JP4600978B2 - ソール部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、シューズ用のソール部材およびその製造方法に関する。本発明は、特に、横方向に所望の密度分布を持つシューズ用のソール部材に関する。

歩行中または走行中に体の可動部が高負荷にさらされると、怪我するかもしれないことが従来技術において一般に知られている。そのような怪我は、特に、大きな動きを要するスポーツで生じる。このことは、例えば、サッカーなどのコンタクト・スポーツ、および例えば、ランニングやジョギングなどの非コンタクト・スポーツの両方に当てはまる。

特に、長距離ランナーは、性能を低下させ、このスポーツをさらに続けていくことを出来なくするかもしれない、体の可動部への負荷や怪我にかかわることが多い。可動部のこのような怪我の最も重傷のものは、膝の損傷や軟骨の損傷である。そのような損傷は、足が地面に接触し、地面を押して離れるときに、歩行周期に伴う回転運動により生じることが多い。危険であると考えられている二つのタイプの回転運動は、回内と回外である。両者により膝を損傷することが多い。回内は、足の外側から内側への回転または旋回である。歩行周期中に、足は最初に踵の外側部分で地面に接触するのが一般的である。次いで、体重がフォアフット（forefoot）部分に移されて、押し離し（push-off）が始まる。この押し離し動作中、足の内側への回内回転が始まる。回外は、足の内側から外側への対応する回転である。

上述した問題に対処するために、従来技術に解決策が提案されてきた。特許文献１には、例えば、足の第三から第五中足趾節間関節のフォアフット部分のセグメントが、ソールユニットの残りの部分と比較して柔軟性が高くなっている、特にスポーツシューズ用のソールユニットが記載されている。そのような構成により、第三から第五中足趾節間関節に沿った足の曲げに関するソールユニットの抵抗が減少し、それによって、それぞれの筋肉の緊張が減少し、特に足の第一と第二の中足趾節間関節による押し離し動作が達成される。フォアフット部分に一層軟質の部材を提供すると、回内または回外の動作が減少する。

例えば、特許文献２から知られているような、さらに別の公知の解決策は、異なる部分が異なる弾性特性を持つ、特にスポーツシューズ用のソールユニットに関する。記載されたソールユニットは、二層、すなわち、硬質材料の下側層（アウトソールとして機能してもよい）および軟質の上側層からなる。下側層は踵部分の厚さが厚く、その土踏まずの部分では、足の安定化上側表面として機能する。積層された軟質の減衰層は、硬質の下側層と足に相補的に形成されており、ここでは、その厚さは横位置に基づいて変化している。

さらに別の公知の解決策が、例えば、特許文献３に記載されている。この手法によれば、回内は、ソールユニットの踵部分中に、下側でアウトソールと接触している楔形部材を挿入することにより相殺される。この楔形部材は、間に弾力性心材を持つ炭素繊維の複合材料の上側層と下側層とを有してなる。楔形部材は、内側から外側へと、踵から足の中間区域へと薄くなっている。言い換えれば、楔形部材は二方向に傾斜している。

最後に、特許文献４には、図１２を参照してさらに説明されるソール構造体が開示されている。

特に、特許文献４には、回内を調節することが示唆されている、二つの密度を持つ材料からなるソールユニットが開示されている。この目的のために、ソールユニットは、二つの異なる材料ＡおよびＢから製造されており、ここで、材料Ａは材料Ｂの密度よりも高い密度を持つ。図１２は、互いに接着または融着されているであろう二つの楔形部材１５０および１５５を含む、そのようなソールユニットを断面で示している。特許文献４には、高密度の材料としての楔形部材１５０の形成により、内側から外側にソールユニットの密度が連続的に減少すること、およびそれによって、足の内側の支持が達成されることが記載されている。この特許文献４にはさらに、他方で、回外動作を調節するために、高密度の材料により楔形部材１５０を、ソールユニットの外側に配置してもよいことが記載されている。

以下、密度が異なる部品からなる従来技術によるソールユニットの製造方法が論じられる。図１１を参照する。ここで、器具１００に、特定の第一の密度を持つように形成すべきプラスチック材料１２０が装填されている。材料１２０のブロックは、所望の部分で、高密度の第二の材料１２５を有していてもよい。図１１において、この第二の材料１２５は、第一の材料１２０中に埋め込まれているものとして示されている。あるいは、二つの異なるブロック１２０，１２５を器具中に別々に配置することも可能である。最後に、器具１００は、器具の第一の半型上に器具１００’の第二の半型を配置することにより閉じられる。

その後、ソールユニットは、圧力と熱を加えることにより、材料ブロック１２０および１２５（プリフォームとも称される）から器具による所望の形状に形成される。しかしながら、上述した技法には、ソールユニットの横区域に亘り所望の密度変化を達成するために、密度の異なる二つの異なる材料を最初に形成し、その後、互いに連結しなければならないという重大な欠点がある。これには、密度の異なる二種類の材料は互いに相溶性でなければならないので、労力が増すだけでなく、連結問題にも至る。さらに、シューズ、特に、スポーツシューズは、機械により製造される量産品であることを考慮しなければならない。

この理由のために、所望の密度変化を達成するために連結しなければならない二種類の材料の複雑な形成は、高い費用でしか可能にならない。
米国特許第４６１５１２６号明細書 米国特許第５０２５５７３号明細書 国際公開第９５／０３７１９号パンフレット 米国特許第４６４２９１１号明細書

したがって、本発明は、製造技術に関して単純かつしたがって都合よい様式で製造でき、他方で、ソール部材の全区域に亘り横方向に任意に密度変化させることのできる、シューズ用、特に、スポーツシューズ用のソールユニットを提供するという課題に基づく。

この課題は、本発明にしたがって、請求項１および３記載のソール部材の製造方法、請求項１２記載のソール部材、および請求項１５記載の成形器具によって解決される。本発明の核心は、ソール部材に亘る密度変化のために密度の異なる二つの異なる材料を使用し、これらの材料をその後連結したりするのではなく、プリフォームとして供給された、加圧成形により所望の密度分布に変換される厚さ分布を持つ単独材料を使用するという概念にある。

本発明によるこの概念の利点は、異なるソール部材を連結した結果として生じた全ての問題がもはや存在せず、完全なソール部材が一つの製造工程で完成することにある。その結果として生じた密度変化は、プリフォームの幾何学寸法のみに相関しているので、ソールユニットの全区域に亘る密度変化、したがって、弾性特性の変化は、二つの材料層を相補的に形成せずに達成できる。

請求項３記載のソールユニットの製造方法に、請求項１５記載の本発明による成形器具を使用することが好ましい。

本発明によるこの手法において、密度変化を得るために、横方向に厚さの異なるプリフォームは使用せずに、熱の選択的供給により成形器具内で異なって発泡せしめられる均質なプリフォームが用いられる。したがって、密度分布は、プラスチック材料の局部的に異なって発泡した部品により得られる。

従属請求項は本発明の都合よい実施の形態に関する。請求項４または５記載の有利な実施の形態は、回内を調節するために、外側から内側に密度が増しているソールユニットに関する。回外を調節するためには、それぞれ逆になった密度分布を使用することができる。

請求項６記載の好ましい実施の形態は、外側から内側またはその逆だけでなく、踵部分からフォアフット部分への密度分布の変化を記載している。そのような方法により製造されたソール部材は、異なるスポーツや、着用者それぞれの異なる構造に適合できる。

請求項９記載の好ましい実施の形態は、足の追加の支持のために、外側と内側の部分において一定の密度を持つ縁部分を有するソールユニットに関する。

請求項１０および１１記載の好ましい実施の形態は、ソール部材のプリフォームの製造に関する。好ましい実施の形態によれば、好ましくはＥＶＡから構成されるプリフォームは、最初に、四分円形ブロックに発泡せしめられ、その後、それぞれ所望の異なる厚さを持つ小片に切断される。次いで、厚さの異なる切断プリフォームはソール部材に形成される。プリフォームは、最初に四分円形ブロックとして製造せずに、対応するように厚さが調節されたものを直接製造する場合に、特に好ましい実施の形態が得られる。このことは、例えば、射出成形によりプリフォームを製造することにより達成できる。

本発明の好ましい実施の形態の以下に説明において、ソール部材に言及する。しかしながら、本発明によるソール部材はソールアセンブリの一部として一般に用いられることに留意すべきである。すなわち、本発明によるソール部材は、追加に、心地よさを改善するためのアウトソールとインソールが設けられた場合のミッドソールとして一般に形成される。さらに、ソール部材は全ソールに亘り縦方向（すなわち、踵からフォアフット部分まで）に延在する必要はない。また、本発明によるソール部材は、踵部分またはフォアフット部分のみに使用することも考えられる。

以下、回内および回外を調節するための本発明によるソール部材の機能を明白にするために、図１および２を参照して、人間の足の構造を論じる。図１は人間の左足の平面図である。この図は、踵骨１１からそれに続く中足骨３を示す。それらには、フォアフット部分の方向に、中足趾節間関節２により中足骨３に連結された基節骨４が続く。つま先の骨は趾節間関節６により連結されている。さらに、足の内側１０および外側５が示されている。

図２ａは、足が最初に地面に丁度接触するときの、回内動作を経験するランナーの足を示している。特に、中足骨３は、平面で地面Ｂと角Ｗを形成する線Ｋに沿ってアライメントされている。踵骨１１および第五中足骨３（小趾に至る）が地面と接触する。足の回内動作において、ランナーが歩行周期を行うにつれ、残りの中足骨が続いて地面と接触するように体重を移し、その過程で外側から内側に足を回転させる。

角Ｗに応じて、大きい回内動作により、特に、頸骨および腓骨種子骨７ａおよび７ｂが受け位置を形成する膝において、既に論じた怪我の危険が生じるであろう。

図２ｂは、地面との接触の開始時の、これも望ましくない回外動作を経験する足を示している。見れば分かるように、この状況において、第一中足骨３（母趾に至る）が最初に地面に接触し、それに続いて、ランナーは体重を移して、残りの中足骨を地面に接触させる。これによって、内側から外側への足の回転動作が生じる。

「空中にある」足の部分の下にあるソールの部分に、増大した密度、それによって、減少した弾性を与えることにより、上述した回内動作およびごくまれに生じる回外動作を補正することが本発明の目的である。

例えば、ポリウレタン（ＰＵ）の発泡プラスチックからソールまたはソールの一部を製造することが、従来技術より知られている。この目的のために、発泡すべきプラスチック材料を最初にブロックに発泡させ、その後、これを単独のプリフォーム（いわゆる、ブロッカー(blocker)）に切断する。これらのブロッカーを成形器具中に挿入し、その後、圧力と熱を加えることにより、所望の形状のソール部材に形成する。そのように製造されたソール部材は、足の区域に亘り一定の厚さを有するか、もし必要であれば、上底と共に形成しても差し支えない。しかしながら、一定の厚さ（製造すべきソール部材が一定の厚さを有する場合）または製造すべきソールの厚さの変化に対応する厚さの変化のいずれかを有することが従来技術で公知のプリフォームに共通の特徴であった。本発明は、これに対して、後に得るべき密度分布に対応する横方向の厚さ変化を持つプリフォームの第一の好ましい実施の形態に基づく。

議論のために、図３に示したような本発明による好ましいプリフォームを最初に参照する。このプリフォームはＥＶＡから製造することが好ましい。しかしながら、ポリウレタン（ＰＵ）などの他の発泡材料も考えられる。図３ａにおいて、好ましくは、１４９ｍｍ幅ａ、２５０ｍｍの長さｂおよび左側から右側に連続的に減少する高さｈを持つ好ましいプリフォーム２０の斜視図が示されている。図３ｂにおいて、図３ａの線分Ａ−Ａに沿ったプリフォーム２０の縦断面が示されている。原理を説明するために、プリフォーム２０の左側１０までの距離に基づいて、いくつかの高さｈ；が示されており、ここでは、６つの任意に選択された測定点が示されている。これにより得られたソール部材を回内の調節に使用すべき場合には、プリフォーム２０の左側１０が後に、ソール部材の内側に対応する。

対応する寸法は以下の表から見ることができ、ここでは、プリフォームの一定の硬度は４０Ｃ（ショアＣ）である。

この表から、プリフォームは左の内側１０で２５ｍｍの高さを持つのが分かる。これは、最後に形成されるソール部材の高さの１９２％に相当する（以下参照）。最も外側の右側５（外側）では、プリフォームは１５ｍｍの厚さを持ち、これは、ソール部材の最終厚さの１１５％に相当する。

そのようなプリフォーム２０をこれまでの公知の成形器具（詳細には論じられていない）内で形成した場合、図４に示す様なソール部材２５が得られる。

図４ａから分かるように、ソール部材２５は、１４９ｍｍの幅ａ、２５０ｍｍの長さｂ、および１３ｍｍの一定の高さｈ’を持つ。図４ｂは、本発明による完成したソール部材２５を通る縦断面を再度示している。

得られたソール部材２５の硬度を内側１０からの距離に応じて調査した場合、表２に示す以下の値が得られる。

この表から分かるように、硬度（ショアＣで測定）が６０Ｃから５０Ｃまで減少している。したがって、表１に記載した、ポリウレタンからなるプリフォーム２０を元にして、１０Ｃの減少が得られる。

ソール部材２５の局部的に変化する硬度は、内側１０の材料の余分な量により説明することができる。この内側は、最終成形工程において、連続的に変化する密度分布がソール部材２５内に得られるような様式で圧縮される。このように得られた密度は、転じて、ソール部材の硬度、したがって、弾性に影響を与える。

図５ａ〜ｃは、本発明によるプリフォーム２０のさらに別の好ましい実施の形態を示している。既にソールの形状を有するこのプリフォーム２０は、内側１０から外側５までだけでなく、リアフット（rear foot）部分２８からフォアフット部分２７までも高さが変化する特別な特徴を持つ。線分Ａ−Ａ（図５ｂ）および線分Ｂ−Ｂ（図５ｃ）に沿った断面は、フォアフット部分２７の高さの余分が内側で８ｍｍであり、外側で３ｍｍであり、一方で、リアフット部分では、余分は内側で１０ｍｍであり、外側で５ｍｍであることを示している。そのようなプリフォーム２０により、密度、したがって硬度の変化は、内側から外側だけでなく、リアフット部分２８からフォアフット部分２７までも得られる。

以下、好ましいプリフォームのいくつかの好ましい実施の形態２０−１から２０−４を、図６から９を参照して説明する。

図６に示すプリフォーム２０−１は、図３に論じて示したプリフォーム２０に相当する。そのようなプリフォームには、その後の最終的な成形のためのプリフォームとしてのプラスチック材料の大きなブロックから容易に切断できるという利点がある。図７に示した好ましい実施の形態は、内側１０から外側５に本発明による密度分布を相殺する効果を補正する。プリフォーム２０−２は成形器具内で加圧されるだけでなく加熱もされるので、流体状粘性状態に移行する。この材料は内側１０の部分で高い密度を持つので、当然、外側５に流動し、それによって、所望の密度プロファイルを相殺する傾向にある。この理由のために、内側１０だけでなく、外側５にも、材料が流動するための「バッファー」として働く平坦区域が設けられる。

図８による実施の形態は、ソール部材が足の側方の支持を追加に提供すべきシューズに特に用いられるソール部材のプリフォームである。したがって、そのようなソール部材を製造するための用いられる成形器具は、加圧成形中にプリフォーム材料が加圧される対応する凹部を有する。これは、例えば、図６に示すようなプリフォームを使用する場合、そのプリフォーム材料の粘度が高いので難しい。したがって、器具の対応する凹部に適合し、後に、ソール部材の対応するリムとなるリム２２が、本発明によりプリフォームの縁に設けられる。

同じことが図９に示した実施の形態にも当てはまる。これは、足の横の支持ためのリム２２を持つ、図７の実施の形態に対応する。

特に、図８および９に示したプリフォーム２０−３および２０−４に関して、複雑な形状を持つそのようなプリフォームは、出費の高い予め発泡されたブロックからしか切断できないことが明らかになってきた。この理由のために、本発明によれば、代わりに、予め発泡されたブロックからプリフォーム２０を切り抜いたり、調節したりするのではなく、一工程で所望の形状に製造される。このことは、例えば、所望の厚さ分布を形成するためのその後の処理がもはや必要ないように射出成形によりプリフォームを製造することにより行うことができる。そのようなプリフォームは、厚さ変化から所望の密度変化を形成するために、ソール部材に変えるだけである。

最後に、所望の密度分布を持つソール部材を製造するための本発明による第二の方法を図１０を参照して説明する。

図１０は、ソール部材を製造するための成形器具４０の半型を示している。明白にするために、その器具の上側の半型は図示していない。成形区域にある対応するプリフォームを加圧するだけでなく、成形プロセスのためにプリフォームを加熱することが、成形器具の最新技術において一般的である。しかしながら、従来技術では、器具全体を所望の温度まで加熱する強力な加熱手段を備えた器具しか使用しない。この好ましい実施の形態による本発明の方法において、成形表面の特定の素子を明確な温度まで加熱する５０の加熱素子のアレイから構成されることが好ましい器具を用いる。器具内のプリフォームは、与えられる熱に応じて異なって発泡するので、加熱素子の正確な制御により、プリフォームの異なる部分を異なって発泡させることが可能である。その結果、異なる密度、したがって、異なる硬度が、得られたソール部材の異なる部分に得られる。したがって、本発明のこの方法の結果、局部的に変化し、特異的に適合された密度分布を持つソール部材が得られる。

人間の足の骨格の平面図 ａは回内を示す足の図１の中足骨に沿った断面図、ｂは回外を示す足の図１の中足骨に沿った断面図 ａはソール部材を製造するための本発明によるプリフォームの斜視図、ｂは線分Ａ−Ａに沿った図３ａのプリフォームの縦断面図 ａは局部的に異なる密度分布を持つ本発明によるソール部材の斜視図、ｂは線分Ａ−Ａに沿った図４ａの本発明によるソール部材の断面図 ａは外側から内側だけでなく、リアフット部分からフォアフット部分に異なる密度分布を持つ本発明によるソール部材を示す底面図、ｂは線分Ａ−Ａに沿った断面図、ｃは線分Ｂ−Ｂに沿った断面図 第一の好ましいプロファイルを持つ本発明によるプリフォームの断面図 第二の好ましいプロファイルを持つ本発明によるプリフォームの断面図 第三の好ましいプロファイルを持つ本発明によるプリフォームの断面図 第四の好ましいプロファイルを持つ本発明によるプリフォームの断面図 本発明によるソール部材を製造するための本発明による器具の断面図 従来技術を論じるための公知の成形器具の断面図 従来技術によるソール部材の断面図

符号の説明

２ 中足趾節間関節
３ 中足骨
４ 基節骨
６ 趾節間関節
１１ 踵骨
２０ プリフォーム
２２ リム
２５ ソール部材

Claims (13)

1. 横方向に所望の密度分布を持つ、シューズ用のソール部材（２５）を製造する方法であって、
   ａ． 前記所望の密度分布に応じて横方向で異なる厚さを持つプラスチック材料のソール部材のプリフォーム（２０；２０−１；２０−２；２０−３；２０−４）を製造する工程、および
   ｂ． 前記ソール部材のプリフォーム（２０；２０−１；２０−２；２０−３；２０−４）を成形器具内で加圧成形して、該ソール部材のプリフォーム（２０；２０−１；２０−２；２０−３；２０−４）から完成したソール部材（２５）を形成する工程、
   を有してなり、
   前記所望の密度分布が、密度が前記ソール部材（２５）の外側（５）から内側（１０）に徐々に増加するように調節され、
   前記ソール部材のプリフォーム（２０；２０−１；２０−２；２０−３；２０−４）を製造する工程が、前記内側（１０）から前記外側（５）に線形に減少する厚さを持つ前記プリフォーム（２０−１）を製造する工程を含む、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記加圧成形工程中に熱を加える工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 横方向に所望の密度分布を持つ、シューズ用のソール部材（２５）を製造する方法であって、
   ａ． プラスチック材料のソール部材のプリフォーム（２０；２０−１；２０−２；２０−３；２０−４）を製造する工程、および
   ｂ． 前記ソール部材のプリフォーム（２０；２０−１；２０−２；２０−３；２０−４）を成形器具の表面の単独セクションに選択的に熱を加える該成形器具内で加圧成形して、該ソール部材のプリフォーム（２０；２０−１；２０−２；２０−３；２０−４）を局部的に選択的に発泡させて、該ソール部材のプリフォーム（２０；２０−１；２０−２；２０−３；２０−４）から前記所望の密度分布を持つ完成したソール部材（２５）を形成する工程、
   を有してなり、
   前記所望の密度分布が、密度が前記ソール部材（２５）の外側（５）から内側（１０）に徐々に増加するように調節され、
   前記ソール部材のプリフォーム（２０；２０−１；２０−２；２０−３；２０−４）を製造する工程が、前記内側（１０）から前記外側（５）に線形に減少する厚さを持つ前記プリフォーム（２０−１）を製造する工程を含む、
   ことを特徴とする方法。
4. 前記ソール部材（２５）の前記密度分布が、前記ソール部材（２５）のリアフット部分（２８）からフォアフット部分（２７）に変化することを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の方法。
5. 前記ソール部材のプリフォーム（２０；２０−１；２０−２；２０−３；２０−４）を製造する工程が、前記内側から考えたときに、最初に一定であり、続いて中間部分で線形に減少し、最後に前記外側の方向に一定である厚さを持つプリフォーム（２０−２）を製造する工程を含むことを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の方法。
6. 前記ソール部材のプリフォーム（２０；２０−１；２０−２；２０−３；２０−４）を製造する工程が、一定の厚さのリム（２２）を持つプリフォーム（２０−３；２０−４）を提供する工程を含むことを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の方法。
7. 前記ソール部材のプリフォーム（２０；２０−１；２０−２；２０−３；２０−４）を製造する工程が、プラスチック材料のブロックを発泡させ、その後、切断して、所望の厚さ分布を得る工程を含むことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の方法。
8. 前記プラスチック材料がＥＶＡからなることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 前記ソール部材のプリフォーム（２０；２０−１；２０−２；２０−３；２０−４）を製造する工程が、該プリフォーム（２０；２０−１；２０−２；２０−３；２０−４）の射出成形を含むことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の方法。
10. 均一なプラスチック材料からなり、横方向に所望の密度分布を有する、シューズ用のソール部材（２５）であって、
    前記所望の密度分布が、密度が前記ソール部材（２５）の外側（５）から内側（１０）に徐々に増加するように調節され、
    前記ソール部材（２５）のプリフォームが、前記内側（１０）から前記外側（５）に線形に減少する厚さを持つ、
    ことを特徴とするソール部材。
11. 前記均一なプラスチック材料がＥＶＡからなることを特徴とする請求項１０記載のソール部材。
12. 前記局部的に異なる密度を持つ部分に隣接して、均一な密度を持つリム（２２）が設けられていることを特徴とする請求項１０または１１記載のソール部材。
13. ソール部材のプリフォーム（２０；２０−１；２０−２；２０−３；２０−４）から、所望の密度分布を持つ、シューズ用のソール部材（２５）を製造するための成形器具であって、該器具の成形表面の単独部分に選択的に熱を加えて、前記ソール部材のプリフォーム（２０；２０−１；２０−２；２０−３；２０−４）を局部的に発泡させて、前記所望の密度分布を持つ前記ソール部材のプリフォーム（２０；２０−１；２０−２；２０−３；２０−４）から前記ソール部材（２５）を形成する、該成形表面に局部的に関連する加熱素子を備えており、
    前記所望の密度分布が、密度が前記ソール部材（２５）の外側（５）から内側（１０）に徐々に増加するように調節され、
    前記ソール部材（２５）のプリフォームが、前記内側（１０）から前記外側（５）に線形に減少する厚さを持つ、
    ことを特徴とする成形器具。

Images