气囊结构的热成形制造方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN02823483.9

申请日:

2002.11.13

公开号:

CN1592589A

公开日:

2005.03.09

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

专利权的转移IPC(主分类):A43B 13/20变更事项:专利权人变更前权利人:耐克国际有限公司变更后权利人:耐克创新有限合伙公司变更事项:地址变更前权利人:美国俄勒冈州变更后权利人:美国俄勒冈州登记生效日:20141015|||授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

A43B13/20; B29D31/518

主分类号:

A43B13/20; B29D31/518

申请人:

耐克国际有限公司;

发明人:

兹维·拉帕波特

地址:

美国俄勒冈州

优先权:

2001.11.26 US 09/995,003

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利商标事务所

代理人:

蒋旭荣

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内容摘要

本发明公开了一种用于制造一个充有流体的弹性气囊(200)结构的方法。该气囊包括两个由热塑性材料制成的薄板(212,214),这两个薄板被至少一个芯体(220)隔开,这种芯体由两个间隔一定距离并被多个连接部件(226)连接在一起的外层(232,234)构成。该气囊可通过在一个模具中将这些薄板粘接到芯体上、围绕芯体的周面将这些薄板粘接到一起并在薄板之间形成一个侧壁(213)的方式而制成。然后,将一种流体注入到由周边接合部分和两个薄板围成的空间内,从而使连接部件处于拉伸状态下。

权利要求书

1: 一种用于形成一个充有流体的弹性气囊结构的方法,该方法包 括下述步骤: 将至少一个芯体放置在由热塑性材料制成的第一薄板和第二薄板 之间,所述至少一个芯体设置有一个第一外层和一个第二外层,所述 外层间隔设置并由多个连接部件连接在一起; 对所述第一薄板、所述第二薄板和所述至少一个芯体进行加热; 以及 将所述第一薄板粘接到所述第一外层上,将所述第二薄板粘接到 所述第二外层上,而且通过在一个模具中按照下述方式对所述第一薄 板、所述第二薄板和所述至少一个芯体进行挤压而将所述第一薄板和 所述第二薄板一起粘接到所述至少一个芯体的周边上: a)所述模具的第一部分与靠近所述第一外层的所述第一薄板相 接触,以将所述第一薄板粘接到所述第一外层上并围绕所述至少一个 芯体的周边形成一个侧壁; b)所述模具的第二部分与靠近所述第二外层的所述第二薄板相 接触,以将所述第二薄板粘接到所述第二外层上;以及 c)所述第一薄板和所述第二薄板在所述至少一个芯体周围被挤 压在一起,从而在所述第二薄板和所述第一薄板的侧壁之间形成了一 个周边接合部分。
2: 根据权利要求1的方法,其特征在于:所述粘接步骤包括将所 述第一薄板的一部分加工成基本为平面的所述气囊之第一表面并将第 二薄板加工成一个基本为平面的所述气囊之第二表面,所述第一表面 基本平行于所述第二表面。
3: 根据权利要求2的方法,其特征在于:所述粘接步骤包括在一 个基本与所述第二表面重合的位置上形成所述的周边接合部分。
4: 根据权利要求2的方法,还包括:将所述模具构造成具有一个 凹槽的步骤,其中所述凹槽用于制成所述侧壁。
5: 根据权利要求4的方法,其特征在于:构造所述模具的步骤包 括将所述凹槽构造成能够形成一个具有下述高度的侧壁的结构形式: 使所述周边接合部分定位在一个基本与所述第二表面重合的位置上。
6: 根据权利要求1的方法,其特征在于:将一种加压流体插入一 个由所述周边接合部分、所述第一薄板和所述第二薄板限定而成的空 间内的步骤是在完成粘接步骤后进行的,从而使所述气囊充气并使所 述连接部件处于拉伸状态下。
7: 根据权利要求1的方法,其特征在于:将所述至少一个芯体放 置在所述第一薄板和所述第二薄板之间的步骤包括将一个充气针头放 置在所述第一薄板和所述第二薄板之间。
8: 根据权利要求7的方法,其特征在于:所述粘接步骤包括在所 述第一薄板和所述第二薄板之间形成一个充气导管,所述充气导管使 所述充气针头与一个由所述周边接合部分、所述第一薄板和所述第二 薄板限定而成的空间流体联通。
9: 根据权利要求8的方法,其特征在于:所述粘接步骤包括:由 所述充气针头注入一种流体;使所述流体流过所述充气导管并进入所 述空间内;以及对所述空间加压,以将所述第一薄板抵压到所述模具 的所述第一部分上并将所述第二薄板抵压到所述模具的所述第二部分 上。
10: 根据权利要求9的方法,其特征在于:所述粘接步骤包括在 所述第一薄板和所述第二薄板的外表面附近形成局部真空,所述局部 真空将所述第一薄板吸到所述模具的所述第一部分上并将所述第二薄 板吸到所述模具的所述第二部分上。
11: 根据权利要求1的方法,其特征在于:所述粘接步骤包括在 所述第一薄板和所述第二薄板的外表面附近形成局部真空,所述局部 真空将所述第一薄板吸到所述模具的所述第一部分上并将所述第二薄 板吸到所述模具的所述第二部分上。
12: 根据权利要求1的方法,其特征在于:将所述至少一个芯体 放置在所述第一薄板和所述第二薄板之间的步骤包括使所述至少一个 芯体按照下述方式定位在所述第一薄板上:在粘接步骤中使所述模具 的所述第一部分和所述模具的所述第二部分与所述第一薄板和所述第 二薄板上邻近所述外层的区域相互接触。
13: 根据权利要求12的方法,其特征在于:将所述至少一个芯体 放置在所述第一薄板和所述第二薄板之间的步骤包括将所述至少一个 芯体与所述第一薄板连接起来、以及然后将所述第二薄板连接到所述 至少一个芯体上方。
14: 根据权利要求1的方法,其特征在于:将所述至少一个芯体 放置在所述第一薄板和所述第二薄板之间的步骤包括将所述第一薄板 和所述第二薄板固定到一个输送机构上,该输送机构能够在加热和粘 接步骤之间移动所述第一薄板和所述第二薄板。
15: 根据权利要求1的方法,其特征在于:在执行将所述至少一 个芯体放置在所述第一薄板和所述第二薄板之间的步骤之前,将一个 第一连接层粘接到所述第一外层上,将一个第二连接层粘接到所述第 二外层上,所述第一和第二连接层由一种热塑性材料制成,这种热塑 性材料有利于在粘接过程中将所述外层与所述第一和第二薄板粘接到 一起。
16: 根据权利要求1的方法,其特征在于:将所述气囊结构安装 到一只鞋的鞋底结构内的步骤在粘接步骤之后进行。
17: 一种用于形成一个充有流体的弹性气囊结构的方法,该方法 包括下述步骤: 制成至少一个芯体,所述芯体包括一个第一外层和一个第二外层, 所述第一外层和所述第二外层间隔开并由多个连接部件连接在一起, 所述第一外层包括一个第一连接层,所述第二外层包括一个第二连接 层,所述连接层由一种热塑性材料制成; 按照下述方式将至少一个芯体放置在由热塑性材料制成的第一薄 板和第二薄板之间:使所述第一外层定位在邻近所述第一薄板的位置 上,使所述第二外层定位在邻近所述第二薄板的位置上; 对所述第一薄板、所述第二薄板和所述至少一个芯体进行加热; 将所述第一薄板粘接到所述第一外层上,将所述第二薄板粘接到 所述第二外层上,而且通过在一个模具的第一部分和第二部分之间对 所述第一薄板、第二薄板和所述至少一个芯体进行挤压而将所述第一 薄板和所述第二薄板一起粘接到所述至少一个芯体的周边上,从而使: a)所述模具的所述第一部分与邻近所述第一外层的所述第一薄板 相接触,以将所述第一薄板粘接到所述第一外层上; b)所述模具的所述第一部分将所述第一薄板的第一部分加工成 基本为平面状的所述气囊的第一表面并将所述第一薄板的第二部分加 工成所述气囊的一个侧壁; c)所述模具的所述第二部分与靠近所述第二外层的所述第二薄板 相接触,以将所述第二薄板粘接到所述第二外层上; d)所述模具的所述第二部分将所述第二薄板加工成一个基本为 平面状的所述气囊之第二表面,该表面基本平行于所述第一表面; e)所述第一薄板和所述第二薄板在所述至少一个芯体周围被挤压 在一起,从而在所述第二薄板和所述第一薄板的所述第二部分之间形 成了一个周边接合部分,所述周边接合部分定位在一个基本与所述第 二表面重合的位置上。
18: 根据权利要求17的方法,其特征在于:将一种加压流体注入 一个由所述周边接合部分、所述第一薄板和所述第二薄板围成的空间 内的步骤是在粘接步骤之后进行的,以对所述气囊进行充气并使所述 连接部件处于拉伸状态下。
19: 根据权利要求17的方法,其特征在于:将所述至少一个芯体 放置在所述第一薄板和第二薄板之间的步骤包括将一个充气针头放置 在所述第一薄板和所述第二薄板之间。
20: 根据权利要求19的方法,其特征在于:所述粘接步骤包括在 所述第一薄板和所述第二薄板之间形成一个充气导管,所述充气导管 使所述充气针头与一个由所述周边接合部分、所述第一薄板和所述第 二薄板围成的空间流体联通。
21: 根据权利要求20的方法,其特征在于:所述粘接步骤包括通 过所述充气针头注入一种流体,使所述流体流过所述充气导管并进入 所述空间,以及对所述空间进行加压,以将所述第一薄板挤压到所述 模具的所述第一部分上并将所述第二薄板挤压到所述模具的所述第二 部分上。
22: 根据权利要求21的方法,其特征在于:所述粘接步骤包括在 邻近所述第一薄板和所述第二薄板的外表面附近形成局部真空,所述 局部真空将所述第一薄板吸到所述模具的所述第一部分上并将所述第 二薄板吸到所述模具的所述第二部分上。
23: 根据权利要求17的方法,其特征在于:所述粘接步骤包括在 邻近所述第一薄板和所述第二薄板的外表面附近形成局部真空,所述 局部真空将所述第一薄板吸到所述模具的所述第一部分上并将所述第 二薄板吸到所述模具的所述第二部分上。
24: 根据权利要求17的方法,还包括:将所述模具构造成设置有 一个凹槽,其中所述凹槽用于形成侧壁。
25: 根据权利要求24的方法,其特征在于:构造所述模具的所述 步骤包括将所述凹槽构造成形成所述侧壁,而且所述侧壁具有一高度, 将所述周边接合部分定位在一个基本与所述第二表面重合的位置上。
26: 根据权利要求17的方法,其特征在于:将所述至少一个芯体 放置在所述第一薄板和所述第二薄板之间的步骤包括按照下述方式将 所述至少一个芯体定位在所述第一薄板上:使所述模具的所述第一部 分和所述模具的所述第二部分在粘接过程中与所述第一薄板和所述第 二薄板上邻近所述外层的区域相接触。
27: 根据权利要求26的方法,其特征在于:将所述至少一个芯体 放置在所述第一薄板和所述第二薄板之间的步骤包括将所述至少一个 芯体连接到所述第一薄板上、以及接着将所述第二薄板放置在所述至 少一个芯体上方。
28: 根据权利要求17的方法,其特征在于:将所述至少一个芯体 放置在所述第一薄板和所述第二薄板之间的步骤包括将所述第一薄板 和所述第二薄板固定到一个输送机构上,该输送机构能够在加热和粘 接步骤之间移动所述第一薄板和所述第二薄板。
29: 根据权利要求17的方法,其特征在于:所述粘接步骤包括将 一种加压流体加入到一个由所述周边接合部分、所述第一薄板和所述 第二薄板围成的空间内,从而将所述第一薄板挤压到所述模具的所述 第一部分上并将所述第二薄板挤压到所述模具的所述第二部分上。
30: 根据权利要求17的方法,其特征在于:将所述气囊结构安装 到一双鞋的鞋底内的步骤是在粘接步骤之后进行的。
31: 一种用于形成一个充有流体的弹性气囊结构的方法,该方法 包括下述步骤: 将至少一个芯体放置在由热塑性材料制成的第一薄板和第二薄板 之间,所述至少一个芯体设置有一个第一外层和一个第二外层,所述 外层间隔开并由多个连接部件连接在一起; 对所述第一薄板、所述第二薄板和所述至少一个芯体进行加热; 以及 将所述第一薄板粘接到所述第一外层上,将所述第二薄板粘接到 所述第二外层上,而且通过在一个模具中按照下述方式对所述第一薄 板、所述第二薄板和所述至少一个芯体进行挤压并将一种加压流体导 入介于所述第一和第二薄板之间的空间内而将所述第一薄板和所述第 二薄板一起粘接到所述至少一个芯体的周边上: a)使所述模具的第一部分与靠近所述第一外层的所述第一薄板 相接触,而且所述加压流体将所述第一薄板挤压到所述模具的所述第 一部分上,以将所述第一薄板粘接到所述第一外层上并围绕所述至少 一个芯体的周面形成一个侧壁; b)使所述模具的第二部分与靠近所述第二外层的所述第二薄板 相接触,而且所述加压流体将所述第二薄板挤压到所述模具的所述第 二部分上,以将所述第二薄板粘接到所述第二外层上;以及 c)所述第一薄板和所述第二薄板在所述至少一个芯体周围被挤 压在一起,从而在所述第二薄板和所述第一薄板的侧壁之间形成了一 个周边接合部分。
32: 根据权利要求31的方法,其特征在于:所述粘接步骤包括在 所述第一薄板和所述第二薄板的外表面附近形成局部真空,所述局部 真空将所述第一薄板吸到所述模具的所述第一部分上并将所述第二薄 板吸到所述模具的所述第二部分上。
33: 根据权利要求31的方法,还包括:将所述模具构造成设有一 个凹槽,而且所述凹槽用于形成所述的侧壁。
34: 根据权利要求33的方法,其特征在于:构造所述模具的所述 步骤包括将所述凹槽构造成形成所述侧壁,而且所述侧壁具有一定的 高度,将所述周边接合部分定位在一个基本与所述第二表面重合的位 置上。
35: 根据权利要求31的方法,其特征在于:将所述气囊结构安装 到一只鞋的鞋底结构内的步骤是在粘接步骤之后进行的。

说明书


气囊结构的热成形制造方法

    【发明背景】

    【发明领域】

    本发明涉及一种用于通过热成形工艺制成一种充有流体的弹性气囊的方法,这种弹性气囊可应用到包括鞋底在内的许多领域中。

    背景技术

    鞋可被划分为两个基本部分:鞋帮和鞋底。鞋帮被设计成能够将足部舒适地包围起来的结构形式,而鞋底则提供摩擦力、提供保护和一个耐磨表面。在体育运动中将产生很大的力,这就要求鞋底为足部和腿部提供更多的保护并具有减震作用。因此,运动鞋的鞋底一般包括若干层,包括一个弹性减震的中底和一个接触地面的外底,该外底能够具有耐磨性并提供推力。

    这种中底一般由传统的泡沫材料制成,例如醋酸乙烯酯(ethylenevinyl acetate)或聚氨脂,这些泡沫材料能够在外加载荷的作用下弹性压缩并提供减震作用。外底一般由传统的耐磨材料制成,例如碳黑橡胶化合物。传统的泡沫材料可通过弹性局部收缩,这是因为在传统的泡沫材料中包括许多开式单元或闭式单元,这些单元限定了一个内部体积,而且该内部体积可被气体替代。就是说,这种泡沫可包括许多形成于材料中的气泡,而且这些气泡中包括空气。但是,在经过反复挤压后,这种单元式结构将会破裂,这样就会降低泡沫材料的可压缩性。这样,就会降低中底的整体减震性。

    授权给Marion F.Rudy的美国专利4183156公开了一种利用传统的泡沫材料克服上述缺陷的方法,该文件在本文中作为参考引用,在该方法中,减震作用是通过由弹性材料制成的可充气插件产生的。这种插件包括多个管状腔室,而且这些腔室基本沿鞋子地整个长度纵向延伸。这些腔室相互间流体联通并在鞋子的整个宽度范围内共同延伸。在授权给Marion F.Rudy的美国专利4219945(该文件在本文中作为参考引用)中,一个已经充有气体的插件被封装在泡沫材料中。插件和封装材料组合在一起起到中底的作用。鞋帮与封装材料的上表面粘接在一起,而且外底或鞋底则被固定到封装材料的下表面上。

    授权给Mark G.Parker等人的美国专利4817304(该文件在本文中作为参考引用)公开了一种由泡沫封装并充有气体的插件,在该插件中,沿封装部件的侧面留有多个间隙。当中底受到挤压时,插件就会膨胀到这些间隙内。这样,这些间隙在中底的收缩过程中减小了刚性,同时还减轻了鞋子的重量。此外,还可以通过将这些间隙定位在合适的位置上,而在鞋子的多个区域内发出冲击响应的声音。

    这种气囊一般由弹性材料制成,而且被制造成能够在其上表面和下表面之间封闭出一个或多个腔室的结构形式。可通过将一个与一流体压力源相连接的喷嘴或针头插入到设置在这些气囊上的充填入口而对这些腔室加压。在这些腔室被加压后,例如可通过焊接将这些充填口密封并将喷嘴移走。

    这种气囊可由现有的双薄膜技术制成,这种双薄膜技术可制成两个独立的弹性薄膜,而且这些弹性薄膜具有气囊的整体外形。这些薄膜沿周边焊接在一起,从而形成一个气囊,该气囊具有上下表面、侧面和预定的内部面积,从而使该气囊具有所需的结构;就是说,在所需的位置上使其设置有多个具有预定形状和尺寸的腔室。

    气囊还可以通过现有的吹塑技术制成,在该吹塑技术中,将一种液化的弹性材料放在一个模具中,该模具的整体形状和结构与气囊相同。该模具设置有一个孔,该孔位于一个提供高压空气的位置上。高压空气迫使液化弹性材料抵压在模具的内表面上并使该材料在模具内硬化,从而形成一个具有所需形状和结构的气囊。

    在授权给Marion F.Rudy的美国专利4906502和5083361中公开了另外一种用于鞋底上的气囊,这两篇文件在本文中作为参考引用。在上述美国专利′502和′361中公开的那些气囊被制造成一种充有高压气体的充气结构,该结构包括一个密封的外罩隔层,该隔层被可靠粘接到双壁织物芯体的几乎整个外表面上。这种双壁织物芯体由第一和第二外部织物层构成,而且第一和第二外部织物层一般以一个预定的距离间隔排列。连接纱或落纱可以由多根单丝构成的复丝之形式存在,而且这些连接纱或落纱在各个织物层的近表面或衬面之间内部延伸。落纱的复丝构成了张力限制部件并被固定到各个织物层上。一种适合于制造双壁织物结构的方法就是双针杆拉舍尔织机。

    作为参考引用并授权给David A.Goodwin等人的美国专利5993585和6119371公开了一种利用双壁织物芯体制成的气囊,这与′502和′361专利相同,但是该气囊没有在其上表面和下表面之间的中间位置设置周边焊缝。相反,焊缝设置在邻近气囊上表面的位置上。这种设计的优点包括:从侧壁的最大弯曲区域内除掉了焊缝并提高了包括连接纱在内的气囊内部的清晰度。根据′585的专利,用于制造这种气囊的方法包括利用模具制成一个外壳,该外壳包括一个下表面和一个侧壁。将一个双壁织物芯体安装在外罩薄板的顶部上,外壳在从模具内取出后可安装在整个外罩薄板和芯体上。接着,将已经装配到一起的外壳、外罩薄板和芯体一起移动到一个层压站,在该层压站,射频能量将芯体的相对两侧与外壳及外罩薄板粘接到一起并将外壳的周面与外罩薄板粘接到一起。接下来,通过注入流体的方式对该气囊加压,从而使连接纱线处于拉伸状态下。

    授权给Joseph J.Skaja等人的美国专利5976451(该文件在本文中作为参考引用)中公开了一种用于通过热成形制成气囊的方法,在该方法中,对一对柔韧的热塑性树脂薄板进行加热,然后通过将薄板拉入模具中的真空作用将其放置在一对模具中。接下来,将这些薄板压在一起,形成气囊。

    【发明内容】

    本发明涉及一种用于制造充有流体的弹性气囊结构。该方法包括下述步骤:将至少一个芯体放置在第一和第二热塑料薄板之间,该芯体具有第一和第二外层,该第一和第二外层间隔开并通过多个连接部件连接在一起。对芯体和薄板进行加热并将芯体和薄板放置在一个模具中。模具将在芯体和薄板上以下述方式合拢:使模具的第一部分与位于第一外层区域内的第一薄板相互接触,从而将第一薄板粘接到第一外层上并围绕芯体的周面形成一个侧壁;使模具的第二部分与第二薄板在第二外层的区域内相互接触,从而将第二薄板粘接到第二外层上;第一薄板和第二薄板的某些部分围绕芯体的整个周面被挤压到一起,从而在第一薄板和第二薄板的侧壁之间形成了一种周面连接。最后,将一种流体注入到通过将第一薄板和第二薄板在外围周面上按照能够使连接部件处于拉伸状态下的方式连接在一起而形成的空间内。

    通过本发明的方法制成的气囊包括一个外部封闭部件和一个内部芯体。外部封闭部件由两个薄板构成,这两个薄板由一种能够连接到一起形成周面连接的热塑性材料制成。设置在外部封闭部件内的是芯体。该芯体由两个织物层构成,这两个织物层由多个连接部件(例如落纱)连接在一起。这些织物层被粘接到外部封闭部件上。在该外部封闭部件内还包括有加压流体,这样就能够使连接部件处于拉伸状态下。

    与授权给Skaja等人的′451专利所涉及到的现有热成形技术不同,本发明的方法具有下述优点:能够将连接两个热塑性材料薄板的接缝设置在一个位置上,该位置不是气囊侧壁的中央位置,这样就可以将接缝部分从弯曲量最大的侧壁区域内移走并提高气囊内部的清晰度。此外,本发明的方法还可以利用一种比′585专利更有效的制造方法达到上述效果。此外,还可通过下述方式提高效率:减少所需的刀具加工组件,即不需要层压部件或RF(射频)加工组件;降低劳动强度和工作周期;允许单位材料可以制造出更多的气囊。本发明的方法还从下述方面提高了气囊的质量:使层压熔接和气囊的尺寸更加均匀。

    该制造方法一般由初始阶段、加热阶段、粘接阶段和充气阶段构成。在初始阶段,上述的芯体与一个由热塑性材料制成的薄板临时性连接在一起并将由热塑性材料制成的第二薄板放在芯体上,这样就使芯体定位在两个薄板之间。在这两个薄板之间还安装有一个充气针头和一个垫片,而且利用往复式机架(shuttle frame)上的夹具将这些材料固定到位。加热阶段包括在预定的时间段内对这些放置在烤箱中的部件进行加热。该烤箱能够使热塑性薄板软化,从而能够在后面的步骤中进行粘接。

    将这些部件直接放置在一个模具中并开始进入粘接阶段。该模具包括两个相对的部分,这两个部分能够对这些部件进行挤压,从而通过随时间变化的热接触焊将芯体粘接到薄板上并将薄板相互粘接到一起。当该模具开始合拢时,模具的下部模具部分内的插件将与热塑性薄板之一相接触。接着,模具的上部模具部分内的插件与另一热塑性薄板相接触,而且芯体被挤在插件之间,从而在芯体的外层和薄板之间产生粘接作用。当模具继续合拢时,两个热塑性薄板就被粘接到芯体的周面上并形成了一个将充气针头与芯体区域连接起来的充气导管。可在薄板的外表面上施加一个局部真空,而且将一种气体注入到芯体区域内,以利于将薄板吸到模具的表面上。一旦完成粘接操作,那么就可以打开模具,然后将这些部件取出并可对其进行冷却。

    当处于最后阶段时,利用一种通过充气导管的流体对芯体区域进行加压,而且对邻近芯体区域的充气导管进行密封。在充气后,气囊的内部压力可以达到使连接部件处于拉伸状态下的程度。最后,可将多余的材料从气囊的周面上除去,从而完成气囊的制造工艺,而该气囊适用于安装到许多鞋子内。

    本发明所提供的各种优点和新特征已经在所附权利要求书中指出。为更好地理解本发明的优点和特征,可参照对本发明的各个实施例作出说明和图示的说明书和附图。

    【附图说明】

    图1为将根据本发明之方法制成的气囊安装到一只鞋上的正视图;

    图2A为根据本发明之方法制成的气囊的透视图;

    图2B为图2A所示的气囊的顶部平面图;

    图2C为沿图2B中的剖面线2C-2C的剖视图;

    图3为根据本发明的下部模具部分的分解透视图;

    图4为根据本发明的上部模具部分的分解透视图;

    图5为与上部模具部分对准的下部模具部分的透视图;

    图6A为沿图5中的剖面线6-6的第一剖视图,而且,未受到挤压的气囊部件定位在上部模具部分和下部模具部分之间;

    图6B为沿图5中的剖面线6-6的第二剖视图,其中局部受到加压的气囊部件定位在上部模具部分和下部模具部分之间;

    图6C为沿图5中的剖面线6-6的第三剖视图,其中受到挤压的气囊部件定位在上部模具部分和下部模具部分之间;

    图7为包括四个未充气气囊的粘接部件的透视图。

    对本发明的详细说明

    如图1所示,鞋100包括一个鞋帮110和一个鞋底结构120。鞋帮110被构造成能够容纳穿用者足部的结构形式。鞋底结构120在足部和地面之间提供了一个耐用、减震的介质,而且主要由中底122和外底124组成。根据下述方法制成的气囊200被固定到中底122的鞋跟区域内并位于外底124的上方。如图1所示,鞋100是一双运动鞋。但是,气囊200也可以应用到其它类型的鞋上,包括时装鞋、凉鞋、直列式冰鞋和靴子。

    如图2所示,气囊200包括一个外部封闭部分210、一个内部芯体220、一对连接层232和234、流体240和一个入口250。外部封闭部件210由第一薄板212和第二薄板214构成,第一薄板和第二薄板连接在一起形成了一个周边接合部分216。制成薄板212和214的材料例如可以是五层交错排列的热塑性聚氨脂和乙烯乙烯醇共聚物,如授权给Mitchell等人的美国专利5713141所述,该文件在本文中参考引用。此外,还可以改变薄板212和214的材料:中心层由乙烯乙烯醇共聚物制成;邻近该中心层的两个层由热塑性聚氨酯制成;外层由热塑性聚氨酯和乙烯乙烯醇共聚物的再研磨材料制成。另一种合适的材料就是柔性的微层薄膜,这种微层薄膜包括交错排列的阻气层和弹性材料层,如授权给Bonk等人的美国专利6082025和6127026所述,在本文中参考引用。第一薄板212的合适厚度范围为30至60密耳,最佳厚度为50密耳,第二薄板214的合适厚度范围为20至45密耳,最佳厚度为30密耳。薄板212和214所用的其它合适材料包括那些在上述Rudy专利中提及的材料,该专利在本文中作为参考引用。如图2所示,第一薄板212和第二薄板214可利用根据本发明的方法围绕芯体220一体制成,具体如下所述。制成第一薄板212的材料可被构造成能够通过侧壁213看到芯体220的结构形式。因此,第一薄板212可以是透明、半透明、无色或彩色的,以利于看到芯体220。

    芯体220可由双层壁的织物部件构成,这种双层壁的织物部件包括一个第一外层222和一个第二外层224,该第一外层和第二外层一般以一个预定的距离间隔设置。尽管芯体的厚度可以改变,但是对于鞋类领域而言,厚度范围为8至15毫米,合适的厚度约为14.5至15毫米。多个由多根落纱构成的连接部件226在外层222和224之间延伸,其中落纱包括复丝。落纱的复丝构成了拉伸限制部件,而且被固定到外层222和224上。制造芯体220的一种方法就是双针杆拉舍尔编织法。外层222和224可由空气膨体纱或其它变形纱形成,例如假捻卷曲变形纱,尤其是尼龙6,6和尼龙6的组合。连接部件226可由一种类似的材料制成。

    包括连接部件226的多根纱线可排列成带状,而且彼此间以间隙227隔开。与由双层壁织物制成的芯体相比,采用间隙227可以提高芯体220的可压缩性,其中该双层壁织物采用了连续的连接纱线。当通过侧壁213进行观察时,连接部件226和间隙227还可以使其外观更加美观。间隙227是在双针头拉舍尔编织过程中通过沿经向省去预定的针数的连接纱而形成的。利用三针入和三针出的编织方法可制造出一种合适的织物,这种织物具有多个被间隙227隔开的连接部件226。当然,也可以采用其它的进针和出针编织模式,例如两针进两针出,四针进两针出,两针进四针出,或其任意组合。另外,可通过沿经向空针或在连续的过程中有选择地编织或不编织的方式沿纵向和横向形成多个间隙。

    为便于将第一外层222粘接到第一薄板212上,可将第一连接层232设置在第一外层和第一薄板之间。类似地,可在第二外层224和第二薄板214之间设置一个第二连接层234。可将由与薄板212和214相同的热塑性材料制成的连接层232和234涂覆到外层222和224上,从而使连接层232和234穿过各个连接层232和234的一部分,而且不会粘接到连接部件226上。将连接层232和234涂覆到外层222和224上的工作可在压力机的上部和下部加热压板之间以5psi的压力在250度的华氏温度下对材料挤压约5秒钟而得以完成。这种方法及其它用于将连接材料涂覆到织物层上的方法已经在Rudy的′361号专利中详细公开。

    气囊200内包含有一种流体240,例如氮气。其它合适的气体包括:六氯乙烷(例如,氟利昂,F-116)、六氟化硫、空气和在上述Rudy的专利中提及的那些气体,具体见′156号专利。

    气囊200的整个制造工艺大体包括下述步骤:准备、加热、粘接和充气。一个往复传送部件或其它传送机构可用于在各个制造步骤之间运送气囊200的零部件。这种往复传送机构可包括一个往复机架、能够将气囊的零部件固定到往复机架上的各种夹具和一个防止薄板212和214在加热过程中过早接触的垫片。在另一实施例中,该垫片可被一个压力为2至5psi的防止接触的流体层所替代。一般情况下,在准备步骤中,气囊200的零部件被排列、装配并固定到往复式机架上。准备工作完成后,这些气囊的零部件就会被运送到一个烤箱中,在该烤箱中,这些零部件会在预定的时间段内受热并达到所需的温度。接着,该往复传送机构就会将这些零部件运送到一个模具300中,在该模具内,薄板212和214被固定粘接到芯体220上。然后,薄板212和214就会粘接到一起,从而形成位于一定高度位置上的周边粘接部分216,该高度大体与第二薄板214的高度相同。在完成粘接工作后,将这些零部件从往复式机架上取下,以能够对其进行冷却并对其充气,从而达到所需的压力。

    准备步骤和粘接步骤的一部分均可在模具300的区域内进行。这样,气囊的零部件就可以设置并固定到位于模具300区域内的往复式机架上,然后将其运送到烤箱中进行加热。加热后,这些材料离开烤箱并返回模具300的区域内,以进行粘接。这种结构的优点在于:一个人就可以对准备、加热和粘接步骤进行监督。此外,当完成粘接时,往复式机架将会正确地定位,以进行下一个循环,从而提高了加工效率。关于本发明之制造方法的细节将在下述的材料中加以详细说明。

    该制造方法首先通过将芯体220预先粘接到第一薄板212上而开始的。这一点可通过下述方式来实现:将芯体220定位在第一薄板212上并在加热压力机的压板之间对芯体220和第一薄板212进行挤压,从而使第一薄板212与第一连接层232粘接到一起。预先粘接可保证芯体220正确定位于第一薄板212上,以便于执行下述的模压工艺。应该知道:连接层234是预先涂覆到外层224上的,如上所述,但不是预先粘接到第二薄板214上的。

    当完成预先粘接后,第一薄板212、芯体220和第二薄板214就会按照使芯体220位于薄板212和214之间的方式定位在往复式机架上。为防止薄板212和214之间相互接触,在薄板212和214之间设置垫片。此外,还可在薄板212和214之间安装一个充气针头。设置在往复机架上的夹具可以闭合,目的是保证薄板212和214及芯体220、充气针头固定定位。

    接着,往复机架就会将气囊200的零部件运送到一个烤箱内,该烤箱可以是一种能够将热塑性材料加热至一个适合于热成形的温度的传统烤箱。一个常规的烤箱可包括一个能够使薄板212和214的温度均匀升高的石英型辐射加热器。出于下述的原因,第一薄板212的厚度要大于第二薄板214的厚度。为保证同样的加热条件,可以相应地调整加热元件对第一薄板212和对第二薄板214的相对输出功率。

    薄板212和214经加热后所达到的温度决定于所用的具体材料。该材料应该被加热到超过其软化温度但低于其熔点的温度,以保证正确的粘接。如上所述,薄板212和214可由多种材料制成。第一种合适的材料包括多层交错排列的热塑性聚氨脂和乙烯基乙烯醇聚合物,其熔点介于350和360华氏度。因此,第一材料被加热后所应达到的温度就介于300至320华氏度的范围内。第二种合适的材料由柔性的微层薄膜制成,这种薄膜包括多层交错排列的阻气材料和弹性材料,例如热塑性聚氨脂,其熔点也介于350至360华氏度的范围内。但是,第二材料在加热后所应达到的温度介于320至335华氏度之间。加热后,往复式机架将这些零部件从烤箱内送出并使这些零部件定位在模具300的下部模具部分310和上部模具部分350之间。

    图3至5示出的模具300具有一种能够同时制造4个气囊200的结构形式。本发明的制造方法可用于同时制造任何数量的气囊200,而且并非局限于图示的数量。如图3所示的下部模具部分310和如图5至6所示的上部模具部分350包括一个下板320和一个下部插件330。在下板320的上表面内形成有一个空腔321,该空腔的尺寸被加工成适合于容纳下部插件330的结构形式。空腔321的底面包括一个或多个真空口326。除了空腔321之外,下板321的上表面还包括一个从空腔321延伸出来的浅型半圆形通道324和一个沿通道324的两侧延伸并包围空腔321的凸起型隆起部分325。

    下部插件330通过凸肩螺钉322固定在空腔321内并支承在两个模具弹簧323上,从而在没有施加向下的力时使下部插件330的一部分保持定位在下板320之上表面的上方。但当施加一个向下的力时,模具弹簧323就会压缩,而且下部插件330也会缩入空腔321内。下部插件330的上表面包括一个周边凹槽331,该周边凹槽限定下部插件330的边缘。一系列通孔332设置在周边凹槽331上,这些通孔向下延伸并穿过下部插件330,从而使周边凹槽331定位在与空腔321流体联通的位置上。如下所述,周边凹槽331主要用于形成侧壁213。因此,周边凹槽331的特性,包括构成周边凹槽331之表面的圆弧长度,应该按照下述方式进行选择:使周边连接部分216所在的侧壁高度基本位于第二薄板214的平面上。

    如图4所示的上部模具部分350与如图5至6所示的下部模具部分310一起被设计成能够与下部模具部分310的各个元件相对应的结构形式。上部模具部分350包括一个上板360和一个上部插件370。上板360包括一个空腔361、一个与下板310之通道324相对应的通道362和一个位于空腔361和通道362附近的隆起部分363。上部插件370被一个螺钉364以下述方式固定在空腔361内:使上部插件370的下表面与隆起部分363重合。应该注意:上部插件370相对上板360是固定不动的。与下板320相同,上板360也包括真空口365。

    当模具300合拢时,下部模具部分310和上部模具部分350的对应部分彼此交界。例如,下部插件330和上部插件370将按照下述方式定位:使下部插件330的多个部分恰好位于上部插件370的对应部分的下方。同样,隆起部分325和363将按照下述方式定位:使由通道324和362形成的一个圆筒形空间位于板320和360之间。

    如果采用了往复式机架,那么该往复机架将使第一薄板212、第二薄板214、芯体220和连接层230准确定位在模具300的两个部分之间,如图6A所示。应该注意:在图6A中,连接部件226处于一种未伸出的状态下。下部模具部分310和上部模具部分350开始按照下述方式在这些部件上合拢:使下部插件330与第一薄板212在将第一外层222预先粘接到第一薄板212上的区域内相互接触、使上部插件370与第二薄板214在第二外层224的区域内相互接触,从而对介于插件330和370之间的部件进行挤压,如图6B所示。插件330和370的挤压力与受挤压部件施加的温度的升高一起将使连接层232和234分别永久性粘接到薄板212和214上。这样,就能够将芯体220有效粘接到薄板212和214上。

    在完成芯体的粘接后,例如可利用真空口326和365抽出空气的方式在周边凹槽331内和插件330、370的周边周围形成一个介于28至29.5英寸水银柱之间的真空。如上所述,周边凹槽331包括多个通孔332。当利用真空口326抽出空气而将空腔321排空时,周边凹槽331内的空气将穿过通孔332进入空腔321内。此外,可通过使空腔从设置在下部插件330和空腔321两侧的间隙流过的方式将位于下部插件330周围的空气排空。同样,可以类似的方法在上部插件370的周边形成真空。

    抽真空的目的在于将薄板212和214拉到能够与模具300的各个部分相接触的位置上。这样就可以保证薄板212和214能够被正确加工成与模具300之轮廓相一致的形状。如上所述,周边凹槽331主要用于将侧壁213制造成形,而且应该被构造成能够使侧壁213具有足够的高度,从而使周边粘接部分216位于第二薄板214的平面内。如果没有正确地制成侧壁213,那么周边粘接部分216就不能正确定位。应该知道:第一薄板212可以伸长,这样就可以延伸到周边凹槽331内并形成侧壁213。如上所述,薄板212和214的原始厚度之差补偿了第一薄板212在其被拉伸并被吸入周边凹槽331内时减小的厚度。

    为了提供一个用于将薄板212和214抽吸到一个能够与模具300的各个部分相接触的位置上的第二部件,可将芯体220之内部区域的压力增加至约60psi。在该方法的准备阶段内,可将一个注射针头设置在薄板212和214之间。有利的是,注射针头可按照下述方式进行设置:当模具300合拢时,使通道324和362将注射针头包住。接着,可由注射针头注入气体,以使薄板212和214与通道324和362的表面相互接合,从而在薄板212和214之间形成一个充气导管。然后,气体就可以从该充气导管流过,进入到芯体220的区域内并为该区域加压。通过与真空的组合作用,使其内部压力能够确保薄板212和214与模具300的各个部分相互接触,如图6C所示。

    当模具300进一步合拢时,隆起部分325和363将第一薄板212粘接到第二薄板214上,从而形成了周边粘接部分216。此外,隆起部分325和363上限定通道324和362界限的那些部分在构成上述充气导管的薄板212和214之间形成了粘接。

    在粘接操作的各个阶段,如上所述,下部插件330的位置随空腔321而变。最初,下部插件330的上表面延伸到隆起部分325的上方,如图6A所示。在将连接层232和234分别粘接到薄板212和214上的部分的过程中,下部插件330局部退回空腔321内。这样,模具弹簧323就会局部偏转并向上顶压,从而使薄板212和214、芯体220及连接层230处于挤压状态下,如图6B所示。接着,模具300继续合拢,而且下部插件330也会完全缩入空腔321内,如图6C所示。在该位置上,由于薄板212和214被挤在隆起部分325和363之间,这样就形成了周边粘接部分216。如上所述,在该阶段,还可通过将第一薄板212吸入周边凹槽331内而制成侧壁213。

    当完成粘接时,将模具300打开,然后将图7所示的粘接部件400取出并对其进行冷却。尽管薄板212和214在加热后的温度介于300至320华氏度,但是,冷却作用可将该温度降低至140至150华氏度之间,此时可将其从模具中取出。在对其做进一步冷却后,可通过充气针头和充气导管将流体240注入到芯体220的区域内。参照图7,充气导管被表示成260。接着,可通过将第一薄板212进一步粘接到第二薄板214上而将入口250封住。接下来,将第一薄板212和第二薄板214的多余部分除掉,从而制成了气囊200。作为一种替换,充气和除去多余材料的顺序可以倒置。作为该方法的最后一个步骤,可按照传统方式将气囊200安装到鞋底内。

    上面已经参照附图和多个实施例对本发明作出了说明。但是,实施例的目的仅在于提供一种用于实施本发明的实例,而不是对本发明的限制。本领域的技术人员应该知道:在由所附权利要求书限定的保护范围内,可对本发明作出多种变形和修改。

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本发明公开了一种用于制造一个充有流体的弹性气囊(200)结构的方法。该气囊包括两个由热塑性材料制成的薄板(212,214),这两个薄板被至少一个芯体(220)隔开,这种芯体由两个间隔一定距离并被多个连接部件(226)连接在一起的外层(232,234)构成。该气囊可通过在一个模具中将这些薄板粘接到芯体上、围绕芯体的周面将这些薄板粘接到一起并在薄板之间形成一个侧壁(213)的方式而制成。然后,将一种流。

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