JPH0880232A - マットレス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】誰でも、正しい寝姿勢と包み込まれるようなや
わらかい寝心地が得られるマットレスを提供すること、
また、あらゆる路面で高いグリップ力としっかりとした
操舵感が得られるタイヤを提供すること、ならびに、あ
らゆる路面で高いグリップ力と快適な踏み心地が得られ
る靴を提供することを目的としている。 【構成】ウレタンマットレスにおいては、最外周部を除
く全面にＩ字状の短く深いスリットを縦横交互に近接配
置した。また、タイヤトレッドにおいては排水溝部を除
く全面にＩ字状もしくはＹ字状の短く深いサイプを近接
配置した。ならびに、靴のアウトソールにおいては、ほ
ぼ全面にＩ字状もしくはＹ字状の短く深いスリットを近
接配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は基本構造を同じくし、以
下の（ａ）〜（ｃ）の分野に関する。 （ａ）寝姿勢と寝心地の両立を図ったウレタンマットレ
ス。 （ｂ）路面の微細な凹凸への追従性とトレッド剛性の両
立を図ったタイヤ。 （ｃ）濡れたタイルや氷雪面でも滑りにくい靴。

【０００２】

【従来の技術】従来のウレタンマットレスにおいては、
やわらかくすると腰が落ち込むため、硬くせざるを得ず
寝心地が悪かった。この対策として、縦横にスリットを
刻むことにより身体各部を独立して支持するウレタンマ
ットレスが特許出願されているが、スリット同士の間隔
が広く、分割されるブロックが大きいとゴツゴツ感があ
り、またスリットが浅いとブロックの独立性が低くなり
十分な効果が得られない。逆にスリットの間隔を狭くか
つ深く刻むと、スリットに囲まれた細長いウレタンブロ
ックが林立することになり、図３に示したように横倒
れ、縦割れ、座屈が発生してしまうという問題があっ
た。

【０００３】従来のタイヤのトレッドパターンにおいて
は、湿潤路面や氷雪路面では排水溝やサイプの総延長距
離を長くするほど路面との密着性が良くなり、グリップ
力が向上する反面、トレッド剛性が低下することにより
耐摩耗性や操舵応答性などが低下するという問題があっ
た。

【０００４】従来の靴においては、滑り止めのため様々
なアウトソールが採用されているがザラ目状にしたもの
は耐摩耗性が低く、ブロックパターンを用いたものは圧
雪面や濡れたタイルなどで効果が低く、スパイクを用い
たものは硬質路面での着地音と着地衝撃が大きいという
問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明ではウレタンマ
ットレスとして以下（ａ）〜（ｄ）の課題を掲げた。 （ａ）やわらかい寝心地が得られるよう圧縮弾性力を下
げること。 （ｂ）腰の落ち込みや突き上げのない正しい寝姿勢が得
られること。 （ｃ）個人差や寝返り等の動きに無調整で対応出来るこ
と。 （ｄ）構造が簡単で安価で、かつ耐久性に優れること。

【０００６】滑り止めタイヤとして以下（ｅ）〜（ｇ）
の課題を掲げた。 （ｅ）舗装路、未舗装路、湿潤路、氷雪路など路面を選
ばないこと。 （ｆ）トレッド表面の圧縮方向の剛性が低く、グリップ
力が高いこと。 （ｇ）トレッド表面の剪断方向の剛性が高く、操舵応答
性が高いこと。

【０００７】滑り止めアウトソールとして以下（ｈ）〜
（ｌ）の課題を掲げた。 （ｈ）舗装路、未舗装路、氷雪路、濡れたタイルなど路
面を選ばないこと。 （ｉ）耐摩耗性が高いこと。 （ｊ）摩耗しても性能が急に悪化しないこと。 （ｋ）着地衝撃がなく、着地音が静かなこと。 （ｌ）踏み込んだ際のよじれ感がないこと。

【０００８】

【課題を解決しようとする手段】本発明では、ウレタン
マットレスにおいては、最外周部を除く全面にＩ字状の
短く深いスリットを縦横交互に近接配置した。また、タ
イヤトレッドにおいては排水溝部を除く全面にＩ字状も
しくはＹ字状の短く深いサイプを近接配置した。ならび
に、靴のアウトソールにおいては、ほぼ全面にＩ字状も
しくはＹ字状の短く深いスリットを近接配置した。

【０００９】

【作用】本発明のマットレスは水の浮力を模擬してお
り、最初に水の浮力の特性とマットレスの支持特性につ
いて説明する。

【００１０】正しい寝姿勢はプールで浮き身をした際に
見られ、側面から見ると背骨が滑らかなＳ字を描き、身
体各部の厚みの中心点を結ぶとほぼ直線になると言われ
る。誰でも水面に水平に浮かぶのは、人間の身体が身
長、体重、部位に関係なく水の比重にほぼ等しく、身体
各部の荷重と水の浮力とが釣り合っているためである。
しかしマットレスでこの姿勢を得るのは難しく、硬過ぎ
ると臀部が突き上げられ逆に柔らか過ぎると臀部が落ち
込みやすい。

【００１１】これは、水の浮力と水面化の体の体積とが
比例するのに対し、マットレスでは圧縮変形させた周囲
の“引きつれ”により基準面下の体の体積以上に変形
し、水の浮力に相当する支持力と基準面下の体の体積と
が比例しないためである。この影響は加重面積と周囲を
含めた変形面積の割合によって決まるため、胸部や臀部
に比べ面積の小さい頭部や脚部は、見掛け上の支持力が
大きくなり、マットレスの圧縮弾性力を変えても体を一
様に浮き沈みさせることは出来ない。この作用は水の表
面張力と同じであるが、水の表面張力が無視できるほど
小さいのに対して、マットレスでは寝姿勢に影響を及ぼ
すほど大きく、本発明では以下これをマットレスの表面
張力と称している。

【００１２】マットレスの表面張力は表面付近の素材の
伸張弾性力が大きいほど、また荷重を掛ける面積が小さ
いほど、そして圧縮変位が大きいほど大きく影響する。
一般的なマットレスは表面付近の素材が伸びにくく、表
面張力の影響が避けられないため、通常は非常に硬くし
たり硬さや厚みの分布を変えて対処しているが、寝心地
や個人差の対応などで妥協を強いられている。マットレ
スの表面張力がなければ、身体各部の体積に応じた支持
力が得られ、水の浮力と同様のやわらかさでも正しい寝
姿勢を保つことが出来るはずである。本発明では以上の
理論に基づいており、次にスリットの作用について説明
する。

【００１３】マットレスの表面張力を低減させるには、
表面付近の伸張弾性力を小さくする必要があるが、一般
的に発泡ウレタンの伸張弾性力は圧縮弾性力に比べて極
めて大きい。ここで単純に伸張弾性力を低減するだけで
あれば、格子状のスリットを刻むことが考えられるが、
従来の技術の項で述べた通り問題が多い。

【００１４】そこで本発明ではマットレスの最外周部を
除く全面に渡って、水平方向の長さは短いが深層部まで
達するＩ字状のスリットを、縦横交互に近接配置した。
スリットが近接しているため、ブロックの周囲の４面は
ほとんどスリットで囲まれており、ブロックの縦の４辺
の部分のみで隣のブロックとつながっている。このスリ
ットでも細長いブロックが林立することになるが、図４
に示したようにブロックの横倒れに対しては、垂直方向
の剪断応力が縦に長い接続部分に働くため、抵抗力が大
きく横倒れや座屈が起きにくい構造となる。また接続部
分は、アコーディオンカーテン状にジグザグにつながっ
ているため、伸張弾性力は大幅に低下し、表面付近の引
きつれは荷重を掛けた周囲の狭い範囲にしか発生しな
い。なお、Ｉ字状スリットの両端はＲ形状をしており、
引き裂き応力の集中を避けると共に接続部の柔軟性向上
の役目も担っている。

【００１５】この構造ではある程度の深さがあれば、ス
リットが微細かつ相互に接近しているほど表面付近の伸
張弾性力を低減出来、同時に表面張力の影響も抑制出来
る。従って圧縮弾性力の低いクッション材が採用出来、
伸びやすい表面とあいまってやわらかな寝心地が得られ
る。ただしスリットを極端に微細化するとウレタン素材
の弾性力が得られなくなってしまうため、最低でもブロ
ックは３ｍｍ角以上とすることが望ましい。

【００１６】以上のようにマットレスの最外周部を除く
全面に同一形状、同一サイズの微細なスリットを形成し
たことにより、ほぼ全面に渡って均一に低い圧縮弾性力
と独立性の高い支持力を持たせることが出来、利用者の
身長・体重差はもちろん、体の向きや位置が異なっても
常に理想的な寝姿勢と、包み込まれるようなやわらかな
寝心地が得られる。

【００１７】次にタイヤトレッドにおける諸特性につい
て最初に説明する。夏用タイヤのグリップ力は一般にト
レッドの剛性を低くするほど大きくなるが、これは路面
の微小な凹凸への追従性が良くなり、主に路面との接触
面積拡大と荷重分布の平準化により、粘着摩擦力が大き
くなるためである。またスタッドレスタイヤにおけるグ
リップ力は、サイプによるエッヂ効果や混入物による機
械的摩擦力も加わるが、粘着摩擦力が主体であることは
同様である。

【００１８】トレッド剛性を下げるには、低剛性ゴム素
材を用いる他に溝やサイプを刻む方法があるが、従来の
手法ではいずれも転がり抵抗、耐発熱性、耐摩耗性、操
舵応答性などが悪化し、燃費、旋回性能、高速走行時の
しっかり感などの悪化をもたらしてしまう。そこでトレ
ッドゴムの剛性が、回転方向の剪断剛性、幅方向の剪断
剛性、半径方向の圧縮剛性に分けられ、耐摩耗性、操舵
応答性、グリップ力にそれぞれ影響を与えていることに
着目し、回転方向と幅方向の各剪断剛性を維持しつつ、
圧縮剛性のみを低下させることにより、耐摩耗性や操舵
応答性を悪化させずにグリップ力を向上させる手法を検
討した。

【００１９】一般に同一のトレッドパターンでゴム素材
の変更により圧縮剛性を下げると、剪断剛性低下、全体
的な変形量増大、ヒステリシスによる発熱、耐摩耗性の
悪化を順次招いてしまい、また同一のゴム素材で排水溝
やサイプを数多く刻んでも、上記と同様の結果を招いて
しまうため、あまり細かいパターンには出来ない。これ
は排水溝やサイプが、トレッドが摩耗しても特性が大き
く変化しないよう深く刻まれているため、排水溝やサイ
プの間隔を狭めていくとブロックが細長く立つことにな
り、剪断剛性が大きく低下してしまうためである。

【００２０】本発明では、図１に示すようにトレッドの
ほぼ全面、もしくは図５に示すようにブロック部分の全
面に渡って、多数のＩ字状の微細なサイプを縦横交互に
近接配置した。また同様に、図６に示すようにＹ字状の
微細なサイプを近接配置した。なお、サイプの端は応力
集中による引き裂き防止と柔軟性向上のため、Ｒ形状と
なっているのは従来技術同様である。サイプ同士が近接
しているため、図１ではブロックの周囲の４面はほとん
どサイプで囲まれており、ブロックの縦の４辺の部分の
みで隣のブロックとつながっている。また図６において
はサイプに囲まれるブロックは三角柱となり、縦の３辺
が隣のブロックとつながっている。これにより各ブロッ
クが完全に独立せず、残された接続部分が交互に配置さ
れることになるため、全方向にアコーディオンカーテン
状に形成される。ブロックの横倒れに対しては、図４に
示すように垂直方向の剪断応力が縦に長い接続部分に働
くため、抵抗力が大きく横倒れや座屈が起きにくい構造
となる。これにより、全体的にはブロックが倒れにくく
高い剪断剛性が維持出来、しかも微小領域ではアコーデ
ィオンカーテン状に形成される部分が伸縮するため、マ
ットレスの項目で示した表面張力の影響が小さく、各ブ
ロックは比較的自由に圧縮変位出来るため圧縮剛性を小
さく出来る。

【００２１】次に靴のアウトソールにおける滑り止め作
用について説明する。アウトソールのグリップ力につい
ては前述のタイヤと同様粘着摩擦が主因となっており、
未舗装路などではエッヂ効果による機械的摩擦も加わ
る。しかし氷雪面や濡れたタイル面などでは水膜が出来
やすく、潤滑油の役目をはたすため粘着摩擦力が失わ
れ、グリップが極端に低下しやすい。この水膜は、アウ
トソールと路面の平滑面同士で挟まれる個々の面積が大
きいほど出来やすいが、単位面積当たりの荷重の影響に
ついては路面によって異なり、濡れたタイル面では単位
面積荷重が小さいほど水膜が出来やすく、逆に圧雪路や
氷結路では単位面積荷重が高いほど水膜が出来やすい。

【００２２】この水膜が出来にくくするため、以下
（ａ）〜（ｄ）のような、多用なアウトソールが考案さ
れているが、いずれも用途が限定されている。 （ａ）スパイクを用いたものは、スパイクの硬度がかな
り高くなければ効果がなく、効果が現われるほど硬いと
硬質路面で履き心地が非常に悪くなる。 （ｂ）ザラ目状にしたものは、初期は効果が高いが、摩
耗すると平滑になり非常に滑りやすくなる。 （ｃ）ブロックパターンは、いかなる路面でもグリップ
力が高そうに思えるが、実際には氷雪面ではエッヂ効果
が得られるほどブロックは食い込まず、逆に単位面積荷
重が大きいことからブロックの頭頂部に水膜が出来やす
い。 （ｄ）波型等のスリット刻んだものは、スリットが深
く、幅広く、高密度なほど滑りにくいが、踏み込んだ際
のよじれ感が大きくなり踏み心地が悪い。

【００２３】本発明では、アウトソールに軟質弾性素材
を採用すると共に、アウトソールのほぼ全面もしくはブ
ロック部分の全面に渡って、図１に示すように多数のＩ
字状の微細かつ深いスリットを縦横交互に近接配置し
た。また図６に示すようにＹ字状の微細かつ深いスリッ
トを近接配置した。この作用は前述のタイヤトレッドの
サイプと同様であるが、靴特有の部分を追加して以下
（ａ）〜（ｄ）に示す。 （ａ）路面の微小な凹凸への追従性を高め、荷重を分散
することにより単位面積当たりの荷重を抑制し、氷雪面
での水膜の発生を抑制出来る。 （ｂ）表面の伸張弾性力が小さいため、ソールを厚くし
ても歩行時の屈曲性が損なわれない。 （ｃ）スリットの高密度配置により、水膜を除去出来
る。 （ｄ）スリットが連続しておらずブロックが完全に独立
化しないため、剪断剛性を維持出来、よじれ感のないし
っかりとした踏み心地が得られる。

【００２４】

【実施例】

〔ウレタンマットレス〕耐久性に優れるマットレス用ウ
レタンを１０００ｍｍ×２０００ｍｍの大きさで厚さが
１００ｍｍのものと５０ｍｍのものを２枚用い、１００
ｍｍ厚のウレタンの最外周部を除く全面に図１に示すよ
うなＩ字状スリットを刻んだ後、その下層部に５０ｍｍ
のウレタンを貼り付け、１５０ｍｍ厚のマットレスを構
成した。ウレタンの硬さは、水の浮力の３〜５倍の支持
力が得られるよう０．３ｇ／ｍｍ・ｃｍ^２バネレートの
ものを選定した。スリットの各寸法は、長さを８ｍｍ、
接続部の長さを各１ｍｍ、両端Ｒ形状の半径を０．５ｍ
ｍとした。このスリットに囲まれるブロックはＷ５ｍｍ
×Ｄ５ｍｍ×Ｈ１００ｍｍとなる。このウレタンマット
レスを柔軟性の高い袋状シーツに収め、身長、体重が大
きく異なる数名の被験者に寝てもらったところ、どこも
圧迫されない従来にないやわらかな寝心地が得られなが
ら、腰や背中が沈み込まないフラットな寝姿勢が得られ
ると好評であった。

【００２５】〔タイヤ〕実物のタイヤの製作が出来ない
ため、１００ｍｍ×１００ｍｍ×２０ｍｍのトレッド模
型を射出成型用ゴムと型枠により製作し、板に貼り付け
て各種路面でテストを実施した。スポーツ走行用タイヤ
はスリックタイヤを想定し全面Ｉ字サイプとし、サイプ
の寸法は長さを８ｍｍ、接続部の長さを各１ｍｍ、両端
Ｒ形状の半径を０．５ｍｍ、深さを１０ｍｍとした。一
般タイヤは溝付きタイヤを想定し、ブロック部分のみＩ
字サイプとした。ブロックの大きさは２０ｍｍ×２０ｍ
ｍとし、溝の幅を５ｍｍ、深さを１０ｍｍ、サイプの寸
法を上記と同寸法とした。スタッドレスタイヤは一般タ
イヤと同様のブロックパターンとし、ブロック部分にＹ
字サイプを採用した。サイプの寸法は、Ｙ字の各腕の長
さを５ｍｍ、先端Ｒ形状の半径を０．５ｍｍとし、深さ
を１５ｍｍ、溝部も同様に深さを１５ｍｍとした。また
比較実験用として、それぞれ同一寸法でサイプのないも
のを製作した。スタッドレスタイヤについては比較実験
用として、従来の直線状サイプとした。これらの模型を
様々な路面でテストした結果、スポーツ走行用タイヤと
一般タイヤにおいては、いずれもグリップ力の向上が見
られ、しかも剪断剛性の低下はほとんど見られなかっ
た。スタッドレスタイヤにおいては、トレッド表面に剪
断力を加えるとブロックの角が起き上がり、数多くのエ
ッヂが発生するため良好な結果を得た。具体的には前後
方向のグリップ力は同等で、左右方向のグリップ力の向
上と剪断剛性の大幅な向上が見られた。

【００２６】〔靴〕靴のアウトソールもタイヤと同様の
手法を用いた。パターンもタイヤと同様３種類とし、比
較実験用とあわせて実物大の試料を製作し、底が平らな
靴の裏に貼り付けて各種路面でテストを実施した。テス
トの結果は、いずれもグリップ力の大幅な向上が見られ
た。また、いずれも着地音、着地衝撃、よじれ感もなく
快適な踏み心地が得られた。

【００２７】

【発明の効果】マットレスにおいては以下（ａ）〜
（ｄ）の効果が得られた。 （ａ）異なる身長、体重、体格の人が、同時に正しい寝
姿勢を得られる。 （ｂ）異なる身長、体重、体格の人が、同時にやわらか
い寝心地が得られる。 （ｃ）柔軟性が高く、リクライニング機構にも相性が良
い。 （ｄ）従来、ソファーベッドを兼用させるとベッド形態
時の硬さが優先され、ソファーとしての座り心地が硬か
ったが、本ウレタンマットレスはソファーベッドとして
形成しても、やわらかな座り心地が得られる。

【００２８】タイヤにおいては以下（ｅ）〜（ｈ）の効
果が得られる。 （ｅ）あらゆる路面でグリップ力が向上する。 （ｆ）高速走行時でも、しっかりとした操舵感が得られ
る。 （ｇ）剛性の高いゴム素材が採用出来、耐摩耗性が向上
する。 （ｈ）スタッドレスタイヤにおいてはグリップの方向に
よる差がなくなる。

【００２９】靴においては以下（ｉ）〜（ｋ）の効果が
得られた。 （ｉ）濡れた芝生や、ぬるぬるした岩の上などを含め、
あらゆる路面でグリップ力が格段に向上する。 （ｊ）スリットが深く、摩耗しても急激な性能の低下が
ない。 （ｋ）スパイクのように着地音や着地衝撃がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｉ字スリット・およびＩ字サイプの上面図

【図２】図１におけるＡ−Ａ’断面図

【図３】ブロックの変形パターンの模式図

【図４】剪断力を加えた際の応力分布説明図

【図５】ブロック部分にＩ字スリット・およびＩ字サイ
プを施した上面図

【図６】Ｙ字スリット・およびＹ字サイプの上面図

【符号の説明】

１…クッション素材、２…スリット・又はサイプ、３…
外部から加わる剪断力、４…内部に発生する剪断応力、
５…排水溝、６…ブロック

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クッション部材のほぼ全面に渡って、Ｉ字
   状の短く深いスリットを縦横交互に近接配置したことを
   特徴とするマットレス。
2. 【請求項２】溝部を除くトレッドの全面に渡って、同一
   形状の短く深いサイプを近接配置したことを特徴とする
   タイヤ。
3. 【請求項３】アウトソールに同一形状の短く深いスリッ
   トを近接配置したことを特徴とする靴