JP4368038B2 - 靴 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は靴全般、特に運動靴に関するものである。本発明は特に、ソール部分に配置したプレートを有する短距離走用の靴に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
陸上競技、特に短距離走のための運動靴は、正反対の要求を満たさなければならない。一方で靴は、短距離走中に選手の速い動きをできるだけ防げないように極めて軽量でなければならない。靴の重さが30ｇ減少すると、走行中のエネルギー消費が0.3％減少するという事実から軽量構造が重要であるのがわかる。もう一方で靴は、走行中に足を十分に支持し誘導できるように、変形に対して充分な安定性を有さなければならない。
【０００３】
短距離走用の靴の構造のさらなる目的は、運動の過程において靴によってエネルギーを弾性的に蓄えることである。それぞれの着地の段階中、靴は母指球およびつま先とともに、ローリング動作（rolling-off：ソールが地面に接してから地面を離れるまで、ローラを転がすように靴の地面との接触点が前方に移動するような動作）によって足前部で変形している。続いてつま先で地面を押して離れる間に、足はまっすぐになり、靴はまっすぐな元の形に戻る。この過程は走行中、一歩毎に繰り返される。
【０００４】
従って、一般に使われている普通の運動靴の足前部に形どられた材料の層の集合体と対照的に、従来技術では、靴の変形に必要なエネルギーを弾性的に蓄えるために、短距離走用の靴の足前部に、中央および足後部にまで延在する平らで曲がりやすい弾性プレートを備えることが提案された。一歩の周期において、このプレートはローリング動作段階中、長手方向に曲がり、次に地面を離れる時に元の形に弾性的に跳ね返り、その結果、短距離走者の運動の過程を助ける。
【０００５】
そのような曲がりやすい弾性プレートの一例が、米国特許第5052130号に開示されている。そこに開示されている炭素繊維の実質的に平らなプレートは、長手方向に大きい曲げ剛性を有している。そのプレートは、足前部ではソールの全幅を占めているが、足後部では非常に狭くなっており、エネルギー蓄積に加えて、最初の接地の際に粘性材料によって靴に生じた振動を良好に減衰させる。
【０００６】
曲がりやすい弾性プレートの更なる例が、ヨーロッパ特許第0272082号に開示されている。ここでもまた、平らなプレートは実質的に靴の全長にわたって延在している。好ましくは、（追加の）減衰材料が、かかとの接地の際に足にかかる応力を減少させるために足後部に備えられる。
【０００７】
しかしながら、上述した従来技術に従う短距離走用の靴には、弾性プレートの弾性力が、地面を離れる際、足全体に不十分にしか伝わらないという欠点がある。特にかかと部分は、そこに備えつけられたより柔らかい材料のために、全体の過程に含めるには不十分でしかない。プレート自体は与えられたエネルギーを弾性的に、すなわち、少しの損失もなく蓄えるが、意図された効果は一部しか達成されない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、靴、特に、運動選手の運動の過程を補助するために、跳ね返る時に足全体を前方に効果的に押し出す曲がりやすい弾性プレートを備えた短距離走用の靴を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は靴に関し、特に、ソール部分にプレートを備えた短距離走用の靴であってそのプレートが、実質的にソールの全長にわたって延在し、長手方向においてプレートが弾性的に曲がることを可能にするため足前部で実質的に平らな形であり、足後部で３次元的に足を包むことを特徴とする靴に関する。
【００１０】
プレート（以下スプリントプレートという）は実質的に靴の全長に延在しているので、その剛性が絶えず靴の弾性特性を決定する。足前部における平らな形は、ローリング動作段階中のそれぞれのステップの際に変形し、地面を離れる際に平らな元の形に弾性的に跳ね返る“板ばね”のように作用する。スプリントプレートの足前部の弾性は、“板ばね”の変形に使われたエネルギーを実質的に少しの損失もなく確実に取り戻す。
【００１１】
足前部の弾性特性は広い範囲で変化しても良い。好ましくは、足前部は40Ｎ/mmから120Ｎ/mm（ASTM790に従って測定した）までの範囲の剛性を有する。好ましくはエネルギー損失は最大でも蓄えたエネルギーの5％を超えない。
【００１２】
プレートの足後部は、本発明によれば全く異なる目的を有する。短距離走者の足は３次元に包まれているので、プレートのこの部分は比較的に堅く、従って、カタパルトの腕のように、プレートの跳ね返りを少しの損失もなくかかとを含む足全体に伝える。運動選手は短距離走中、かかとを接地させずに足前部のみで走るので、従来技術において強調されている足後部での減衰は短距離走用の靴では必要ではない。
【００１３】
好ましくは、スプリントプレートは足後部に、ボウルのように足を包むヒールカップを有する。従って、足は内側あるいは体側側への回転に対して効果的に支持され、足およびひざの関節が損傷を受ける危険が減る。
【００１４】
より好ましい実施の形態によれば、走行中足を前方に向けるために、ヒールカップの下にくさびあるいはリブ状隆起部分を配置する。これにより、かかとを接地せずに足前部で走ることが容易になる。
【００１５】
例えば、普通の歩行中など足後部が地面に接する場合、好ましくは追加の減衰要素をヒールカップの下に配置する。この追加の減衰要素は好ましくは足後部のくさびのような隆起部分のまわりに蹄鉄のように延在する。したがって、この減衰要素もまた、かかとが少し斜めに接地する際、効果的である。
【００１６】
本発明のさらに好ましい実施の形態によれば、スプリントプレートの足前部および足後部は異なった材料特性を有する別々の部分であり、それらは好ましくはしっかりと結合され、さらに好ましくは対応してかみ合う多数の突起および凹部または穴によってしっかりと結合される。
【００１７】
好ましくは、足前部の剛性は足後部の剛性より大きい。従って、一方で足前部の“板ばね”作用は確実になるが、同時に本発明に従う靴の快適さは、より柔らかくそれゆえにより快適な足後部によって改善される。
【００１８】
足、特につま先の選択的な支持は、複数の個々の延長部分を有する足前部によってさらに改良される。しかしながら、個々の延長部分はスプリントプレートの弾性曲げ特性を失わずに、つま先の独立した動きを可能にする。
【００１９】
特に利点のある実施の形態においては、足前部は、所望の剛性を達成するために炭素繊維複合材料を含有する。この材料は、優れた弾性特性と軽量を兼ね備える。
【００２０】
本発明によるスプリントプレートは、好ましくはアウトソールの対応する凹部の中に、アウトソールの上のミッドソールとして配置される。アウトソールの材料は、好ましくはプレートの足前部および足後部の材料より柔らかい。
【００２１】
本発明のさらなるより好ましい改良は、従属項の内容である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明を添付の図面に基づいてさらに詳細に説明する。
【００２３】
図１において、本発明による運動靴は足の底の部分に配置されるスプリントプレートを有する。単純にするために、好ましい減衰要素１０とともに、スプリントプレート１のみを図1から図4に示している。靴のソール部分の中での正確な配置は、図5から図7に基づいて、以下でさらに詳しく記述する。
【００２４】
図1には、平らな足前部2を有するスプリントプレート1が示されている。この部分は約1mmの厚さを有し、これは使用した材料により異なってもよい。スプリントプレートの材料は、好ましくは樹脂のマトリックスに埋め込まれた炭素繊維の複合材料である。ケブラーまたはガラス繊維も使用できる。これらの材料は高い剛性および少ないエネルギー損失と軽量を兼ね備えている。さらに、ばねスチールや他の弾性合金も使用できる。ペバックス（Pebax）やハイトレル（Hytrel）のようなプラスチック材料は、射出成形による製造においては利点があるが、必要な弾性特性は繊維による追加の補強でしか得られない。
【００２５】
原型では足前部２は少し曲がっているだけである。しかしながら、ステップのローリング動作段階中、足前部２は図１の２つの矢印に示されるように変形する。この変形はスプリントプレート１の足前部２の内部に張力を引き起こす、すなわち、たわみに必要なエネルギーが蓄えられる。足（図示せず）が伸びると、足前部２は図１に示される元の形に弾性的に跳ね返ることによって、蓄えられたエネルギーを解放し、それによってつま先が地面を蹴るのを補助する。
【００２６】
図１から図７に示される実施の形態では、スプリントプレート１は靴の全長だけでなく、好ましくは足前部２および足後部２’の全幅にも広がる。しかしながら、靴の全長にわたる曲げ特性が実質的にスプリントプレートの剛性によって決定されることが確実な限り、より狭いあるいは穴の設けられた実施の形態も可能である（例えば図１０を参照）。
【００２７】
エネルギーの蓄積と解放によって運動選手の動きを大いに助けるために、足前部２のスプリントプレート１の剛性が、靴の残りの部分の（非弾性）変形が関連しないように十分であることが必要である。他方、足前部２は硬すぎてはならない、なぜならこの場合走行中の運動選手の動きが防げられるからである。研究によって、40N/mmから120N/mmまでの範囲の好ましい剛性が最も良い結果を生じることが示された。
【００２８】
上述の数値はASTM790により剛性を測定するために、図8に示されている試験装置300によって測定した。この目的のために、長さ250mmで幅50mmのサンプルプレート200を、80mm離れた２つの支持点310に対照的におき、次にプレートの中心に作用する垂直の力でたわませる（図８の垂直の矢印）。後に靴に使用するのに十分な安定性を達成するために、サンプルプレートの好ましいたわみは最小で12mmである。検力計はサンプルプレートのたわみを、加わった力に依存して測定することができる。剛性は、直線範囲、すなわち小さいたわみ範囲においてこのように測定された曲線の勾配として得られる。
【００２９】
本発明によるスプリントプレートへのサンプル材料の使用にさらに重要な基準は、弾性、すなわち、サンプルプレートのたわみに必要なエネルギーのどれだけが、プレートが元の形に跳ね返る時に取り戻せるかどうかである。図９は、100N/mmの剛性を有するサンプルプレートの例示的なヒステリシス（履歴現象）曲線を示している。この目的のために、測定サイクルが1周期200ミリ秒で、上述の測定試験装置（図8）を使ってプレートの周期的なたわみと跳ね返りにおける力を測定した。曲線の下の全面積は全蓄積エネルギーに対応しているのに対し、上と下の曲線の間の違い、すなわち二つの線で囲まれた範囲は、サンプルプレートがたわんだ時の弾性エネルギーの損失を測定する。例で示されたエネルギー損失は蓄えられたエネルギーの4.6％であった。足前部に使用するには、本発明によるスプリントプレートのエネルギー損失は5％未満が好ましい。
【００３０】
図１から図４に示されているように、スプリントプレート１の足後部２’は平らでなく、運動選手の足を包むために３次元形状をしている。好ましくはヒールカップ３が足後部の上に配置され、ボウルのように３方向で運動選手のかかとを包む。それによりかかとだけでなく土踏まずも、確実に支持される。
【００３１】
足がヒールカップ３によって完全に包まれている図示した好ましい実施の形態に加えて、さらに靴を軽くするために、３次元形状を足後部２’の部分にだけ配置することも考えられる。しかしながら、スプリントプレート１の足後部２’により、靴がこの部分で実質的に変形できないが、足前部の上述の弾性たわみの跳返り動作が少しの損失もなく運動選手のかかとにも伝わるということは重要である。
【００３２】
さらに好ましい実施の形態によると、くさびあるいはリブ状隆起部分４は、ヒールカップの下に設けられ、好ましくはスプリントプレート１と一体に形成され、同じ材料から成る。このようにして、２つの目的が達成される：第一に運動選手は自動的に所望の前傾姿勢になる。このことは足前部２で速く走るために必要である。第二に、くさびのような隆起部分４は、靴の製造において靴型によって普通に起こる足前部２の上向きの湾曲の少なくとも一部を補正する。従って足前部２は、元型（図１参照）ではより大きい変形範囲が弾性変形に利用できるように、ほとんど平らである。
【００３３】
好ましくは、減衰要素１０をくさびのような隆起部分４に加えてヒールカップ３の下に備えつける。減衰要素は、運動選手が足前部２で走るだけでなくかかとでの走行に切り替える場合に、かかとと地面の間の接触を和らげる。同時に、スプリントプレート１を損傷から守る。減衰要素は多くの方法でくさびのような隆起部分４と結合できる。さらに、くさびのような隆起部分４を完全に減衰材料に取り換えることもできる。図１から図４に示されている好ましい実施の形態では、くさびのような隆起部分４は、好ましくは蹄鉄のような減衰要素１０が配置される（図３および図４参照）約１ｃｍの段が形成されるように、足後部のスプリントプレート１の部分に関して３つの外面全てが内側にへこんでいる。この形により、足が少し傾くと、かかとの接地も和らげられる。減衰要素１０は好ましくはＥＶＡ(エチレン−ビニレン−アセテート)などのような普通の減衰材料から作製され、靴の形および／または色により外側のデザインに影響を与える多くの様々な可能性を提供する。
【００３４】
図５は、本発明による靴の好ましい実施の形態を示している。甲革３０（シャフト）の下にソール部分を配置し、ソールの中に本発明によるスプリントプレート１を組み込む。図５および図７の側面図では、ヒールカップ３および追加の減衰要素１０だけが示されている。好ましい実施の形態において、甲革３０は、靴の後部でヒールカップ３の内側に固定され(例えば接着剤によって)、比較的堅いスプリントプレート１に直接接触しないように足を保護して、より快適にする。好ましい実施の形態による靴の前部において、スプリントプレート１のまわりの側面に延在し、プレートの下側に固定された靴の甲革材料の補強材３１が設けられている（図６参照）。
【００３５】
図６から分かるように、追加の支持体または枠２０をスプリントプレート１の足前部２の下に配置する。この支持体は、例えば図示されたねじが切られたびょうのような断面要素２１を取り付けるのに役立つ。スプリントプレート１（上記参照）に使う材料によって、断面要素２１もスプリントプレートの足前部２に直接組み込んでもよい。支持体２０は好ましくは、靴の剛性に影響しないように、比較的柔らかく軽量のプラスチック材料から作製される。もし断面要素２１を足後部にも配置するなら、対応する支持体（図示せず）を足後部に配置するかあるいは支持体２０を所望の位置まで後方にのばす。
【００３６】
既述の好ましい実施の形態では、スプリントプレート１は（支持体２０は別として）靴の外側のランニングソールを構成する。しかしながら、これは可能性の１つにすぎない。スプリントプレートはランニングソールの上、あるいはもし軽量のために連続的なソールを配置しないなら、いくつかの分離したソール要素の上に配置してもよい。最も好ましくは、スプリントプレートは走者の足にできるだけ近く配置する。ソールあるいはいくつかの層の集合体を使うなら、スプリントプレート１をミッドソールあるいは中敷として配置することが可能である。しかしながら、他の層は本発明による足前部の弾性および剛性に影響してはならない。あるいは、上記の特性はたった１つのソールの層でなく、いくつかの層の組合せによって達成してもよい。
【００３７】
本発明によるスプリントプレートのさらに好ましい実施の形態が図１０に示されている。この場合にはスプリントプレート１は足前部１０２および足後部１０２’の２つの部分からなり、１０２および１０２’において複数の突起１１０および穴１１１によって相互にしっかりと連結される（逆もまた同じ）。さらに２つの部分１０２および１０２’は、代わりにあるいは追加に、お互いに接着されて機械的に安定したスプリントプレート１を構成し、弾性的に曲がる際の上向きの機械的な応力に弾性的に抵抗する。
【００３８】
足前部１０２および足後部１０２’に分離したことによって、製造費をあまり増やさずに、それぞれの部分を走行中の所望の作用に合わせることが可能になる。実質的に平らな足前部１０２は弾性エネルギーを蓄えるように設計されているのに対し、かかと部分自体は、ほんの少し変形しており、足を誘導するのにより役立つ。
【００３９】
従って、上述の実施の形態の場合のように、足前部１０２は比較的堅い。しかしながら、下からだけでなく横および後ろからも足に接する、スプリントプレートの足後部１０２’には、それほど剛性ではない材料を使う。従って、より快適に足を誘導できる。
【００４０】
足のつま先を選択的に支持するために、好ましくは別々に弾性的に変形できる４つの延長部分１１２をスプリントプレート１の足前部の端に配置する。さらに、延長部分１１２の間に作られた切れ目は好ましくは、スプリントプレート１を入れるために凹部２２０を有する付加的なアウトソール２００の隆起部分でふさぐ。スプリントプレート１の曲げ弾性が実質的に少しの損失もなくアウトソール２００に伝わるように、凹部２２０はスプリントプレート１とアウトソール２００の間の直接的な機械的相互作用を確実にする。この目的のために、アウトソールの材料は好ましくは、スプリントプレート１の足前部１０２および足後部１０２’のどちらの材料よりも柔らかい。アウトソールの典型的な材料は、軽量と優れた減衰特性を兼ね備えるＥＶＡ発泡材である。
【００４１】
アウトソール２００は、本発明による靴が地面に接する時に減衰を提供し(第１の実施の形態における蹄鉄のような減衰要素１０と同じように)、追加の断面要素（図示せず）によって靴のグリップを改善する。
【００４２】
風通しをよくするため、スプリントプレート１の足前部１０２および足後部１０２’だけでなくアウトソール２００にも、靴の内部へ空気を循環させるために穴２３０を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスプリントプレートの第1の好ましい実施の形態の側面図
【図２】好ましい追加の減衰要素を有する図1の実施の形態の下からの斜視図
【図３】図2の線III−IIIを通る断面図
【図４】減衰要素を取り除いた図2の図
【図５】スプリントプレートを有する本発明による運動靴の図１から図４までの好ましい実施の形態の側面図
【図６】図5の運動靴の下からの図
【図７】図5の靴の反対側の側面図
【図８】本発明によるスプリントプレートの足前部のサンプルプレートの剛性を測定するためのASTM790による試験装置を示す図
【図９】変形中のエネルギー損失を測定するためのサンプルプレートの例示的なヒステリシス曲線のグラフ
【図１０】２つの部分のスプリントプレートおよびスプリントプレートの下に配置されたアウトソールを示す第２の好ましい実施の形態の斜視図
【符号の説明】
１ スプリントプレート
２ 足前部
２’ 足後部
３ ヒールカップ
４ リブ状隆起部分
１０ 減衰要素
２０ 支持体
２１ 波形要素
１０２ 足前部
１０２’ 足後部
１１０ 突起
１１１ 凹部
１１２ 延長部分
２００ アウトソール
２２０ 凹部
２３０ 穴

Claims (18)

1. ソール部分にプレートを配置した靴であって、前記プレートが、実質的にソール部分の全長に延在し、長手方向で弾性的に曲がるように足前部で実質的に平らな形状をし、３次元的に足の後部を包み、
   前記足前部が、つま先を選択的かつ柔軟に支持する複数の個々の延長部分を有する、
   ことを特徴とする靴。
2. 前記足前部が、４０N/mmから１２０N/mmまでの範囲の剛性を有することを特徴とする請求項１記載の靴。
3. 前記プレートの曲がりに関連するエネルギー損失が５％未満であることを特徴とする請求項１または２記載の靴。
4. 前記プレートが足後部にヒールカップを有して、ボウルのように足を包むことを特徴とする請求項３記載の靴。
5. 前記ヒールカップの下の前記足後部にくさび状隆起部分を有して、足を前傾姿勢にすることを特徴とする請求項４記載の靴。
6. 少なくとも１つの追加の減衰要素を前記ヒールカップの下に有することを特徴とする請求項５記載の靴。
7. 前記追加の減衰要素が、蹄鉄のように前記足後部のくさび状隆起部分の回りに延在することを特徴とする請求項６記載の靴。
8. 前記プレートが靴のアウトソールを構成することを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の靴。
9. 前記足前部において、少なくとも１つの断面要素を取り付けるための少なくとも１つの追加の支持体を前記プレートの下に有することを特徴とする請求項８記載の靴。
10. 前記プレートが靴の中敷を形成することを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の靴。
11. 前記足前部および前記足後部が異なる材料特性を有する別々の部分であり、お互いに結合されていることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の靴。
12. 前記足前部および前記足後部が、対応してかみ合う複数の突起および凹部によって結合されていることを特徴とする請求項１１記載の靴。
13. 前記足前部の剛性が前記足後部の剛性より大きいことを特徴とする請求項１１または１２記載の靴。
14. 前記足前部が炭素繊維複合材料を含有して、４０N/mmから１２０N/mmまでの範囲の剛性を達成することを特徴とする請求項１１から１３いずれか1項記載の靴。
15. 前記プレートが、ミッドソールとしてアウトソールの上に配置されていることを特徴とする請求項１１から１４いずれか1項記載の靴。
16. 前記プレートが、アウトソールの対応する凹部の中に配置されていることを特徴とする請求項１５記載の靴。
17. 前記アウトソールの材料が、前記プレートの前記足前部および前記足後部の材料より柔らかいことを特徴とする請求項１５または１６記載の靴。
18. 前記足前部および/または前記足後部および/または前記アウトソールが、靴内部の通風のための穴を有することを特徴とする請求項１７記載の靴。

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