JP7474092B2 - シューズ用ソール構造体およびその製造方法、ならびに当該ソール構造体を備えたシューズ - Google Patents

シューズ用ソール構造体およびその製造方法、ならびに当該ソール構造体を備えたシューズ Download PDF

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Description

本発明は、簡単な構造でクッション性および安定性を容易にコントロールできるシューズ用ソール構造体およびその製造方法、ならびに当該ソール構造体を備えたシューズに関する。
シューズのソール構造体として、例えば特開2004-242692号公報には、軟質弾性部材製の上部ミッドソールと、上部ミッドソールの下方に配置された軟質弾性部材製の下部ミッドソールと、上下部ミッドソール間に設けられた硬質弾性部材製の波形プレートとを備えたものが記載されている(段落[0025]参照)。上下部ミッドソールは、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)の発泡体などで構成され、波形プレートは、硬質合成ゴムなどで構成されている(段落[0026]~[0027]参照)。
上記従来のソール構造体において、着地時には、軟質弾性部材製の上下部ミッドソールの圧縮変形によりクッション性を維持できる。その一方、上下部ミッドソールの圧縮変形時には、硬質弾性部材製の波形プレートが上下部ミッドソール全体の圧縮変形を抑制し、これにより、着地時の安定性を向上できる。
しかしながら、上記従来の構成では、上部ミッドソールおよび下部ミッドソールに加えて波形プレートを設ける必要があるため構造が複雑であり、また、波形プレートの成形工程や接着工程等が別途必要になるため製造コストもアップする。上記公報には、下部ミッドソールにクッションホールを形成する点が記載されているが、その場合、クッションホールは、下部ミッドソールにおいて上部ミッドソールとの界面に形成されており、そのため、下部ミッドソールに加えて上部ミッドソールが必要である。クッションホールを画成する上下内壁面の一部を波形プレートで形成する場合には、上下部ミッドソールに加えて波形プレートも必要になる。また、その場合、形成されるクッションホールの位置は、上下部ミッドソール内に配設される波形プレートにより制限を受けるので、このようなクッションホールによりクッション性をコントロールするには限界がある。
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、簡単な構造でクッション性および安定性を容易にコントロールできるシューズ用ソール構造体、および当該ソール構造体を備えたシューズを提供することにある。また、本発明の課題は、荷重作用時の過剰圧縮に対して耐過変形性を向上できるシューズ用ソール構造体、および当該ソール構造体を備えたシューズを提供することにある。さらに、本発明は、このようなソール構造体を製造するための製造方法を提供しようとしている。
本発明に係るシューズ用ソール構造体は、上側に配置される上壁部と、上壁部との間に間隔を隔てて下側に配置される下壁部と、上壁部および下壁部間に配設され、上壁部および下壁部に連設されるとともに、上下方向に弾性変形可能な左右一対の側壁部とを有している。上壁部、下壁部および側壁部が樹脂製の壁状部材からなり、上壁部、下壁部および各側壁部により囲繞された箱状部材が構成されている。箱状部材の内部には、多数本の樹脂フィラメントを水平面内において互いに交差するように配設してなる樹脂レイヤーが鉛直方向に多数層重ね合わされたフィラメント構造体である三次元弾性構造体と、樹脂製の壁状部材からなる隔壁を介して三次元弾性構造体接する中空部が設けられている。中空部は、箱状部材の壁状部材に開口しておらず、隔壁により限定されかつ閉じた中空内部空間を画成しており、中空部を構成する隔壁と、上壁部、下壁部および各側壁部を構成する各壁状部材との間には、三次元弾性構造体が充填されている
本発明によれば、着地時には、側壁部が上下方向に弾性変形するとともに、上壁部、下壁部および各側壁部により囲繞された箱状部材の内部で三次元弾性構造体が弾性変形することにより、クッション性を発揮できる。また、このとき、上壁部および下壁部が樹脂製の壁状部材から構成されるので、側壁部および三次元弾性構造体の弾性変形時には、上壁部および下壁部がこれらの弾性変形を抑制し、これにより、着地時の安定性を向上できる。
しかも、本発明によれば、上壁部、下壁部および各側壁部により囲繞された箱状部材の内部には、三次元弾性構造体と接する中空部が設けられているので、三次元弾性構造体の弾性変形時には、中空部によって三次元弾性構造体の弾性変形をコントロールすることができ、これにより、ソール構造体のクッション性および安定性をコントロールできるようになる。さらに、この場合には、着地時や製靴作業の際の機械圧着時に作用する過大な圧縮荷重によってソール構造体が過剰圧縮しようとしたとき、上壁部、下壁部および各側壁部により囲繞された箱状部材の内部に中空部が設けられていて中空部を画成する隔壁が壁状部材から構成されているので、このような過剰圧縮に対して過変形を起こすのを抑制でき、これにより、耐過変形性を向上できる。また、この場合には、軽量化が行えるだけでなく、別部材を介在させることなく簡単な構造でクッション性および安定性のコントロールが容易に行えるようになる。
また、本発明では、側壁部が上壁部および下壁部に連設されていて、上壁部、下壁部および側壁部が箱状部材を構成しており、中空部が箱状部材の内部に配置されている。この場合には、側壁部が上壁部および下壁部に連設されていることで、側壁部の弾性変形時には、上壁部および下壁部が直接的に側壁部の弾性変形を抑制でき、その結果、着地時の安定性を一層向上できる。また、この場合には、中空部が上壁部、下壁部および側壁部からなる箱状部材の内部に配置されることにより、中空部として様々な形状のものを用いることができ、これにより、ソール構造体のクッション性および安定性のより細やかなコントロールが可能になる。
本発明では、壁状部材からなる中空部の隔壁の内壁面の少なくとも一部が円弧状面、湾曲面または錐面から構成されている。この場合には、中空部の隔壁の内壁面のうちの例えば上面に円弧状面、湾曲面または錐面を配置することで、平坦状面が配置されないようにすることができ、これにより、隔壁を例えば3Dプリンターを用いて樹脂成形する際に、隔壁の内壁面の上面をサポート材なしで成形できるようになる。
本発明では、三次元弾性構造体が、上壁部、下壁部、側壁部および中空部の各壁状部材とともに3Dプリンターで成形されている。この場合には、ソール構造体を3Dプリンターで一体成形することができ、これにより、コストを低減できる。
本発明では、3Dプリンターが熱溶解積層方式である。
本発明に係るシューズは、上述したソール構造体およびアッパーを備え、アッパーの下部がソール構造体に固着されている。
前記シューズ用ソール構造体の製造方法においては、3Dプリンターを用いて、上壁部、下壁部および側壁部をそれぞれ壁状部材として樹脂成形しつつ、上壁部、下壁部および各側壁部から画成される箱状部材の内部に、多数本の樹脂フィラメントからなる樹脂レイヤーを多数層重ね合わせたフィラメント構造体である三次元弾性構造体と、壁状部材からなる隔壁を介して三次元弾性構造体に接する中空部とを箱状部材とともに3Dプリンターにより一体形成し、中空部を構成する隔壁と、上壁部、下壁部および各側壁部を構成する各壁状部材との間に三次元弾性構造体が充填されるようにしている。
本発明によれば、ソール構造体を3Dプリンターで一体成形することができるので、コストを低減できる。
本発明では、壁状部材からなる中空部の隔壁の内壁面の少なくとも一部が円弧状面、湾曲面または錐面から構成されており、3Dプリンターによる成形時には、内壁面の形状に応じて成形時の基準面に対するソール構造体の姿勢が選択されている。この場合には、成形時の基準面に対してソール構造体の姿勢を適宜選択することにより、隔壁の内壁面をサポート材なしで成形できるようになる。
本発明では、3Dプリンターが熱溶解積層方式である。
以上のように、本発明によれば、ソール構造体の着地時には、側壁部が上下方向に弾性変形し、上壁部、下壁部および各側壁部により囲繞された箱状部材の内部で三次元弾性構造体が弾性変形することにより、クッション性を発揮できるとともに、上壁部および下壁部が側壁部および三次元弾性構造体の弾性変形を抑制することにより、着地時の安定性を向上できる。また、三次元弾性構造体の弾性変形時には、中空部によって三次元弾性構造体の弾性変形をコントロールすることができ、これにより、ソール構造体のクッション性および安定性をコントロールできるようになる。さらに、着地時や製靴作業の際の機械圧着時に作用する過大な圧縮荷重によってソール構造体が過剰圧縮しようとする際には、中空部を画成する隔壁が壁状部材から構成されていることにより、このような過剰圧縮に対して過変形を起こすのを抑制でき、これにより、耐過変形性を向上できる。また、このような中空部を設けることにより、軽量化が行えるだけでなく、簡単な構造でクッション性および安定性のコントロールが容易に行えるようになる。
本発明の一施例によるシューズ(左足用)のソール構造体を内甲側上方から見た全体斜視図である。 前記ソール構造体(図1)を外甲側上方から見た全体斜視図である。 前記ソール構造体(図1)の平面図である。 図3のIV-IV線断面概略図(つまりソール構造体の踵部領域の横断面概略図)である。 前記ソール構造体(図1)を前側上方から全体斜視図であって、当該ソール構造体の上壁部および三次元弾性構造体を取り除くことにより、当該ソール構造体の内部の中空部を示している。 前記ソール構造体(図1)の主に踵部領域の水平方向の縦断面図であって、図4のIV-IV線断面に相当している。 前記ソール構造体(図1)を構成する樹脂繊維製の三次元弾性構造体を斜め上方から見た斜視部分図である。 前記ソール構造体(図4)に過大な圧縮荷重が作用した状態を示す図である。 中空部のないソール構造体の踵部領域の横断面概略図であって、前記実施例の図4に相当している。 前記ソール構造体(図9)に過大な圧縮荷重が作用した状態を示す図であって、前記実施例の図8に相当している。 本発明の第1の変形例によるソール構造体を前側上方から全体斜視図であって、当該ソール構造体の上壁部および三次元弾性構造体を取り除くことにより、当該ソール構造体の内部の中空部を示しており、前記実施例の図5に相当している。 前記ソール構造体(図11)の主に踵部領域の水平方向の縦断面図であって、前記実施例の図6に相当している。 本発明の第2の変形例によるソール構造体を前側上方から全体斜視図であって、当該ソール構造体の上壁部および三次元弾性構造体を取り除くことにより、当該ソール構造体の内部の中空部を示しており、前記実施例の図5に相当している。 前記ソール構造体(図13)の主に踵部領域の水平方向の縦断面図であって、前記実施例の図6に相当している。 本発明の第3の変形例によるソール構造体を前側上方から全体斜視図であって、当該ソール構造体の上壁部および三次元弾性構造体を取り除くことにより、当該ソール構造体の内部の中空部を示しており、前記実施例の図5に相当している。 前記ソール構造体(図15)の主に踵部領域の水平方向の縦断面図であって、前記実施例の図6に相当している。 前記ソール構造体(図15)の踵部領域の横断面図であって、図16のXVII-XV-II線断面に相当している。 本発明の第4の変形例によるソール構造体の踵部領域の横断面図であって、前記実施例の図4に相当している。 本発明の第5の変形例によるソール構造体の踵部領域の横断面図であって、前記実施例の図4に相当している。 本発明の第6の変形例によるソール構造体を説明するための図であって、(a)ないし(e)はソール構造体の内部に配置される中空部の各種変形例の外観形状をそれぞれ示している。 本発明の第7の変形例によるソール構造体の内甲側側面図である。 図21のXXII-XXII線断面図である。 本発明の第8の変形例によるソール構造体を説明するための図であって、ソール構造体を構成する樹脂繊維製の三次元弾性構造体の変形例を斜め上方から見た斜視部分図である。 前記三次元弾性構造体(図23)を構成する基本モジュールを説明するための平面概略図である。 前記基本モジュール(図24)の最上位層(第1層)に配置される第1のパターンの平面概略図である。 前記基本モジュール(図24)において第1層の直近下層(第2層)に配置される第2のパターンの平面概略図である。 前記基本モジュール(図24)において第2層の直近下層(第3層)に配置される第3のパターンの平面概略図である。 前記基本モジュール(図24)において第3層の直近下層(第4層)に配置される第4のパターンの平面概略図である。 (a)、(b)は前記ソール構造体(図15、図11)の成形工程の一例を説明するための図である。
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図1ないし図8は、本発明の一実施例によるシューズ用ソール構造体を説明するための図である。ここでは、シューズとしてランニングシューズを例にとる。なお、以下の説明中、上方(上側/上部/上)および下方(下側/下部/下)とは、シューズの上下方向の位置関係を表し、前方(前側/前部/前)および後方(後側/後部/後)とは、シューズの前後方向の位置関係を表しており、幅方向とはシューズの左右方向を指すものとする。すなわち、図3の平面図を例にとった場合、上方および下方は、同図の紙面垂直方向を指しており、前方および後方は、同図の右方および左方をそれぞれ指しており、幅方向は、同図の上下方向を指している。
図1ないし図3に示すように、シューズ1は、シューズ全長にわたって延設されたソール構造体2と、その上に設けられ、着用者の足を覆うアッパー3(一点鎖線で図示)とを備えている。
ソール構造体2は、足の踵部、中足部(土踏まず部)、前足部にそれぞれ対応する踵部領域H、中足部領域M、前足部領域Fを有するソール本体20を有している。ソール本体20は、着用者の足裏が直接またはインソール等(図示せず)を介して間接的に接触する足裏当接面20aを上面に有している。足裏当接面20aは、好ましくは、着用者の足裏形状に沿うように前後方向に向かってなだらかに湾曲する湾曲面を形成している。
ソール本体20の主に踵部領域Hには、ソール本体20の上側に配置され、踵部領域Hの周囲に沿って延びるアウトカウンター部21が配設されている。アウトカウンター部21は、着用者の足の踵部の周囲を囲繞してサポートするようにソール本体20の足裏当接面20aから上方に立ち上がっている。シューズ1は、足裏当接面20aおよびアウトカウンター部21にアッパー3の下部を接着等で固着することにより作製される。
ソール本体20は、踵部領域Hの横断面図である図4(図3のIV-IV線断面図)に示すように、上側に配置される上壁部20Aと、上壁部20Aとの間に間隔を隔てて下側に配置される下壁部20Bと、上壁部20Aおよび下壁部20B間において実質的に上下方向に延びかつ上下壁部20A、20Bに連設された、上下方向に弾性変形可能な左右一対の側壁部20C、20Dとを有している。なお、図4では、アウトカウンター部21が省略されたものが示されている。上壁部20Aの上面は、例えば凹状湾曲面からなる足裏当接面20aを構成しており、下壁部20Bの下面は、路面と接地する接地面20bを構成している。各側壁部20C、20Dは、それぞれ外側に向かって凸状に膨出する凸状湾曲面から構成されている。
上下壁部20A、20Bおよび各側壁部20C、20Dは所定の厚みtを有している。厚みtとしては、好ましくは1mm以上3mm以下に設定されている。図4では、図示の便宜上、各壁部20A、20B、20C、20Dが太線で示されており、断面を表すハッチングは省略されている。上下壁部20A、20Bおよび各側壁部20C、20Dは樹脂製の壁状部材であって、ソール本体20は箱状部材を構成しており(つまりボックス構造/外殻構造を有しており)、ソール本体20の内部には、これらの壁部2A~2Dにより囲繞された内部領域Sが形成されている。ソール本体20を構成する樹脂としては、例えばナイロン、ポリエステル、TPU(熱可塑性ポリウレタン)、PU(ポリウレタン)等の熱可塑性樹脂やラバー等が用いられる。
内部領域Sには、中空部4が設けられている。すなわち、中空部4は、箱状部材であるソール本体20の内部に配置されている。中空部4は、この例では、円形断面を有しており、上下壁部20A、20Bおよび各側壁部20C、20Dと同様に、所定の厚みtを有する樹脂製の壁状部材である隔壁40によって画成されている。なお、ここでは、図示および説明の便宜上、隔壁40の厚みを上下壁部20A、20Bおよび各側壁部20C、20Dの厚みと同じ符号tを用いて表しているが、これらの厚みは同一でなくてもよい。また、内部領域Sにおいて、中空部4の周囲には、樹脂繊維からなる三次元弾性構造体5が設けられている。中空部4は、隔壁40を介して三次元弾性構造体5と接している。すなわち、内部領域Sにおいて中空部4および隔壁40を除く領域には、三次元弾性構造体5が充填されている。
ソール構造体2から上壁部20Aおよび三次元弾性構造体5を取り除いた状態で中空部4の外観を示す斜視図である図5、および、ソール構造体2の水平方向の縦断面図(図4のVI-VI線断面図)である図6に記載されるように、中空部4は、中空のドーナツ形状を有しており、すなわち、隔壁40からなる円環状のエンドレス(つまり無端状)チューブ形状を有している。
三次元弾性構造体5は、図7に示すように、多数の樹脂フィラメント(樹脂繊維)5a、5bが水平面内でそれぞれ例えば一定ピッチで配置されかつ互いに交差するように、各樹脂繊維を配設してなる樹脂層(レイヤー)を鉛直方向に多数層重ね合わせることにより構成されたフィラメント構造体である。樹脂フィラメント5a、5bとしては、例えば0.3~0.5mmの線径のものが用いられる。この例では、樹脂フィラメント5aは、第1の方向に略平行に配設されており、樹脂フィラメント5bは、第1の方向と交差(例えば直交)する第2の方向に略平行に配設されている。鉛直方向に重ね合わされる各レイヤー間には、微小隙間が形成されている。
このように、三次元弾性構造体5においては、細い樹脂フィラメントが第1および第2の方向に所定の間隔で延設されて水平面内の各レイヤーが形成されるとともに、これらのレイヤーが上下(厚み)方向に連結されることにより、立体的なフィラメント構造が構築されている。したがって、前後・左右・上下方向のみならず、あらゆる方向において良好な弾性を発揮できるばかりでなく、従来のEVAやラバー等の素材と比較して飛躍的な軽量化が可能である。
三次元弾性構造体5は、3Dプリンターにより造形(成形/3Dプリント)されている。3Dプリンターとしては、好ましくは、FDM(Fused Deposition Modeling: 熱溶解積層)方式のものが用いられる。この方式では、樹脂として、例えばナイロン、ポリエステル、TPU(熱可塑性ポリウレタン)、PU(ポリウレタン)、熱可塑性エラストマー等の熱可塑性樹脂やラバー等が用いられる。また、樹脂としては、軟質樹脂が好ましく、アスカーAスケールで90A以上のものがより好ましい。
本実施例において、3Dプリンターによる三次元弾性構造体5の成形時には、ソール本体20を構成する上下壁部20A、20Bおよび側壁部20C、20D、ならびに中空部4を画成する隔壁40も3Dプリンターで同時に成形されており、ソール本体20および中空部4は、三次元弾性構造体5と一体に形成されている。
すなわち、上下壁部20A、20Bおよび各側壁部20C、20Dからなるソール本体20の成形時には、内部の三次元弾性構造体5および中空部4が一体成形(同時プリント)されている。これにより、三次元弾性構造体5および中空部4をソール本体20の内部領域S内に配置して固着する等の作業が不要となって、コストを低減できる。好ましくは、ソール本体20の成形時には、アウトカウンター部21についても一体成形(同時プリント)されている。これにより、ソール構造体2が3Dプリンターで一度に成形できるようになるので、製造工程を簡略化でき、コストを一層削減できる。さらに、ソール構造体2の成形時には、個々の着用者から取得した足情報(足の三次元データ(足長、足幅、アーチ高さ、足裏形状等)や足圧分布等)に基づいて成形を行うようにすれば、個々の着用者の足にフィットするようにカスタマイズされたパーソナルフィットのソールを実現できるようになる。
なお、三次元弾性構造体5の圧縮硬さ(または弾性)については、ソール本体20の内部に充填される樹脂の充填密度や、ソール本体20の上下壁部20A、20Bおよび各側壁部20C、20Dを構成する壁状部材の硬さに応じて硬軟の程度が設定される。
例えば、樹脂の充填密度を低くしたり(例:約5~10%)、壁状部材を軟らかくしたりすることにより、ソール本体20が軟らかくなる。このとき、ソール本体20が軟らかくなりすぎた場合には、中空部4を入れることにより、中空部4の変形時に発生する弾性反発力や、中空部4の隔壁40による過変形抑制効果によって、ソール本体20を適度の軟らかさに調整することができる。
また、樹脂の充填密度を高くしたり(例:約15~20%)、壁状部材を硬くしたりすることにより、ソール本体20が硬くなる。このとき、ソール本体20が硬くなりすぎた場合には、中空部4の容積を大きくしたり、中空部4の隔壁40を薄くしたりすることで、中空部4を変形しやすくすることにより、ソール本体20を適度の硬さに調整することができる。
なお、三次元弾性構造体5の圧縮硬さに応じて、ソール本体20を部分的に硬く(または軟らかく)したい場合には、所望の個所に中空部4を配置するようにすればよい。また、ソール本体20の軽量化を重視する場合には、ソール本体20の載荷時の変形に対して影響が少ない個所に中空部4を配置するようにすればよい。
上述のように構成されたソール構造体2においては、着地時には、ソール本体20の側壁部2C、2Dが上下方向に弾性変形するとともに、内部領域Sで三次元弾性構造体5が弾性変形することにより、クッション性を発揮でき、ソフトランディングを実現できる。また、このとき、側壁部2C、2Dが上下壁部2A、2Bに連設されているので、各側壁部2C、2Dの弾性変形時には、上下壁部2A、2Bがソール本体20の圧縮変形を抑制し、これにより、着地時の安定性を向上できる。
さらに、内部領域Sには、三次元弾性構造体5と接する中空部4が設けられているので、三次元弾性構造体5の弾性変形時には、中空部4の弾性圧縮変形に伴う弾性反発力の作用によって三次元弾性構造体5の弾性変形をコントロールすることができ、これにより、ソール構造体2のクッション性および安定性をコントロールできるようになる。
ここで、図8は、着地時や製靴作業の際の機械圧着時にソール構造体2に過大な圧縮荷重Wが作用したときの状態を示している。同図中、実線は変形後の状態を、一点鎖線は変形前の状態をそれぞれ表している。過大な圧縮荷重Wの作用によって、ソール本体20の上壁部20Aが下方に大きく沈み込むとともに、両側壁部20C、20Dが外側方に大きく膨らもうとするとき、ソール本体20の内部領域Sに設けられた中空部4が圧縮され、このとき、中空部4が密閉空間であることにより、圧縮変形にともなって中空部4の内部に弾性反発力Rが発生し、また、中空部4を画成する隔壁40が壁状部材から構成されていることにより、壁状部材が中空部4の変形を抑制し、これにより、中空部4の圧縮変形を抑制できる。
その結果、このような中空部4の働きにより、過大な圧縮荷重Wの作用時には、ソール構造体2が過剰圧縮されることで上壁部20Aが下方に大きく沈み込んだり、両側壁部20C、20Dが外側方に大きく膨らんだりする過変形を防止でき、その結果、ソール構造体2の耐過変形性を向上できる。
また、中空部4がドーナツ形状を有していることにより、ソール構造体2の踵部領域Hの外周に沿って配設されているので(図6参照)、ソール構造体2の踵着地時には、内外甲側のみならず踵後端側においても中空部4が弾性反発力を発生させるので、踵部領域Hのいずれの位置で着地した場合でも、ソール構造体2のクッション性および安定性をコントロールできるようになる。さらに、踵部領域Hのいずれの位置においても、耐過変形性を発揮できる。
ここで、図9および図10は、本実施例との比較のために、ソール構造体2に中空部4が設けられていない例を示している。図9は図4に対応していて変形前の状態を、図10は図8に対応していて変形後の状態をそれぞれ示している。
この場合には、ソール構造体2に過大な圧縮荷重Wが作用したとき、ソール構造体2の圧縮変形を抑制する中空部4が設けられていないために、図9に示すように、ソール本体20の上壁部20Aが下方に大きく沈み込むとともに、両側壁部20C、20Dが外側方に大きく膨らむことにより、過変形が発生する。
なお、前記実施例では、中空部4がドーナツ形状を有している例を示したが、中空部4の形状はこれに限定されるものではなく、種々の形状のものを採用することができ、また、その配置や向き、大きさ、個数についても様々なパターンが考えられる。以下に説明する第1ないし第7の変形例はその一例を示すものである。
〔第1の変形例〕
図11および図12は、本発明の第1の変形例によるソール構造体を示している。これらの図において、前記実施例と同一符号は同一または相当部分を示しており、図11は前記実施例の図5に、図12は前記実施例の図6にそれぞれ対応している。すなわち、図11は、ソール構造体2から上壁部20Aおよび三次元弾性構造体5を取り除いた状態で中空部の外観を示す斜視図であり、図12は、ソール構造体2の水平方向の縦断面図である。
これらの図に示すように、第1の変形例では、中空部として、左右一対の中空部4、4が設けられている。中空部4は、ソール本体20の側壁部20Cに沿って弧状に湾曲しつつ前後方向に延びるとともに、隔壁40からなるチューブ形状を有しており、中空部4は、ソール本体20の側壁部20Dに沿って弧状に湾曲しつつ前後方向に延びるとともに、隔壁40からなるチューブ形状を有している。なお、この場合、中空部4、4を通るソール構造体2の踵部領域の横断面概略図は、前記実施例の図4と同様であって、中空部4、4の横断面形状は円形である。
この第1の変形例においても、前記実施例と同様に、着地時には、ソール本体20の側壁部2C、2Dおよび三次元弾性構造体5が弾性変形することにより、クッション性を発揮でき、着地安定性を向上できるとともに、三次元弾性構造体5と接する中空部4、4の弾性圧縮変形に伴う弾性反発力により、三次元弾性構造体5の弾性変形をコントロールでき、クッション性および着地安定性をコントロールできる。さらに、着地時や製靴作業の際の機械圧着時に過大な圧縮荷重が作用した際には、中空部4、4の弾性圧縮変形に伴う弾性反発力の作用に加えて、中空部4、4を画成する隔壁40、40が壁状部材から構成されていることで中空部4の過剰圧縮変形を抑制できるので、ソール構造体2の過変形を防止でき、ソール構造体2の耐過変形性を向上できる。
なお、中空部4、4の配置や向きは図11に示すものには限定されない。また、中空部4、4のいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。
〔第2の変形例〕
図13および図14は、本発明の第2の変形例によるソール構造体を示している。これらの図において、前記実施例と同一符号は同一または相当部分を示しており、図13は前記実施例の図5に、図14は前記実施例の図6にそれぞれ対応している。すなわち、図13は、ソール構造体2から上壁部20Aおよび三次元弾性構造体5を取り除いた状態で中空部の外観を示す斜視図であり、図14は、ソール構造体2の水平方向の縦断面図である。
これらの図に示すように、第2の変形例では、中空部として、球状の中空部4、4が設けられている。中空部4は、ソール本体20の側壁部20Cの側に配置されており、それぞれ隔壁40からなる3つの中空部4から構成されている。同様に、中空部4は、ソール本体20の側壁部20Dの側に配置されており、それぞれ隔壁40からなる3つの中空部4から構成されている。なお、この場合、中空部4、4を通るソール構造体2の踵部領域の横断面概略図は、前記実施例の図4と同様であって、中空部4、4の横断面形状は円形である。
この第2の変形例においても、前記実施例と同様に、着地時には、ソール本体20の側壁部2C、2Dおよび三次元弾性構造体5が弾性変形することにより、クッション性を発揮でき、着地安定性を向上できるとともに、三次元弾性構造体5と接する中空部4、4の弾性圧縮変形に伴う弾性反発力により、三次元弾性構造体5の弾性変形をコントロールでき、クッション性および着地安定性をコントロールできる。さらに、着地時や製靴作業の際の機械圧着時に過大な圧縮荷重が作用した際には、中空部4、4の弾性圧縮変形に伴う弾性反発力の作用に加えて、中空部4、4を画成する隔壁40、40が壁状部材から構成されていることで中空部4の過剰圧縮変形を抑制できるので、ソール構造体2の過変形を防止でき、ソール構造体2の耐過変形性を向上できる。
なお、中空部4、4の配置は図11に示すものには限定されない。また、中空部4、4のいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。
〔第3の変形例〕
図15ないし図17は、本発明の第3の変形例によるソール構造体を示している。これらの図において、前記実施例と同一符号は同一または相当部分を示しており、図15は前記実施例の図5に、図16は前記実施例の図6に、図17は前記実施例の図3にそれぞれ対応している。すなわち、図15は、ソール構造体2から上壁部20Aおよび三次元弾性構造体5を取り除いた状態で中空部の外観を示す斜視図であり、図16は、ソール構造体2の水平方向の縦断面図であり、図17は、ソール構造体の踵部領域の横断面概略図である。
これらの図に示すように、第3の変形例では、中空部として、扁平な椀形またはドーム形、あるいは皿形の横断面形状を有する中空部4’が設けられている。中空部4’は隔壁40’により囲繞されており、ソール構造体2の踵部領域Hの略全体にわたって配設されている。
この場合においても、前記実施例と同様に、着地時には、ソール本体20の側壁部2C、2Dおよび三次元弾性構造体5が弾性変形することにより、クッション性を発揮でき、着地安定性を向上できるとともに、三次元弾性構造体5と接する中空部4’の弾性圧縮変形に伴う弾性反発力により、三次元弾性構造体5の弾性変形をコントロールでき、クッション性および着地安定性をコントロールできる。さらに、着地時や製靴作業の際の機械圧着時に過大な圧縮荷重が作用した際には、中空部4’の弾性圧縮変形に伴う弾性反発力の作用に加えて、中空部4’を画成する隔壁40’が壁状部材から構成されていることで中空部4’の過剰圧縮変形を抑制できるので、ソール構造体2の過変形を防止でき、ソール構造体2の耐過変形性を向上できる。
この場合には、中空部4’を画成する隔壁40’の内壁面は、上面40’Aおよび下面40’Bが平坦状面から構成され、側面40’Cおよび40’Dが円弧状面から構成されている(図17参照)。これに対して、前記実施例および前記第1、第2の変形例では、中空部4の隔壁40および中空部4、4の隔壁40、40の内壁面は、いずれも円弧状面から構成されている(図4参照)。なお、中空部4’を画成する隔壁40’の内壁面のうちの上面40’Aについては、上凸状の湾曲面から構成するようにしてもよい。
〔第4の変形例〕
図18は、本発明の第4の変形例によるソール構造体を示しており、前記実施例の図4に相当している。同図において、前記実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。図18に示すように、第4の変形例では、中空部4の横断面形状は半円形であって、中空部4の隔壁40の内壁面は、上面40Aが円弧状面から構成され、下面40Bが平坦状面から構成されている。
〔第5の変形例〕
図19は、本発明の第5の変形例によるソール構造体を示しており、前記実施例の図4に相当している。同図において、前記実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。図19に示すように、第5の変形例では、中空部4の横断面形状は略半円形であって、中空部4の隔壁40の内壁面は、上面40Aが円弧状面または湾曲面から構成され、下面40Bが平坦状面から構成されるとともに、上面40Aおよび下面40B間に連設される側面40C、40Dが平坦状面から構成されている。
〔第6の変形例〕
図20は、本発明の第6の変形例によるソール構造体を説明するための図であって、(a)ないし(e)はソール構造体の内部に配置される中空部の各種変形例の外観形状をそれぞれ示している。
同図において、(a)に示す中空部4は、半球状またはドーム状の上部隔壁400と、その下部に連設された円筒状の下部隔壁401とから構成されており、前記第5の変形例に示した中空部4の側面40C、40Dの軸方向長さを長くしたものに相当している。(b)に示す中空部4は、円錐状の上部隔壁400’と、その下部に連設された円筒状の下部隔壁401とから構成されている。この場合、上部隔壁400’の内壁面は、曲面状の錐面になっており、頂点400’pに向かって収束するように形成されている。(c)に示す中空部4は、円錐状の隔壁400’から構成されている。隔壁400’の内壁面は、頂点400’pに向かって収束する曲面状の錐面になっている。(d)に示す中空部4は、角錐(この例では三角錐)状の隔壁400”から構成されている。この場合、隔壁400”の内壁面は、平面状の錐面になっており、頂点400”pに向かって収束するように形成されている。(e)に示す中空部4は、(d)の中空部4において、直線状の稜線400”rをアール状にしたものに相当している。この場合、隔壁400”の内壁面は、平面状の錐面と曲面状の錐面とから構成されており、頂部400”pに向かって収束するように形成されている。
図20に示した各中空部4は、ソール本体20の所望の位置に複数個設けるようにしてもよく(図13参照)、その際、異なる形状の中空部4と組み合わせるようにしてもよい。また、各中空部4を各々の中心線と直交する方向に延伸することにより、各中空部4をチューブ状(図11参照)または円環状(図5参照)に構成するようにしてもよい。その場合、延伸された中空部4の断面形状は、図20(a)の中空部4の場合には、図19に示すようなものになり、図20(b)の中空部4の場合には、図19において、隔壁40の内壁面の上面40Aが逆V字状の面から構成されたものになり、図20(c)、(d)の中空部4の場合には、図18において、隔壁40の内壁面の上面40Aが逆V字状の面から構成されたものになる。図20(e)の中空部4の場合には、図20(c)、(d)の場合と類似しているが、隔壁400”の内壁面の逆V字状の上面40Aがアール状の頂部を有することになる。
なお、前記実施例および前記第1ないし第6の変形例では、中空部4が踵部領域Hに設けられた例を示したが、中空部4は、中足部領域Mまたは前足部領域Fに設けるようにしてもよく、踏付け部領域に設けるようにしてもよい。また、中空部4はソール構造体2の前後方向および幅方向の全体領域にわたって設けるようにしてもよい。さらには、中空部4は、いずれかの領域において所望の個所に適宜配置するようにしてもよい。
〔第7の変形例〕
図21および図22は、本発明の第7の変形例によるソール構造体を示しており、同図において、前記実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。
図21に示すように、この第7の変形例では、ソール本体20の踵部領域Hおよび中足部領域Mに、各領域を幅方向(同図紙面垂直方向)に貫通する中空部4がそれぞれ形成されている。中空部4は、側面視紡錘形状または両凸レンズ形状を有しており、前後方向に延びる細長い空間領域である。中空部4は、前後方向において上凸状の湾曲面を有する上側内壁面40aと、前後方向において下凸状の湾曲面を有する下側内壁面40bとから形成されており、各内壁面40a、40bはそれぞれの前後端で連結されている。
図21のXXII-XXII線断面図である図22に示すように、中空部4は、それぞれ幅方向に延びる樹脂製の壁状部材からなる上側隔壁40Aおよび下側隔壁40Bから画成されている。各隔壁40A、40B間で相対する壁面がそれぞれ上側内壁面40aおよび下側内壁面40bを構成している。上側内壁面40aは、幅方向において上凸状の湾曲面を有しており、下側内壁面40bは、幅方向において下凸状の湾曲面を有している。なお、上側隔壁40Aおよび下側隔壁40Bは、中空部4の内外甲側開口縁部において前後方向にも延びている。
図22に示すように、中空部4の上方においては、ソール本体20の上壁部20A、左右の側壁部20C、20Dおよび隔壁40Aで囲繞された領域に、樹脂繊維からなる三次元弾性構造体5が充填されている。中空部4は、隔壁40Aを介して三次元弾性構造体5と接している。同様に、中空部4の下方においては、ソール本体20の下壁部20B、左右の側壁部20C、20Dおよび隔壁40Bで囲繞された領域に、樹脂繊維からなる三次元弾性構造体5が充填されている。中空部4は、隔壁40Bを介して三次元弾性構造体5と接している。別の言い方をすると、側壁部20C、20Dおよび側壁部20C、20Dは、上下壁部20A、20B間に配設されており、三次元弾性構造体5は、上壁部20Aおよび下壁部20B間の内部領域に設けられている。
この場合においても、前記実施例と同様に、着地時には、ソール本体20の各側壁部20C、20Dおよび20C、20Dならびに三次元弾性構造体5が弾性変形することにより、クッション性を発揮でき、着地安定性を向上できるとともに、三次元弾性構造体5と接する中空部4の弾性圧縮変形に伴う弾性反発力により、三次元弾性構造体5の弾性変形をコントロールでき、クッション性および着地安定性をコントロールできる。さらに、着地時や製靴作業の際の機械圧着時に過大な圧縮荷重が作用した際には、中空部4の弾性圧縮変形に伴う弾性反発力の作用に加えて、中空部4を画成する隔壁40A、40Bが壁状部材から構成されていることで中空部4の過剰圧縮変形を抑制できるので、ソール構造体2の過変形を防止でき、ソール構造体2の耐過変形性を向上できる。
さらに、この場合には、中空部4がソール本体20を幅方向に貫通していることで、ソール本体20をさらに軽量化することができるばかりでなく、中空部4の形状に応じてソール本体20の変形の方向性をコントロールできるようになる。この例では、各中空部4が前後方向に延びるとともに、前側の中空部4が後側の中空部4に対して低い位置に配置されており(図21参照)、さらには、各中空部4の前後方向の中心線Lが前方に向かうにしたがい下方に向かって傾斜しているので、ソール変形が踵部領域Hから中足部領域Mをへて前足部領域Fに向かって移動していくように、ソール本体20の変形をコントロールできるようになる。
なお、中空部4は踵部領域Hまたは中足部領域Mのいずれか一方にのみ設けるようにしてもよく、前足部領域Fに設けるようにしてもよい。また、中空部4は、ソール本体20の内甲側または外甲側のいずれか一方にのみ貫通するようにしてもよい。
〔第8の変形例〕
三次元弾性構造体5の構造としては、前記実施例の図7に示すものには限定されず、その他種々の構造のものを採用し得る。
例えば図23に示す例では、樹脂フィラメントを水平面内で多角形状に配設してなる樹脂層(レイヤー)を鉛直方向に多数層重ね合わせることにより構成されている。
図24は、図23に示した三次元弾性構造体5を構成する基本モジュール50を説明するための平面概略図である。なお、基本モジュールとしては、これ以外にも考えられるが、ここでは、製造工程とは切り離して構造の理解の便宜のために取り出したものを用いている。基本モジュール50は、図24Aに示すように、最上位層(第1層)に配置され、実線で示された第1のパターン51と、図24Bに示すように、第1層の直近下層(第2層)に配置され、一点鎖線で示された第2のパターン52と、図24Cに示すように、第2層の直近下層(第3層)に配置され、二点鎖線で示された第3のパターン53と、図24Dに示すように、第3層の直近下層(第4層)に配置され、点線で示された第4のパターン54とから構成されている。第1ないし第4のパターンはいずれも樹脂フィラメント(樹脂繊維)から構成されている。樹脂フィラメントは、例えば0.3~0.5mmの線径のものが用いられる。
第1のパターン51は、図24Aに示すように、間隔を隔てて配置された一対の八角形状の枠体51aと、各枠体51aの間に配置された四角形状の枠体52aとを有しており、枠体52aを構成する一部の枠は各枠体51aの枠と共用されている。第2のパターン52は、図24Bに示すように、間隔を隔てて配置され、各頂点を面取りされた一対の四角形状の枠体51bと、各枠体51bの間に配置された四角形状の枠体52bとを有しており、枠体52bを構成する一部の枠は各枠体51bの枠と共用されている。第3のパターン53は、図24Cに示すように、間隔を隔てて配置された一対の四角形状の枠体51cと、各枠体51cの間に配置され、各頂点を面取りされた四角形状の枠体52cとを有しており、枠体52cを構成する一部の枠は各枠体51cの枠と共用されている。第4のパターン54は、図24Dに示すように、間隔を隔てて配置された一対の四角形状の枠体51dと、各枠体51dの間に配置された八角形状の枠体52dとを有しており、枠体52dを構成する一部の枠は各枠体51dの枠と共用されている。
三次元弾性構造体5の第1ないし第4層は、第1ないし第4のパターン51~54を各層で隙間なく敷き詰めるように配置することにより構成されている。三次元弾性構造体5は、第1ないし第4層を上下方向に積層することにより構成されている。また、第4層から下方の領域に関しては、第3のパターン53、第2のパターン52の順に配置され、以下同様にして、第1ないし第4のパターン51~54が昇順および降順で繰り返される。
このように、三次元弾性構造体5においては、細い樹脂フィラメントが前後および左右方向に所定の間隔で延設されて水平面内の各レイヤーが形成されるとともに、これらのレイヤーが上下(厚み)方向に連結されることにより、立体的なフィラメント構造が構築されている。したがって、前後・左右・上下方向のみならず、あらゆる方向において良好な弾性を発揮できるばかりでなく、従来のEVAやラバー等の素材と比較して飛躍的な軽量化が可能である。
次に、上述のように構成されるソール構造体2の成形工程について説明する。
前記実施例によるソール構造体2を3Dプリンターで成形する際の基準面(つまり、成形後のソールが載置されることになるベース面)Rsは、図4中の一点鎖線で示すように、ソール本体20の下壁部20Bの下面(接地面)20bと一致している。すなわち、3Dプリンターによるソール成形時には、ソール下面が基準面Rs上に載置されるような水平姿勢で成形される。
この点は、前記第1ないし第7の変形例においても同様であるが、前記第3の変形例の場合には、異なる基準面Rsを採用する方が好ましい。というのは、前記第3の変形例の場合には、図17に示すように、中空部4’を画成する隔壁40’の内壁面のうちの上面40’Aが平坦状面から構成されており、そのため、軟質樹脂を用いた3Dプリンターによる上面40’Aの成形時には、樹脂が下方に垂れる樹脂垂れが発生するおそれがあるからである。
図25(a)は、前記第3の変形例によるソール構造体2について、好ましい成形方法を示している。この場合には、ソール構造体2の踵後端が基準面Rsに接した状態でソール構造体2が直立の立位姿勢で成形されるようにしている。この立位姿勢においては、中空部4’を画成する隔壁40’の内壁面のうち上面となるのは円弧状面であるので(図17中の円弧状面40’Cまたは40’D参照)、軟質樹脂を用いた3Dプリンターによる成形時において樹脂垂れが発生するおそれがなくなる。同図中、ソール構造体2の踵後端には、多数の柱状サポート部Spが配設されており、これらのサポート部Spは、3Dプリンターによるソール構造体2の成形時に同時に成形されており、成形後に切断除去される。
図25(b)には、前記第1の変形例によるソール構造体2についても、同様の立位姿勢で3Dプリンターにより成形する例を示している。前記第1の変形例は、中空部4、4が円弧状の横断面形状を有しているので、3Dプリンターによるソール成形時には、ソール下面が基準面Rs上に載置されるような水平姿勢で成形を行っても樹脂垂れを起こすおそれはないのであるが、立位姿勢でも樹脂垂れを起こすことなく成形を行うことが可能である。というのは、中空部4、4を画成する隔壁40、40の内壁面のうち、立位姿勢での成形時に上面となる位置にも円弧状面が配置されるからである。
また、前記第6の変形例で示した各種中空部のうち、錐体形状部分を有するもの、すなわち、図20中の(b)~(e)の中空部4については、底面が平坦状面から構成されているが、3Dプリンターによる成形時には、底面が中空部4の内壁面の上面となる位置に配置されないようにすれば(例えば、錐体形状部分の各頂点400’p、400”pが成形時のトップの位置(最も高い位置)に配置されるようにする等)、成形時の樹脂垂れを防止できる。
このように、ソール構造体2において、中空部を画成する内壁面の少なくとも一部に円弧状面、湾曲面または錐面が含まれていれば、3Dプリンターによる成形時にこれら円弧状面/湾曲面/錐面が中空部の上面の位置に配置されるように、ソール構造体2の姿勢を適宜変更するようにすれば、中空部を画成する内壁面の一部に平坦状面がある場合でも、成形時に平坦状面が中空部の上面の位置に配置されないようにすることができ、これにより、成形時に樹脂垂れ等を起こすことなく、3Dプリンターによる成形が可能になる。
<その他の変形例>
上述した実施例および各変形例はあらゆる点で本発明の単なる例示としてのみみなされるべきものであって、限定的なものではない。本発明が関連する分野の当業者は、本明細書中に明示の記載はなくても、上述の教示内容を考慮するとき、本発明の精神および本質的な特徴部分から外れることなく、本発明の原理を採用する種々の変形例やその他の実施例を構築し得る。
<他の適用例>
前記各実施例および前記各変形例では、当該ソール構造体がランニングシューズに適用された例を示したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、本発明は、ウォーキングシューズやサッカーシューズを含むその他のスポーツシューズの他、一般のシューズやサンダル等にも同様に適用可能である。
以上のように、本発明は、簡単な構造でクッション性および安定性を容易にコントロールでき、さらには、荷重作用時の過剰圧縮に対して耐過変形性を向上できるようにするためのシューズ用ソール構造体に有用である。
1: シューズ

2: ソール構造体

20: ソール本体
20A: 上壁部
20B: 下壁部
20C、20C、20C: 側壁部
20D、20D、20D: 側壁部

3: アッパー

4: 中空部
40、40、40、40’: 隔壁
40A、40B: 隔壁

5: 三次元弾性構造体
5a、5b: 樹脂フィラメント(樹脂繊維)

S: 内部領域
特開2004-242692号公報(段落[0025]~[0027]参照)

Claims (8)

  1. シューズ用ソール構造体であって、
    上側に配置される上壁部と、前記上壁部との間に間隔を隔てて下側に配置される下壁部と、前記上壁部および前記下壁部間に配設され、前記上壁部および前記下壁部に連設されるとともに、上下方向に弾性変形可能な左右一対の側壁部とを有しており、
    前記上壁部、前記下壁部および前記側壁部が樹脂製の壁状部材からなり、前記上壁部、前記下壁部および前記各側壁部により囲繞された箱状部材が構成されており、
    前記箱状部材の内部には、多数本の樹脂フィラメントを水平面内において互いに交差するように配設してなる樹脂レイヤーが鉛直方向に多数層重ね合わされたフィラメント構造体である三次元弾性構造体と、樹脂製の壁状部材からなる隔壁を介して前記三次元弾性構造体接する中空部が設けられており、
    前記中空部が、前記箱状部材の前記壁状部材に開口しておらず、前記隔壁により限定されかつ閉じた中空内部空間を画成しており、前記中空部を構成する前記隔壁と、前記上壁部、前記下壁部および前記各側壁部を構成する前記各壁状部材との間には、前記三次元弾性構造体が充填されている、
    ことを特徴とするシューズ用ソール構造体。
  2. 請求項1において、
    前記中空部の前記隔壁の内壁面の少なくとも一部が円弧状面、湾曲面または錐面から構成されている
    ことを特徴とするシューズ用ソール構造体。
  3. 請求項1において、
    前記三次元弾性構造体が、前記上下壁部、前記各側壁部および前記中空部の前記各壁状部材とともに3Dプリンターで成形されている
    ことを特徴とするシューズ用ソール構造体。
  4. 請求項において、
    前記3Dプリンターが熱溶解積層方式である
    ことを特徴とするシューズ用ソール構造体。
  5. 請求項1に記載の前記ソール構造体およびアッパーを備え、
    前記アッパーの下部が前記ソール構造体に固着されている
    ことを特徴とするシューズ。
  6. 請求項1に記載の前記シューズ用ソール構造体の製造方法において、
    3Dプリンターを用いて、前記上壁部、前記下壁部および前記各側壁部をそれぞれ壁状部材として樹脂成形しつつ、
    前記上壁部、前記下壁部および前記各側壁部から画成される前記箱状部材の内部に、前記多数本の前記樹脂フィラメントからなる前記樹脂レイヤーを多数層重ね合わせた前記フィラメント構造体である前記三次元弾性構造体と、前記壁状部材からなる前記隔壁を介して前記三次元弾性構造体に接する前記中空部とを前記箱状部材とともに前記3Dプリンターにより一体形成し、
    前記中空部を構成する前記隔壁と、前記上壁部、前記下壁部および前記各側壁部を構成する前記各壁状部材との間に前記三次元弾性構造体が充填されるようにした、
    ことを特徴とするシューズ用ソール構造体の製造方法。
  7. 請求項6において、
    前記中空部の前記隔壁の内壁面の少なくとも一部が円弧状面、湾曲面または錐面から構成されており、前記3Dプリンターによる成形時には、前記内壁面の形状に応じて成形時の基準面に対するソール構造体の姿勢が選択されている、
    ことを特徴とするシューズ用ソール構造体の製造方法。
  8. 請求項6において、
    前記3Dプリンターが熱溶解積層方式である、
    ことを特徴とするシューズ用ソール構造体の製造方法。
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