本案是關于一種鞋用自動充氣墊系統，尤指一種以氣體泵進行充氣的鞋用自動充氣墊系統。

背景技術：

一般而言，大部分的傳統鞋類是以鞋帶作為松綁及固定足部的工具，然而，具有鞋帶的鞋類在穿著上會有許多問題。舉例來說，當于穿著活動的過程中造成鞋帶脫落，必須重新是緊鞋帶才能繼續活動，造成活動上的不便與時間的浪費。再者，穿著具有鞋帶的鞋類亦具有潛在的危險性。舉例來說，當鞋帶不慎松開時，容易造成他人踩踏而致絆倒，亦有可能被卷入自動電扶梯的縫隙、自行車鏈或摩托車腳栓等等，容易造成意外的發生。此外，長期穿著具有鞋帶的鞋類容易對足部施加過大的壓力，導致穿著者的不適。

少部分的傳統鞋類是以其他方式作為松綁及固定足部的工具，例如：魔鬼氈或襪套式鞋體，然魔鬼氈固定性不足、容易脫落，長時間使用會使魔鬼氈的氈粘性下降，造成活動上的不便，亦不適合運動用時穿著。襪套式鞋體對足部的固定性亦不足，且無法依據需求進行松緊調整，長時間的使用亦容易造成襪套式鞋體松弛，而無法滿足固定足部的需求。

另一方面，一般的傳統鞋類僅能依據足部長度對應尺寸進行選擇，然此并無法滿足每個人足部形狀的需求。當足部相對于所穿著鞋類的鞋身寬度過寬或過窄時，或者鞋身高度過高或過扁時，易造成足部的不適，于活動時更有可能造成傷害的發生。

有鑒于此，如何發展一種可改善前述已知技術的缺失，而研發出一種可適應個人足部形狀而調整，且可舒適地包覆固定足部的鞋用自動充氣墊系統，實為目前迫切需要解決的問題。

技術實現要素：

本案的主要目的在于提供一種鞋用自動充氣墊系統，其可應用于各種鞋類，并可使鞋用自動充氣墊系統的充氣墊進行充氣膨脹至與使用者的足緊密貼合，俾實現適應個人足部形狀而調整，且可舒適地包覆固定足部的穿著。

本案的另一主要目的在于提供一種鞋用自動充氣墊系統，其具有氣壓調節功能，可依據使用狀態自動調節內部的氣壓，可延長充氣墊使用壽命，亦可達到于最舒適的壓力下穿著鞋子。

為達上述目的，本案的一較廣義實施樣態為提供一種鞋用自動充氣墊系統，適用于鞋子，鞋子包含鞋體及底部，鞋體與底部相連接，以共同定義一穿置空間，以及與該穿置空間相連通的開口，鞋用自動充氣墊系統包含：充氣墊，設置于鞋體內；氣體通道，布設于充氣墊與鞋體之間，并與充氣墊相連通；氣體泵，與氣體通道相連通；重量傳感器，設置于底部；氣壓傳感器，設置于氣體通道中；以及控制模塊，與氣體泵、重量傳感器及氣壓傳感器電性連接；其中，當重量傳感器感測重量產生時，重量傳感器發送致能信號至控制模塊，控制模塊依據致能信號驅動氣體泵作動，使氣體經由氣體通道導入充氣墊中，使充氣墊填充氣體而產生膨脹，當氣壓傳感器感測到充氣墊部內部壓力高于特定的閥值區間時，氣壓傳感器發送禁能信號至控制模塊，控制模塊依據禁能信號控制氣體泵停止作動。

【附圖說明】

圖1A為本案較佳實施例的球鞋示意圖。

圖1B為本案較佳實施例的球鞋的結構拆解示意圖。

圖1C為本案較佳實施例的球鞋的透視示意圖。

圖2為本案較佳實施例的鞋用自動充氣墊系統的架構示意圖。

圖3A為本案較佳實施例的球鞋的剖面示意圖。

圖3B為本案較佳實施例的球鞋的穿戴初始狀態剖面示意圖。

圖3C為本案較佳實施例的球鞋的穿戴充氣狀態剖面示意圖。

圖4A及4B分別為本案較佳實施例的氣體泵于不同視角的分解結構示意圖。

圖5為圖4A及4B所示的壓電致動器的剖面結構示意圖。

圖6為圖4A及4B所示的氣體泵的剖面結構示意圖。

圖7A至7E為圖4A及4B所示的氣體泵作動的流程結構圖。

【具體實施方式】

體現本案特征與優點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的范圍，且其中的說明及圖示在本質上是當作說明之用，而非架構于限制本案。

請參閱圖1A及圖1B，圖1A為本案較佳實施例的球鞋示意圖，圖1B為本案較佳實施例的球鞋的結構拆解示意圖。如圖1A所示，本案的鞋用自動充氣墊系統1適用于各式鞋類，例如：球鞋、涼鞋或高跟鞋等等，但不以此為限。本實施例的鞋用自動充氣墊系統1是采應用于一球鞋2為例進行說明，該球鞋2包含鞋體21、底部22。如圖1B所示，底部22更具有鞋墊22a及鞋底22b，其中鞋體21與底部22的鞋底22b相連接，并定義出穿置空間23及開口24，鞋墊22a對應設置于穿置空間23中，并與鞋底22b相連接，是以鞋墊22a的型態大致與鞋底22b相同，惟其輪廓略小于鞋底22b，且鞋墊22a及鞋底22b之外觀型態、厚度等是可依照實際施作情形而任施變化。使用者的足部可經由鞋體21的開口24以套入或脫離球鞋2，且當使用者的足部經開口24套入球鞋2內部時，則可容置于穿置空間23中。

請繼續參閱圖1B至圖1C，圖1C為本案較佳實施例的球鞋的透視示意圖。如圖所示，鞋用自動充氣墊系統1包含充氣墊11、氣體泵12、氣體通道13、重量傳感器14、氣壓傳感器15等結構，但不以此為限，其中充氣墊11是為可借由填充氣體而產生膨脹的結構，并設置于球鞋2的鞋體21內。氣體通道13是由多個中空軟管所相連接構成，但不以此為限，且氣體通道13布設于充氣墊11與鞋體21之間，并與充氣墊11相連通，用以供氣體流通并傳輸。且于本實施例中，充氣墊11是可為但不限為一體成形的可充氣膨脹的結構，且充氣墊11的一表面是可包含有多個充氣墊孔洞(未圖示)。氣體通道13亦包含有多個氣體通道孔洞(未圖示)，且氣體通道13的氣體通道孔洞的數量、大小及位置皆對應于充氣墊11的多個充氣墊孔洞，借由氣體通道孔洞及充氣墊孔洞接合定位并連通氣體通道13及充氣墊11，俾實現氣體通道13及充氣墊11之間的氣體流通。

如圖1B及圖1C所示，氣體泵12是與氣體通道13相連通，用以將氣體導入氣體通道13中。于本實施例中，重量傳感器14是埋設于球鞋2的鞋墊22a與鞋底22b之間，但不以此為限，其是用以感測重量，并可依據所感測的重量發送出一信號。以及，氣壓傳感器15是設置于氣體通道13中，但不以此為限，用以感測充氣墊2內部的氣壓，并同樣可依據所感測的氣壓發送出一信號。于本實施例中，當鞋用自動充氣墊系統1設置于球鞋2內時，則如圖1C所示，借由氣體泵12的充氣作動，使氣體打入氣體通道13內，并使充氣墊11膨脹并包覆使用者的足部，以提供足夠的支撐性及保護性，更能依據使用者的足部形狀進行調整，以增加舒適感。

請續參閱圖2，圖2為本案較佳實施例的鞋用自動充氣墊系統的控制系統的架構示意圖。于本實施例中，鞋用自動充氣墊系統1更具有控制系統，控制系統是包含控制模塊16、電池17及釋放閥18，其中控制模塊16是分別與氣體泵12、重量傳感器14、氣壓傳感器15及釋放閥18電性連接，并分別接收重量傳感器14及氣壓傳感器15所發出的信號，并依據所接收的信號控制氣體泵12驅動或停止，且當控制系統的控制模塊16驅動氣體泵12作動后，氣體泵12會將氣體打入氣體通道13中，再導入充氣墊11內，并透過設置于氣體通道13內的壓力傳感器15監測其內部的氣體壓力，并于高于或低于一特定的閥值區間時傳送禁能信號或致能信號至控制單元16，以再次驅動或停止氣體泵12的作動。另，釋放閥18是為一壓力調節機構，其是設置于鞋體21之外部(如圖1A所示)，且其是與控制模塊16電連接，是以當控制模塊16接獲重力傳感器14所傳送的泄壓信號時，則其可對應控制釋放閥18進行卸壓動作。至于控制模塊16所設置的位置，其是設置于鞋體21之內側，例如可設置于鄰近釋放閥18之內側、或是鄰設于氣體泵12，均不以此為限。電池17是可為但不限為鋰電池或水銀電池，用以提供電源至控制模塊16，其所設置的位置亦同樣設置于鞋體21之內側，且亦可鄰設于釋放閥18之內側或其他適合的位置，亦不以此為限。

請同時參閱圖2至圖3C，圖3A為本案較佳實施例的球鞋的剖面示意圖，圖3B為本案較佳實施例的球鞋的穿戴初始狀態剖面示意圖，以及圖3C為本案較佳實施例的球鞋的穿戴充氣狀態剖面示意圖。如圖3A所示，于本實施例中，當鞋用自動充氣墊系統1的壓力傳感器14未感測到重量時，即為使用者未穿著球鞋2時的狀態，充氣墊11是為未充氣膨脹的狀態，且鞋體21內部的穿置空間23亦較大。接著，如圖3B所示，當鞋用自動充氣墊系統1的壓力傳感器14感測到一重量產生時，即為使用者的足部穿戴套入球鞋2內時，重量傳感器14因該重量而發送一致能信號至控制模塊16，控制模塊16即依據所接收的致能信號驅動氣體泵12作動，使氣體經由氣體通道13導入充氣墊11中，并使充氣墊11填充氣體而產生膨脹并與足部貼合，即如圖3C所示，此時鞋體21內部的穿置空間23即被使用者的足部及膨脹后的充氣墊11所填滿，透過充氣墊11的膨脹，借以滿足各種不同足部形狀的需求，且可舒適地包覆固定使用者的足部。此外，當氣體泵12驅動并對氣墊11進行填充氣體時，控制模塊16亦控制氣壓傳感器15對充氣墊11之內部的氣壓進行感測，是以，當氣壓傳感器15感測到充氣墊11內部壓力已高于一特定的閥值區間時，氣壓傳感器15則會發送一禁能信號至控制模塊16，控制模塊16即可依據禁能信號控制氣體泵12停止作動，以避免使充氣墊11壓力過大造成使用者足部不適，當然，若檢測充氣墊11之內部壓力是低于此特定的閥值區間時，則壓力傳感器15亦會發送一致能信號至控制模塊16，則控制模塊16可依據此致能信號再次驅動氣體泵12進行作動。借此氣壓傳感器15的檢測調控，而可智慧性地調整充氣墊11的膨脹程度，亦可實現舒適、安全的穿著。

此外，本實施例的鞋用自動充氣墊系統1更具有氣壓調節功能。如第1A、1B圖及圖2所示，本實施例的鞋用自動充氣墊系統1包含釋放閥18，其是為但不限為一可開關的閥門結構，設置于球鞋的鞋體21之外部。且如圖1B所示，可見氣體通道13更包含釋放閥開口13a，其是與釋放閥18對應設置并相連通。且如前所述，釋放閥18是與控制模塊16電性連接，用以將充氣墊11內的氣體通過氣體通道13由釋放閥18釋放至球鞋2之外部。是以，當使用者穿著球鞋2的過程中，若重量傳感器14感測到重量減輕或重量消失時，即為使用者于坐姿狀態或開始將球鞋2脫下時，重量傳感器14便發送禁能信號以及泄壓信號至控制模塊16，控制模塊16接收該禁能信號及泄壓信號后，依據該禁能信號控制氣體泵12停止做動，同時更會依據該泄壓信號驅動釋放閥18開啟，使已充氣膨脹的充氣墊11內部的至少部分氣體經由釋放閥18釋放至球鞋2之外部。借此，鞋用自動充氣墊系統1可依據使用狀態自動地且智能地調節其內部的氣壓，可避免充氣墊11長時間處于充氣狀態而導致使用壽命減短，亦可供使用者于最舒適的狀態下穿著球鞋2。

于另一些實施例中，釋放閥18是亦可為一旋鈕(未圖示)，但不以此為限。釋放閥18是借由手動方式致動，透過旋緊或旋開該旋鈕，以使釋放閥18開啟或關閉。借此，使用者可透過旋鈕進行鞋用自動充氣墊系統1之內部氣壓調節，依據使用者的需求將該旋鈕旋開，使釋放閥18開起并連通至球鞋2之外部，并使充氣墊11內部的氣體進行釋放；并于調整至適當的壓力后，透過再次旋緊該旋鈕以關閉使釋放閥18，避免氣體過度釋放而導致壓力不足。借此旋鈕的設置，使充氣膨脹充氣墊11可緊密貼合于使用者足部且不至于過度緊繃，俾實現使使用者于最舒適的狀態下穿著球鞋2。

第4A及4B圖分別為本案較佳實施例的氣體泵于不同視角的分解結構示意圖，圖5為第4A及4B圖所示的壓電致動器的剖面結構示意圖，以及圖6為第4A及4B圖所示的氣體泵的剖面結構示意圖。如第4A、4B、5及6圖所示，氣體泵12是為一壓電致動氣體泵，且包括進氣板121、共振片122、壓電致動器123、絕緣片124a、124b及導電片125等結構，其中壓電致動器123是對應于共振片122而設置，并使進氣板121、共振片122、壓電致動器123、絕緣片124a、導電片125及另一絕緣片124b等依序堆疊設置，其組裝完成的剖面圖是如圖6所示。

于本實施例中，進氣板121具有至少一進氣孔121a，其中進氣孔121a的數量以4個為較佳，但不以此為限。進氣孔121a是貫穿進氣板121，用以供氣體自裝置外順應大氣壓力的作用而自該至少一進氣孔121a流入氣體泵12的中。進氣板121上具有至少一匯流排孔121b，用以與進氣板121另一表面的該至少一進氣孔121a對應設置。于匯流排孔121b的中心交流處是具有中心凹部121c，且中心凹部121c是與匯流排孔121b相連通，借此可將自該至少一進氣孔121a進入匯流排孔121b的氣體引導并匯流集中至中心凹部121c，以實現氣體傳遞。于本實施例中，進氣板121具有一體成型的進氣孔121a、匯流排孔121b及中心凹部121c，且于中心凹部121c處即對應形成一匯流氣體的匯流腔室，以供氣體暫存。于一些實施例中，進氣板121的材質可為例如但不限于不銹鋼材質所構成。于另一些實施例中，由該中心凹部121c處所構成的匯流腔室的深度與匯流排孔121b的深度相同，但不以此為限。共振片122是由一可撓性材質所構成，但不以此為限，且于共振片122上具有一中空孔洞122c，是對應于進氣板121的中心凹部121c而設置，以使氣體流通。于另一些實施例中，共振片122是可由一銅材質所構成，但不以此為限。

壓電致動器123是由一懸浮板1231、一外框1232、至少一支架1233以及一壓電片1234所共同組裝而成，其中，該壓電片1234貼附于懸浮板1231的第一表面1231c，用以施加電壓產生形變以驅動該懸浮板1231彎曲振動，以及該至少一支架1233是連接于懸浮板1231以及外框1232之間，于本實施例中，該支架1233是連接設置于懸浮板1231與外框1232之間，其兩端點是分別連接于外框1232、懸浮板1231，以提供彈性支撐，且于支架1233、懸浮板1231及外框1232之間更具有至少一空隙1235，該至少一空隙1235是與氣體通道13相連通，用以供氣體流通。應強調的是，懸浮板1231、外框1232以及支架1233的型態及數量不以前述實施例為限，且可依實際應用需求變化。另外，外框1232是環繞設置于懸浮板1231之外側，且具有一向外凸設的導電接腳1232c，用以供電連接的用，但不以此為限。

懸浮板1231是為一階梯面的結構(如圖5所示)，意即于懸浮板1231的第二表面1231b更具有一凸部1231a，該凸部1231a可為但不限為一圓形凸起結構。懸浮板1231的凸部1231a是與外框1232的第二表面1232a共平面，且懸浮板1231的第二表面1231b及支架1233的第二表面1233a亦為共平面，且該懸浮板1231的凸部1231a及外框1232的第二表面1232a與懸浮板1231的第二表面1231b及支架1233的第二表面1233a之間是具有一特定深度。懸浮板1231的第一表面1231c，其與外框1232的第一表面1232b及支架1233的第一表面1233b為平整的共平面結構，而壓電片1234則貼附于此平整的懸浮板1231的第一表面1231c處。于另一些實施例中，懸浮板1231的型態亦可為一雙面平整的板狀正方形結構，并不以此為限，可依照實際施作情形而任施變化。于一些實施例中，懸浮板1231、支架1233以及外框1232是可為一體成型的結構，且可由一金屬板所構成，例如但不限于不銹鋼材質所構成。又于另一些實施例中，壓電片1234的邊長是小于該懸浮板1231的邊長。再于另一些實施例中，壓電片1234的邊長是等于懸浮板1231的邊長，且同樣設計為與懸浮板1231相對應的正方形板狀結構，但并不以此為限。

于本實施例中，如圖4A所示，氣體泵12的絕緣片124a、導電片125及另一絕緣片124b是依序對應設置于壓電致動器123之下，且其形態大致上對應于壓電致動器123之外框1232的形態。于一些實施例中，絕緣片124a、124b是由絕緣材質所構成，例如但不限于塑膠，俾提供絕緣功能。于另一些實施例中，導電片125可由導電材質所構成，例如但不限于金屬材質，以提供電導通功能。于本實施例中，導電片125上亦可設置一導電接腳125a，以實現電導通功能。

于本實施例中，如圖6所示，氣體泵12是依序由進氣板121、共振片122、壓電致動器123、絕緣片124a、導電片125及另一絕緣片124b等堆疊而成，且于共振片122與壓電致動器123之間是具有一間隙h，于本實施例中，是于共振片122及壓電致動器123之外框1232周緣之間的間隙h中填入一填充材質，例如但不限于導電膠，以使共振片122與壓電致動器123的懸浮板1231的凸部1231a之間可維持該間隙h的深度，進而可導引氣流更迅速地流動，且因懸浮板1231的凸部1231a與共振片122保持適當距離使彼此接觸干涉減少，促使噪音產生可被降低。于另一些實施例中，亦可借由加高壓電致動器123之外框1232的高度，以使其與共振片122組裝時增加一間隙，但不以此為限。

于本實施例中，當進氣板121、共振片122與壓電致動器123依序對應組裝后，于共振片122具有一可動部122a及一固定部122b，可動部122a處可與其上的進氣板121共同形成一匯流氣體的腔室，且在共振片122與壓電致動器123之間更形成一第一腔室120，用以暫存氣體，且第一腔室120是透過共振片122的中空孔洞122c而與進氣板121的中心凹部121c處的腔室相連通，且第一腔室120的兩側則由壓電致動器123的支架1233之間的空隙1235而與氣體通道13相連通。

第7A至7E圖為第4A及4B圖所示的氣體泵作動的流程結構圖。請參閱圖6、圖7A至圖7E，本案的氣體泵的作動流程簡述如下。當氣體泵12進行作動時，壓電致動器123受電壓致動而以支架1233為支點，進行垂直方向的往復式振動。如圖7A所示，當壓電致動器123受電壓致動而向下振動時，由于共振片122是為輕、薄的片狀結構，是以當壓電致動器123振動時，共振片122亦會隨的共振而進行垂直的往復式振動，即為共振片122對應中心凹部121c的部分亦會隨的彎曲振動形變，即該對應中心凹部121c的部分是為共振片122的可動部122a，是以當壓電致動器123向下彎曲振動時，此時共振片122對應中心凹部121c的可動部122a會因氣體的帶入及推壓以及壓電致動器123振動的帶動，而隨著壓電致動器123向下彎曲振動形變，則氣體由進氣板121上的至少一進氣孔121a進入，并透過至少一匯流排孔121b以匯集到中央的中心凹部121c處，再經由共振片122上與中心凹部121c對應設置的中空孔洞122c向下流入至第一腔室120中。其后，由于受壓電致動器123振動的帶動，共振片122亦會隨的共振而進行垂直的往復式振動，如圖7B所示，此時共振片122的可動部122a亦隨的向下振動，并貼附抵觸于壓電致動器123的懸浮板1231的凸部1231a上，使懸浮板1231的凸部1231a以外的區域與共振片122兩側的固定部122b之間的匯流腔室的間距不會變小，并借由此共振片122的形變，以壓縮第一腔室120的體積，并關閉第一腔室120中間流通空間，促使其內的氣體推擠向兩側流動，進而經過壓電致動器123的支架1233之間的空隙1235而向下穿越流動。之后，如圖7C所示，共振片122的可動部122a向上彎曲振動形變，而回復至初始位置，且壓電致動器123受電壓驅動以向上振動，如此同樣擠壓第一腔室120的體積，惟此時由于壓電致動器123是向上抬升，因而使得第一腔室120內的氣體會朝兩側流動，而氣體持續地自進氣板121上的至少一進氣孔121a進入，再流入中心凹部121c所形成的腔室中。之后，如圖7D所示，該共振片122受壓電致動器123向上抬升的振動而共振向上，此時共振片122的可動部122a亦隨的向上振動，進而減緩氣體持續地自進氣板121上的至少一進氣孔121a進入，再流入中心凹部121c所形成的腔室中。最后，如圖7E所示，共振片122的可動部122a亦回復至初始位置，由此實施態樣可知，當共振片122進行垂直的往復式振動時，是可由其與壓電致動器123之間的間隙h以增加其垂直位移的最大距離，換句話說，于該兩結構之間設置間隙h可使共振片122于共振時可產生更大幅度的上下位移。是以，在經此氣體泵12的流道設計中產生壓力梯度，使氣體高速流動，并透過流道進出方向的阻抗差異，將氣體由吸入端傳輸至排出端，以完成氣體輸送作業，即使在排出端有氣壓的狀態下，仍有能力持續將氣體推入氣體通道13，并可達到靜音的效果，如此重復第7A至7E圖的氣體泵12作動，即可使氣體泵12產生一由外向內的氣體傳輸。

承上所述，透過上述氣體泵12的作動，將氣體導入氣體通道13，使所導入氣體流入充氣墊11中，并使充氣墊11充氣膨脹至貼合使者足部表面，借此以使球鞋2可緊密、穩固地貼附于使用者的足部，進而提供足夠的支撐性及保護性，達到安全、舒適的穿著。

綜上所述，本案提供一種鞋用自動充氣墊系統，其可應用于球鞋，借由使用者的足部對鞋用自動充氣墊系統的重量傳感器施予重力，使鞋用自動充氣墊系統對充氣墊自動且智能地進行充氣，并使充氣墊膨脹至與使用者的足緊密貼合并固定，俾可因應個人足部形狀而調整，且可舒適地包覆固定足部，同時提供充足的支撐性及保護性。此外，鞋用自動充氣墊系統更具有氣壓調節功能，其可依據使用狀態自動且智能地調節內部的氣壓，不僅可延長充氣墊使用壽命，亦可供使用者于最舒適的壓力下穿著球鞋。此外，使用者亦可自行手動調整充氣墊之內部壓力，以提供更便利的操作性及更廣泛的應用性。

本案得由熟知此技術的人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利范圍所欲保護者。

【符號說明】

1：鞋用自動充氣墊系統

11：充氣墊

12：氣體泵

120：第一腔室

121：導流板

121a：導流孔

121b：匯流排孔

121c：中心凹部

122：共振片

122a：可動部

122b：固定部

122c：中空孔洞

123：壓電致動器

1231：懸浮板

1231a：凸部

1231b：第二表面

1231c：第一表面

1232：外框

1232a：第二表面

1232b：第一表面

1232c：導電接腳

1233：支架

1233a：第二表面

1233b：第一表面

1234：壓電片

1235：空隙

124a、124b：絕緣片

125：導電片

125a：導電接腳

13：氣體通道

13a：釋放閥開口

14：重量傳感器

15：氣壓傳感器

16：控制模塊

17：電池

18：釋放閥

2：球鞋

21：鞋體

22：底部

22a：鞋墊

22b：鞋底

23：穿置空間

24：開口