JP4523774B2 - 靴底及び靴底用クッション - Google Patents

Description

［発明の分野］ 本発明は、足への衝撃緩和及び支持を行うために靴底内に使用されるクッションに関する。より具体的には、本発明は、足の領域への衝撃を緩和するために内部チャンバを封入している少なくとも１つのチャンバを有するクッションに関する。

［発明の背景］ 衝撃エネルギの蓄積及び吸収などによって着用者の足への衝撃を緩和するためのさまざまな弾性クッション部材を備えた運動靴の靴底が製造されてきた。従来型クッション部材は、たとえば、クッション部材を取り囲む周囲圧力より高圧に加圧された材料を封入するブラダーを備えている。一般的な材料として、気体、粘性液体及びゲルがある。これらの従来型靴底の衝撃緩和特性は、封入材料の加圧状態を保持することに依存している。 靴底用のクッション部材は、位置に応じて（as a function of）変化する衝撃緩和特性を与えるのが理想的であろう。たとえば、側縁部に比べて中央縁部に沿って大きい剛性を与えるクッションは、そのような剛性差を付けていないクッションに比べて、回内（プロネーション(pronation)）を減少させる傾向があるであろう。

［発明の概要］ 本発明は、内部部材を密封している少なくとも１つのチャンバを有するクッションに関する。チャンバは、気体または流体を収容する中空容積などの容積を密封する表面を有する部材である。内部部材は好ましくは、密封チャンバの垂直方向の剛性及びばね弾性を増加させる、ブロー成形されたチャンバである。内部チャンバを密封しているチャンバは、好ましくはクッションの中央部分に沿って配置されるので、中央チャンバと呼ぶことができる。クッションを靴底内に配置した時、密封チャンバは、靴底の中央踵部分付近の位置から靴底の中央前足部付近の位置まで延びるのが好ましい。

中央チャンバ及び内部部材は、その内部に閉じこめられている任意流体がない場合でも、着用者の足の中央（内側）縁部分を支持するのに十分な強度及び剛性を有する。したがって、中央チャンバ及び内部部材の衝撃緩和特性は好ましくは、その内部に存在する任意流体または他の物質の圧力または圧縮率に実質的に無関係である。

中央チャンバに加えて、クッションは好ましくは、少なくとも１つの側部クッション及び１つの後部クッションを有する。クッションを靴底内に配置した時、側部クッションは、着用者の足の側（外）縁部分の支持及び衝撃緩和を行う。後部クッションは、着用者の足の後部、たとえば、踵の背面の支持及び衝撃緩和を行う。

好ましくは、側部及び後部クッションに流体が封入されており、この流体は、その間の管または他の通路によってこれらのクッション間を流れることができる。踵の着地時に、着用者の足による圧縮によって流体が後方チャンバから側方チャンバへ流れるので、側部及び後部クッションの衝撃緩和特性が変化する場合がある。好ましくは、流体は空気などの気体である。踵の着地前では、側部及び後方チャンバ内に閉じこめられている任意流体はクッションを取り囲む周囲圧力より高圧に加圧されていないのが好ましい。

次に、図面を参照しながら本発明を論じる。

［好適な実施形態の詳細な説明］ 図１及び図２を参照すると、クッション２０は、外側クッション２２を備えており、側方チャンバ２４、中央チャンバ２６及び後方チャンバ２８を有することが好ましい。チャンバ２４、２６、２８は、気体などの流体を収容することができ、流体は、休止状態では、使用中にクッション２２を取り囲む周囲圧力より高圧に加圧されていない。チャンバの強度は、その内部に収容される物質にかかわらず、着用者の足の支持及び衝撃緩和を行うのに十分であることが好ましい。しかし、チャンバの１つまた複数は、チャンバと協働して着用者の足の支持及び衝撃緩和を行う流体を含めることもできることを理解されたい。たとえば、踵の着地時に圧力が増加する気体をチャンバに封入して、着用者の足への衝撃をさらに緩和することもできる。

クッション２０は好ましくは、従来の材料で形成された靴底内に配置される。たとえば、靴底は、エチルビニルアセテート（ＥＶＡ）で形成された主底と、ゴムなどの材料で形成された外底とを有することができる。クッション２０と共に使用するのに適した靴底及び靴底構造は、米国特許第６，０２６，５９３号に論じられており、これは参照により本明細書に援用される。好適な実施形態では、着用者の踵への衝撃を緩和するために、クッション２０が靴底内に配置される。

クッション２０のフットプリント（footprint）は、好ましくは非対称的である。中央チャンバ２６は好ましくは、側方チャンバよりクッションの前部（すなわち、靴底内に入れた時に靴の前部）の方へ距離ｄ_１だけ長く延びる。非対称性は、着用者の足に回内が生じる傾向を減少させるクッション２０の能力を向上させる。

中央チャンバの幅ｗ_１は、クッション２０の外縁中央部５０と、クッションの主長軸５４に平行な外縁中央部５０にほぼ平行に(substantially parallel with the outer medial edge)延びる内縁中央部５２とによって画定される。中央チャンバの幅は好ましくは、クッション２０の全幅ｗ_２の約４０％未満である。クッション２０を靴底内に配置した時、中央チャンバは好ましくは、踵付近の点から靴の前足部まで延びる。好ましくは、中央チャンバは高さに対する幅の外観上の比率が約２〜約４である。

中央チャンバ及び側方チャンバは好ましくは、ウェブ４２によって離隔配置されており、これにより、中央チャンバ及び側方チャンバは互いに無関係に圧縮することができる。ウェブ４２はまた、クッション２０がウェブ４２の長手軸を中心にして屈曲することができるようにする。後方チャンバは、ウェブ４３によって中央チャンバ及び側方チャンバから離隔配置されており、これにより、後方チャンバを中央チャンバ及び側方チャンバから無関係に圧縮することができる。ウェブ４３はまた、中央チャンバ２６の後部分７５をチャンバ２８から離隔配置する。

中央チャンバ２６は、内部部材４０を密封しており、これは、好ましくはブロー成形されたチャンバである。内部部材４０及び中央チャンバ２６は協働して、着用者の足を安定させるためにクッション２０の側方チャンバより中央部分に剛性を持たせ、これにより、着用者の足が側方に過剰に回内することを防止する。内部部材を伴った中央チャンバの剛性は好ましくは、側方チャンバの剛性より少なくとも約１０％、たとえば、約２５％高い。

中央チャンバ及び内部部材の剛性は、たとえば、上面及び底面を結合するチャンバ壁の半径ｒ_１を変化させることによって、変更することができる。たとえば、半径を小さくすると、中央チャンバまたは内部部材の剛性が増大する。中央チャンバの上面の表面積に比べてそのチャンバのフットプリントを増加させることによっても、チャンバの剛性が増大する。

チャンバの剛性を変更する他の方法には、チャンバの表面にリブ５６を追加すること、ピンチ／ロケータピンマーク(pinch/locator pin marks)５８を追加すること、及び内部部材の剛性を増大させることが含まれる。マーク５８は、内部チャンバが中央チャンバ内で移動することを防止するために使用することができる。この場合、マーク５８は、中央チャンバの外面６０から内部部材４０の外面６２まで延びる凹みとして形成される。

側方チャンバ及びその内部の任意の内部部材の形状及び構造は、着用者の足への衝撃を緩和するために、これらのチャンバが中央チャンバ／内部部材組み合わせ体より高いコンプライアンスを有するように選択される。たとえば、側方チャンバは好ましくは、内部部材をなくして形成されるか、あるいは、中央チャンバ内に使用されるものより高いコンプライアンスを有する内部部材を備えて形成される。また、壁と上面とを結合する半径ｒ_２を、中央チャンバにおける対応する半径より大きくしてもよい。側方チャンバは、上面に対するフットプリントの比が中央チャンバより比較的小さい形状にしてもよい。

側方チャンバをチューブ７７などによって流体接続させて、踵の着地時に流体が側方チャンバ間で流れることができるようにしてもよい。踵の着地時に流体が一つのチャンバから別のチャンバへ流れる時、流体を受け入れるチャンバの衝撃緩和特性が増大する。しかし、中央チャンバの衝撃緩和特性は好ましくは、側方チャンバの衝撃緩和特性に無関係である。したがって、中央チャンバは好ましくは、側方チャンバに流体接続されていない。

内部部材４０の外面６２は好ましくは、形状が中央チャンバ２６の内面６３にほぼ一致し、また、それと同様な寸法である。内部部材の外面が、中央チャンバの内面より小さい寸法であるか、または異なった形状である場合、中央チャンバの内面、好ましくは、上下内面に１つまたは複数のロケータキャビティを設けて、内部クッション部材をその内部に位置決めすることができるようにする。 内部クッション部材の外面には、ロケータキャビティと相補的な形状の１つまたは複数の突起を設けることができる。もちろん、中央チャンバの内面に、内部クッション部材の外面のキャビティと相補的な突起を設けてもよい。

図３及び図４を参照すると、後方チャンバの底面６６は好ましくは、後方チャンバ２８の上面６８に対して角度ψを付けて形成され、それによって傾斜した面を生じる。角度ψは、約３〜１５度、たとえば、約６〜１０度である。好ましくは、後方チャンバの上下面間の距離は、クッションの後部からクッションの前部に向かって増加して、底面が水平から上方に傾斜して、上面と交わる。

後方チャンバは、クッション２０の中心線に対して角度を付けて配置されており、ウェブ４３に沿った踵裂溝を形成するために、最も近い側方チャンバ及び中央チャンバから離隔配置されている。中心線からの角度は、約２０〜４５度、たとえば、約３０〜４０度である。踵の着地時に、クッション２０は踵裂溝に沿って屈曲して、靴が片側に過度にロール(rolling)する傾向を減少させる。踵の着地の後に続いて、踵裂溝が回内する率を減少させ
、それにより、踵の着地から前足部が面に接する時までの間に生じる回内する量が減少する。

本発明の１つの実施形態では、外底が、直接的にチャンバ２４、２６及び２８の下面に接着されて、ウェブ４２及び４３は露出したままである。ウェブを露出させておくことにより、完成した靴底は、ウェブ４２及び４３に沿ったクッションの可撓性の多くを保持することができる。

図１、図４及び図５に示されているように、外側クッション２２の壁は、部分的に、またはそれをほぼ全幅にわたって延びるリブ５６を有することができる。リブは、壁の剛性を増加させる構造及び寸法である。たとえば、リブは、部材の剛性を増加させるために、部材の上下面を横切って延びることができる。

外側クッション２２は好ましくは、一体構造の単一部材片にブロー成形される。当該技術分野では理解されるように、ブロー成形は、ダイ及びマンドレルによる材料樹脂の押出し、樹脂内への空気の吹き込み、それに続く閉型、及び成形部品の冷却及び剥離を含むであろう。

内部部材４０もブロー成形されることが好ましいが、外側クッション２２と異なった処理で形成してもよい。

外側クッション２２は好ましくは、内部部材４０を形成する材料より低い弾性率を有する材料で形成される。外側クッションを形成する材料は好ましくは、クッション２０に減衰特性を与える。たとえば、外側クッション２２用に好適な材料は、ウレタン（及び混合物）、ＰＶＣ（及び混合物）、ポリエステル及びポリエステル−ポリエーテルグリコール混合物、エチレンビニルアセテート及びポリエーテルなどの熱可塑性プラスチックを含む。

内部部材４０を形成する材料は好ましくは、クッション２０に剛性及びばね弾性特性を与える。クッション２０の内部部材４０の構成に使用するのに好適な材料として、たとえば、ＨＹＴＲＥＬ ＨＴＲ５６１２またはＨＴＸ８３８２などのポリエステルエラストマー、ウレタン（及び混合物）、ＰＶＣ（及び混合物）、ポリエステル及びポリエステル−ポリエーテルグリコール混合物、エチレンビニルアセテート及びポリエーテルがある。ＨＹＴＲＥＬエラストマーは、ブロー成形用に開発され、Dupontにより販売されている。軽量衝撃緩和体を提供するために、内部部材４０を、たとえば、独立気泡フォームなどのフォームで形成することもできる。

内部部材４０を形成するための好適なエラストマー材料は、比較的高い融解粘度を有する。最も好適な内部部材材料は好ましくは、ポワソン比が約０．４５、曲げ弾性率が約１００〜約１５０ＭＰａ、たとえば、１２４ＭＰａ、ジュロメータ硬さがＤスケールで約４０〜６０、たとえば、５０である。材料を元の厚さの５０％に４８時間にわたって圧縮してから解放する圧縮試験を行った時、材料は好ましくはほぼ完全に復元する。好適な形状は、圧縮試験後に元の厚さの１％以内に戻る。

好適な材料を使用する場合、踵と共に靴底の残り部分を圧壊することなく支持して衝撃緩和するために、外側クッション２２の壁の好適な厚さ３０は、約１．０〜２．５ｍｍ、たとえば、約１．４ｍｍ〜２．４ｍｍである。内部部材４０の壁の厚さ３１は好ましくは、約０．５〜２．２ｍｍ、たとえば、約０．７５〜１．５ｍｍである。これらの厚さは、靴が作成される目的となる活動に応じて、増減することができる。厚さはまた、剛性の変化を局在化するために、チャンバ間で変化させてもよい。たとえば、リブの追加などによってチャンバの表面形状を変更して、変更していないチャンバに比べてチャンバの強度を高める時、厚さを減少させてもよい。外側クッションの好適な高さ３２は、靴底のクッション位置での高さの約６０％〜９５％、最も好ましくは約８０％〜８５％である。

好適なブロー成形処理の結果として、製造中に空気を吹き込んだスタブ(stub)３４が残るであろう。空気がスタブを通って吸い込まれたり、吹き出されるので、歩くたびにクッション２０がうるさい雑音を発することを防止するために、これらのスタブを封止してもよい。スタブ３４の封止は、水や歩行面上に存在する他の流体がクッション２０に流入することも防止する。スタブ３４自体を閉鎖しない場合、靴底内のクッション２０に隣接した物質を使用して、スタブ開口を塞いでもよい。上述したように、スタブ３４が閉塞されれば、クッション２０が空気を閉じこめることができるが、閉じこめられた空気または他の流体ではなく、クッション２０の壁が、足のための主たる支持及び衝撃緩和を行う。

本発明のクッションを形成するために、ブロー成形に加えて、真空成形、押出成形及び射出成形などの他の従来型成形方法も使用することができる。クッションを真空成形する時、１または２ベッドシステムを使用することができる。１ベッドシステムでは、クッションの対向表面を個別に形成して、ＲＦ溶接などによって結合する。２ベッドシステムでは、第１及び第２型を使用して、クッションの対向表面を形成して結合する。各内側ブラダー部材を異なった製造処理及び／または材料で形成してもよい。たとえば、側方チャンバ内に配置される内部部材は、中央チャンバの内部部材４０より低い剛性を有するように形成することができる。

図６及び図７を参照すると、クッション２０’は、クッション２０のピンマークを欠いているが、その他の点では同じである。クッション２０’は、側方チャンバ２４’、後方チャンバ２８’及び中央チャンバ２６’を有する。リブ５６’が、側部及び後方チャンバ２４’、２８’の剛性を高めている。プライム記号を付けた参照番号は、上述のプライム記号なしの同じ番号に対応している。

図８乃至図１１を参照すると、靴底２００がクッション２０２を有する。靴底２００の踵部分２０１が、後方チャンバ２１６に対応付けられた後部外底２０４と、中央チャンバ２１２に対応付けられた中央外底２０６と、側方チャンバ２１０に対応付けられた側部外底とを有する。各外底は、接着剤などによってそれぞれのチャンバに付着させることができる。靴底２００は、中間底２１８も有しており、これは、ＥＶＡなどで形成することができる。

中央チャンバ２１２は、内部クッション部材を有し、これは、上述したように、ブロー成形内部チャンバなどの内部チャンバ２１４である。

チャンバ２１０及び２１２は、屈曲などによって、ウェブ２２０を中心にして互いに対して移動する。後方チャンバ２１６は、上述したような踵裂溝を形成するウェブ２２２を中心にしてチャンバ２１０及び２１２に対して移動する。

クッション２０２の少なくとも一部分を露出させる、すなわち、図１１に示されているように、外底部分によって覆われないようにしてもよい。外底は、中間底の介在部分を除いて、クッション２０２のチャンバの底面に付着させて、それにより、クッション２０２のウェブ部分がほとんど露出した状態にすることができる。

図１２〜図１５を参照すると、靴底３００の踵部分３０１が、クッション３０２を有する。クッション３０２は、内部クッション部材３０６を備えた中央チャンバ３０４と、側方チャンバ３０８と、後方チャンバ３１０とを有する。

踵部分３０１は、外底３１２を有し、これは、中間底３１４によってクッション３０２から離隔配置させることができる。外底３１２の部分３１９は、牽引を容易にするための幾何学的特徴、たとえば、ヘリンボン特徴を含む場合がある。靴底３００の前足部に外底３２１が設けられ、これも、幾何学的特徴を有する部分３２３を含む場合がある。

たとえば、足の中足骨及び指骨への衝撃を緩和するために、靴の前足部に本発明のクッションを設けることができることを理解されたい。前足部チャンバは、中央及び側部区域に分割されて、着用者の足の前足部の側部及び中央側に沿って延びることができる。各チャンバは、部材の安定性及び衝撃緩和特性を調整するための内部チャンバを含むことができる。前足部クッションチャンバの幅に対する高さの比は好ましくは、クッション２０の中央チャンバにおける対応する比より小さい。

以上に一定の好適な実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、本発明の範囲がそれらに制限されないことを留意されたい。したがって、当該技術分野の専門家であれば、これらの好適な実施形態の、添付の特許請求項の範囲によって定義される範囲を有する本発明の精神に含まれる変更を見いだすことができるであろう。

本発明のクッションの底面図を示す。 図１のクッションの断面図を示す。 図１のクッションの第２断面図を示す。 図１のクッションの側部の側面図を示す。 図１のクッションの中央の側面図を示す。 本発明に従ったクッションの第２実施形態の底面図を示す。 図６のクッションの断面図を示す。 本発明の靴底及びクッションの中央の側面図を示す。 図８の靴底の底面図を示す。 図９の靴底の断面図を示す。 図９の靴底の断面図を示す。 本発明の第２靴底及びクッションの底面図を示す。 図１２の靴底及びクッションの断面図を示す。 図１２の靴底及びクッションの側面図を示す。 図１２の靴底及びクッションの中央を示す図を示す。

Claims (6)

1. 靴底内に使用されるクッションであって、
   着用者の足の内側部分への衝撃を緩和する中央チャンバと、
   着用者の足の外側部分への衝撃を緩和する少なくとも１つの側方チャンバと
   前記中央チャンバ内に配置されるとともに、前記中央チャンバと協働して、前記中央チャンバの剛性を前記少なくとも１つの側方チャンバに比べて増大させる内部チャンバであって、前記中央チャンバの内面に沿って並べられた外面を有し、前記中央チャンバの形状に沿う内部チャンバと
   を備え、
   前記少なくとも１つの側方チャンバは前記中央チャンバから流体接続されず、それにより、前記中央チャンバと前記少なくとも１つの側方チャンバとを互いに無関係に圧縮可能なクッション。
2. 前記中央チャンバ及び側方チャンバは、一体構造である請求項１に記載のクッション。
3. 前記中央チャンバ及び側方チャンバは、ブロー成形されている請求項２に記載のクッション。
4. 前記内部チャンバは、前記中央チャンバ及び側方チャンバを形成する材料の剛性より高い剛性を有する材料で形成されている請求項１に記載のクッション。
5. 前記内部チャンバは、ブロー成形されている請求項１に記載のクッション。
6. 請求項１のクッションを有する靴底。

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