔室的内部区域。取而代之的是，可伸张件332’包括至少一个由一隔离材料片层形成的内层352’，其利用如焊接这样的已知技术固定在顶部和底部隔层312’、314’的内表面362’上。焊缝333’由图47中的“X”所示，以示意性地说明焊缝的位置。可伸张件332’形成了腔室320’内的连通通道340’。
图48-51说明了在具有一个反向接缝的囊状件中的本发明的另一种实施例，其中，所述反向接缝偏离于侧壁的中央。在图48中，囊状件410包括由隔离材料层形成的外隔层412、414。外隔层412和414沿边缘411直接固定在一起且通过侧壁416有效地被相互固定。每一侧壁416由一个上部侧壁件417和一个下部侧壁件418构成，所述上部和下部侧壁件向内的接缝450处被固定在一起，所述接缝在侧壁上偏离于一个中央位置。
囊状件410还包括一个可伸张件432，该可伸张件具有两个隔层452、453，这些隔层被密封在一起且在顶部和底部隔层412、414的内表面462之间延伸，以便保持囊状件410的形状和轮廓。层452和453通过RF焊接、在多个焊接点处被固定至内表面462上。层452、453绕其周边且在多个焊接点处通过焊缝433被密封在一起，所述焊缝由图51中“X”标出且示意性地表示了用以形成一个用来容纳一种流体的内部缓冲腔室456的焊接点，所述流体在囊状件410内提供了另一级的缓冲。
囊状件410的外壁是通过将上部层和下部层412和414的各个周边480和481分别固定至侧壁417、418的边缘482和483上且沿其另外的边缘、在反向偏离接缝450处使侧壁417和418彼此固定形成的。腔室420形成于通过层412、414限定的外壁以及侧壁417、418之间，且通过层452、453形成了一个内部腔室455。腔室420含有一种能够最初缓冲在脚碰撞期间所产生的冲击的流体。如图50-51所示，侧壁417和418与层452和453未整体形成在一起，以致囊状件腔室420不会被分为两个类似于图32-35中腔室20的部分。腔室455包括一种流体，其用以提供附加的缓冲以减弱脚碰撞期间所产生的冲击。如以上根据囊状件210所论述的那样，在腔室455内的流体压力大于腔室420中的压力。
囊状件410的反向接缝450偏离于侧壁416的中央。接缝450的位置是由侧壁件417和418的相对尺寸限定的。如图50-51所示，侧壁件418大于侧壁件417。更特别的是，侧壁件418大约是侧壁件417宽度的两倍。所述尺寸的差异与通过图51中“X”所示的接缝位置相结合会在对囊状件进行充气时，使接缝450偏离于侧壁的中央。沿侧部416设置所述接缝，其距离等于侧壁件418在层414和侧壁件417上的固定点之间的间距。偏离的接缝450形成了一个侧壁416，该侧壁具有一个其本身的接缝，该接缝位于使其露出的囊状件窗状开口的上侧边界上或上方。相反，侧壁件417可大于侧壁件418，以便接缝450形成在窗状开口的底部而不是顶部。接缝450的反向取向以及其相对于一个边缘的偏置会使其完全无法从囊状件的窗状开口看到，以提供整齐、无接缝的外观。这种固定方法能够消除用于提高暴露式囊状件窗状开口外观的昂贵的制造步骤并消除了较厚的毛边。
如果接缝450偏离囊状件中央的距离大于囊状件的窗状开口高度的一半以致接缝完全偏离于窗状开口且仅露出侧壁件418，则是特别合适的。这种偏离允许较大的侧壁部分418由透明材料形成，同时侧壁部分417由不透明材料形成。另外，以此方式移动接缝450还能够通过使接缝移动离开预计的高应力区而提高囊状件的寿命。虽然仅根据囊状件410论述了偏移的接缝450，但是根据本发明，其也可与其它的囊状件一起使用。
图52-56说明一种全长式囊状件500，代替位于鞋中底下方的缓冲垫，其具有一个用于对使用者的弓部提供支承的鼓起的弓形区510。囊状件500的顶部隔层和底部隔层512、514在接缝511处能够被直接固定在一起。另一方面，它们能够利用一个反向接缝固定。在这一实施例中，将反向接缝设置在弓形区510，顶层512被固定至隔离材料制成的第一侧壁件516的一端。第二侧壁件517的第一端被固定至底层514。侧壁件517的另一端被固定至一个中间件515的第一端，以便在两个侧壁件515、517之间形成一个反向接缝550。中间件515的另一端被固定至第一侧壁件516上，以便有效地连接顶部层和底部层512、514。
反向接缝550使侧壁件516、517伸出底层514周边的距离降至最小。侧壁从囊状件500的中央伸出的越少，在延伸没有超出使其插入的鞋边界的情况下，所述弓形区就越大且会使其进一步偏离囊状件的中央。
考虑到用于此处所披露的囊状件的材料，利用已知的方法，由相同或不同的隔离材料，如热塑性弹性膜形成顶部和底部隔层、侧壁件以及内隔层。能够与本发明一起使用的热塑弹性层包括聚酯型聚氨基甲酸酯，聚醚型聚氨酯，如一种基于浇注或挤压酯基聚氨酯膜，其具有80-95的肖式硬度“A”，例如Tetra Plastics TPW-250。可使用其它适合的材料，如在本申请可参考使用的Rudy的美国专利No.4,183,156中披露的材料。在特别适用于形成膜层的大量热塑性聚氨酯橡胶中可采用如PellethaneTM，(密执安州的Dow Chemical Company of Midland的商标产品)，Elastollan(BASF Corporation的注册商标)以及ESTANE(B.F.Goocdrich Co.的注册商标)这样的聚氨酯橡胶，所有的聚氨酯橡胶或为酯基或醚基且已证明是特别有用的。也可利用基于聚酯、聚醚、聚己酸内酯以及聚碳酸酯大粒凝胶的热塑性聚氨酯橡胶。其它适合的材料包括热塑性膜，该热塑性膜含有晶状材料，如可参考使用的Budy的美国专利NO.4,936,029和5,042,176所披露的材料；聚氨酯，其包括聚酯多元醇，如可参考使用的Ronk等人的美国专利NO.6,013,340所披露的材料；或以至少一个弹性热塑性材料层形成的多层膜以及一个由乙烯和乙烯醇的共聚物形成的隔离材料层，如可参考使用的Mitchell等人的美国专利NO.6,952,065中所披露的材料。
根据本发明多膜层囊状件由能够满足其每一部分的特殊要求或特性的隔离材料形成。本发明允许顶层由第一隔离材料形成，底层由第二隔离材料形成，侧壁的每一部分由第三隔离材料形成。另外，每一侧壁部分可由不同的隔离材料形成。如上所述，当通过将内隔层的末端固定至与内隔层中一条焊缝相邻的外隔层而形成反向接缝时，内隔层和侧壁部分由相同的隔离材料形成。结果，当内隔层由与外隔层不同的材料形成时，侧壁则由与内隔层材料相同的材料形成。另外，当内隔层由不同的材料形成时，同样为了可混用性，侧壁部分必须由不同的材料形成。
如果内层经一个囊状件窗状开口是可看到的，则为了实现最大的可视度，侧壁将尽可能地由一种透明材料形成。在附图所示的反向接缝的实施方案中，顶部层和底部层不必由透明材料形成。取而代之，它们可均由具有相同或不同厚度的不透明隔离材料形成。同样，侧壁件可由较厚或较薄的透明材料形成以便可看到内部。侧壁16的厚度至少取决于所使用的材料、囊状件周围的环境以及侧壁的结构要求。顶部层和底部层的膜厚通常在0.005-0.100英寸的范围内。如果要求较厚的侧壁，则其厚度通常在0.025-0.200英寸的范围内。
根据本发明，用于囊状件中每一部分的隔离材料可定为仅能满足该部分的特殊要求。例如，如果顶层和底层使用了一种不透明且较薄的柔性隔离材料，则露出的侧壁可由一种更厚且更坚硬的透明隔离材料形成。与工业习惯作法相反，随后，仅在囊状件窗状开口所示的囊状件部分由更坚硬的透明材料制成。同样，可以以预定形状的形式或具有比竖直压实更大的刚性制成侧壁，以便能够承受(compliment)囊状件中的压力或在囊状件内的各个压力区域的压力。为侧壁选择的材料也可被用于加强承受压力载荷和剪切载荷的鞋部分，如后跟的中间侧。还可实现经济效益。通过以与侧壁不相同的材料形成顶部层和底部层，可降低制造囊状件的成本。根据本发明，最贵的材料仅被用于所需要的地方，而不是覆盖整个囊状件。
最好利用气态流体对囊状件进行充气，这些气态流体例如可采用六氟乙烷、六氟化硫、氮气、空气或其它气体，如在上述Rudy的‘156，‘945，‘029或‘176号，或Mitchell等人的‘065号专利中所披露的流体。
根据本发明，以至少一个反向侧壁接缝形成囊状件的方法包括：至少根据每一部分将承受的力和应力以及其将提供的工作特性选择用于每一部分的材料。还必须考虑囊状件中每一部分的审美要求。例如，如果囊状件的内部是可视的，则露出的侧壁必须由具有理想可视度的透明材料形成。但是，如上所述，透明材料也必须具有足够的强度以避免由外部施加的力而造成破裂并在使用者行走期间能够承受施加至囊状件侧壁的弯曲应力。如上所述，当侧壁是透明的且厚度为0.020-0.100英寸时，囊状件的顶部层和底部层可由厚度为0.005-0.050英寸的不透明材料形成，以满足它们在鞋中最终定位的特殊要求。如果囊状件具有仅能从底部表面提供可视性的所需结构，那么顶层和底层可是不同的。在底部表面上可使用厚度为0.020”-.100”的透明膜，且.005”-.010”的标准不透明膜可被用于顶部和侧部表面。
在已确定了材料的尺寸和类型后，利用众所周知的切削或成形技术使形成顶部层、底部层和侧壁的隔层成形。随后，使扁平的成形层定位以便它们的周边能够形成囊状件的周边。侧壁件被定位于顶部隔层和底部隔层之间且利用如RF焊接这样的已知焊接技术使它们固定至该处。用防止形成RF焊接的焊接防止材料可选择地处理用于形成囊状件的隔层。焊接阻止剂的例子为Teflon涂层和Teflon涂敷织物或带，如Du PontTeflon#49或#57，它们可设置在阻止焊接的任意地方。在所述层和侧壁之间可使用其它的常规焊接阻止剂或阻滞剂，如由3M制成的带，其包括Scotch“Magic Mending”带和Highland 3710 Box Sealing带，或由Faron制成的带，包括Kapton PSA带或TeflonPSA带，Nnorton的Fluoroglide“FB”喷涂润滑剂，或具有Teflon或石蜡的Graphic Sciences的水基涂层，苯乙烯基丙烯酸聚合物，以确保仅使囊状件的预定部分固定在一起。在焊接之后除去所述阻止剂或在RF焊接加工中消耗掉所述阻止剂。
为了形成此处所述的各种囊状件，首先确定用于每一层的焊接图形并将其标记在所述层上。焊接图形应对应于一个层中特定侧的连接点图形。通过丝网印刷、喷墨印刷或转印方法在所述层的正反面印出这一图形。在采用墨水时标记是可以看到的，而在采用将焊接阻止材料涂敷在膜层侧面的转印方法时该标记则是看不到的。应理解焊接阻止材料通常为所需连接点的负像。焊接阻止材料在层上的施用可以是一个与连接点标记不同的独立方法步骤。连接点形状和结构的变化仅受焊接阻止材料在层上使用的限制。
一旦正确地标记出连接点且使焊接阻止材料涂敷在膜层时，便施加RF能量且仅在层彼此直接接触且未由焊接阻止材料分离之处进行RF焊接。用以形成囊状件套的最外层的周边密封可以在一个完整步骤中与焊缝的剩余部分一起形成，或在连接点焊接之前或之后形成。在形成囊状件之后，使囊状件填充流体，且通过RF焊接封闭所述进入口。
虽然RF焊接已经成为制作本发明多级缓冲囊状件的最佳方法，但是可以改变固定的特定型式。例如，可以使用膜层之间的胶接，以及其它已知的熔接、热熔、热力及超声波焊接方法。
在已组装了囊状件并形成腔室后，利用已知的技术可对囊状件腔室进行充气。虽然优选的方法是利用扁平片材材料，但是在侧壁、外隔层和内隔层可固定在一起之前，也可使它们具有不同的形状和效果。例如，可通过热成形隔离材料的片层来完成成形。
从以前的描述可知，显然本领域技术人员可对本发明作出多种改变，修改和改进。但是，未脱离本发明思想的所有这些变化均应被认为落入完全由本申请权利要求书限定的范围内。