JPH11318508A

JPH11318508A - 改善された二重エネルギ―処理システムを有する靴底

Info

Publication number: JPH11318508A
Application number: JP11098157A
Authority: JP
Inventors: Franz-Xaver Karl Kaelin; カールケーリンフランツ−イクサファー; Daniel Eugene Norton; オイゲーネノートンダニエル; Kwang Ho Park; ホーパククワン; Simon Luthi; ルーシシモン; Berthold Dr Krabbe; クラバベルトルト
Original assignee: Adidas International BV
Current assignee: Adidas International BV
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1999-04-05
Publication date: 1999-11-24
Also published as: DE69901005T2; DE69901005D1; DE19914472A1; DE19914472C2

Abstract

(57)【要約】【課題】靴底ユニットにおいて、運動の自然な過程の
間に生じる受動及び能動尖頭値を最適に考慮し運動の自
然なダイナミクスを最適に利用する。【解決手段】特にスポーツシューズ用の靴底ユニット
（５０）は、平面方向に分割された少なくとも２つの部
材を含み、第１の平面部材（６０）は靴底ユニットの前
足部にかけてひろがり、第２の平面部材（８０）は後足
部にかけてひろがる。第１の平面部材はエネルギー損失
が２７％をこえない弾性材料を含む。望ましい実施の形
態では、第２の平面部材はエネルギー損失が少なくとも
５５％の粘性材料をさらに含む。別の望ましい実施の形
態では、第２の平面部材の粘性材料と第１の平面部材の
弾性材料の間のエネルギー損失差は、少なくとも２８％
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は靴の靴底ユニットに
関し、特にスポーツシューズの生体力学的特性を改善す
るための、いわゆる“二重エネルギー処理システム”を
提供するスポーツシューズ用靴底ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】歩行、ランニング及び跳躍時には、大地
と足の間に力がはたらいている。この力は通常大地反力
（ＧＲＦ）と称され、適当な測定器を用いて定量でき
る。歩行時のＧＲＦの大きさは、陸上競技者の体重（Ｂ
Ｗ）の１ないし１．５倍程度である。ランニング時には
ＧＲＦはＢＷの２ないし３倍の、また跳躍時にはＢＷの
５から１０倍の間の力が測定されている。

【０００３】足−大地相互作用毎の力−時間パターンは
一般に２つのはっきりした段階：ａ）足が地面についた
時の衝撃段階、及びこれに続くｂ）陸上競技者が前方及
び上方に推進されるときの押返し段階、を示す。図１ａ
は長距離走時の足の着地運動を示す。全ランナーの約８
０％はかかとで地面に接する。図１ｂは、その後の中足
部及び前足部の押返しを示す。図１ａ及びｂに対応する
ＧＲＦの垂直成分が図１ｃに示される。見てわかるよう
に、曲線は２つのはっきりした極大力からなっている。
第１の極大値は、かかとの衝撃の結果として２０ないし
４０ミリ秒（ｍｓ）後に生じている。このような短い時
間内に人体は第１の極大力に反応し調整することができ
ないので、文献ではこの力は尖頭衝撃力とよばれること
が多い。第２の極大力は８０ないし１００ｍｓ後に生
じ、これは押返し作用により引きおこされる。第２の極
大力は、しばしば“能動尖頭力”あるいは“推進尖頭
力”とよばれる。

【０００４】前記２種の力は人間の筋骨系に与える結果
が異なる：衝撃力は陸上競技者の運動能力には寄与しな
い。しかし多くの研究において、衝撃力は種々のスポー
ツで、特にかかとが関与する場合、慢性及び変性傷害に
関係している。従って目的は適切な靴底構成を用いてか
かとにかかる衝撃力を軽減することである。望ましい構
成は、付加の下で容易に変形しエネルギーを四散するも
のである。

【０００５】能動力の大きさ及び継続時間は、陸上競技
者の運動能力、例えばランニング速度、跳躍高さを決定
する。このことは、ある運動競技者がある速度で走りた
ければ、適切な能動力レベルが維持されなければならな
いことを意味する。よって、上記の力を強めることが目
的となる。エネルギー四散をできる限り最小限に抑える
一方、同時に必要な緩衝性を与える靴底が上記目的に影
響する。

【０００６】スポーツの種類、ランニング速度及び足の
解剖学的形態等に依存して、前記受動及び能動尖頭値の
大きさの相対比は変化することが研究からわかってい
る。図１ｃに示した状況は、ある場合には、前記能動尖
頭値が受動尖頭値と同じ大きさかあるいはそれより大き
くなるまで変化することがある。しかし、一般に前記２
つの尖頭値は約６０ミリ秒の間をおいて出現する。

【０００７】緩衝機構に関しては、運動具産業界では以
下の手法が従来とられていた。

【０００８】例えば米国特許第５，６９５，８５０号
により、靴の性能を改善するための靴底ユニットを有す
るスポーツシューズを提供するという考え方が知られて
いる。これはランニング中に前記エネルギーを“取り戻
し”、地面からの押返し段階の間に（すなわち図１ｃの
前記能動尖頭値域で）前進運動に変換する靴用部材すな
わち靴底を用いることにより達成される。この目的のた
めの靴底全面へのあるいは前足部に限定した弾性材の使
用が記述されている。適当な弾性材料としてとりわけ、
１，４−ポリブタジエン−ゴム化合物、または−靴の足
底板として−ＥＶＡと天然ゴムの混合物が挙げられてい
る。

【０００９】ドイツ国特許出願明細書第８，７０９，７
５７号により、外底とそれに載った中底からなる靴底ユ
ニットが知られている。前記中底は、下側で外底に接す
るシートの位置を定めている、比較的幅の狭い枠状延在
帯から形成されている。前記シートの内部には２つの靴
底部材が備えられ、１つは靴の前足部からかかと部の前
端までを占め、かかと部には第２の部材が備えられてい
る。第１の部材は、この靴で歩いているときに足裏にあ
る心地よさを与える靴底が形成されるように、圧力がか
かると比較的撓みやすいプラスチック製支持足底板から
なっていることが望ましい。かかと部に配置される靴底
部材は衝撃吸収体を提供し、例えばシリコーンのような
衝撃吸収材からなる。

【００１０】同様に米国特許第４，９１０，８８６号
は、靴底ユニットのかかと部への衝撃吸収足底板の使用
を記述している。米国特許第４，３１６，３３５号は、
靴底の前足部だけでなくかかと部にも、ただし衝撃減衰
特性はかかと部の方がよくなければならない、衝撃吸収
材の使用を開示している。

【００１１】最後に、ヨーロッパ特許出願公開第０，２
７２，０８２号明細書は、靴底ユニットの前足部におけ
るバネ板の使用を記述している。このバネ板は一歩接地
する毎にエネルギーを吸収し、押返し段階時にそのエネ
ルギーを放出する目的を有している。

【００１２】しかし上述した既知の考え方は全て、かか
と部あるいは前足部に関して挙げられた材料及び材料パ
ラメータが、上述した受動及び能動尖頭値の時間依存性
に対して調節すなわち最適化されていないという難点を
有している。さらに、前記提示された材料は靴底に使わ
れる他の材料と整合されていないため、生じる可能性の
ある付加的な効果が考慮されていない。従って、想定し
た効果は部分的にしか達成されず、前進運動をかなり妨
げる“ふかふか”感あるいは“ビヨンビヨン”感がラン
ニング中に生じる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、運動の自然な過程の間に生じる前記受動及び能動尖
頭値を最適に考慮し運動の自然なエネルギーを最適に利
用する、特にスポーツシューズ用の、十分にバランスの
とれた靴底ユニットを提供することである。

【００１４】さらに本発明の目的は、安価で耐久性の高
い靴底ユニットを提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、これら
の課題は請求項１，２及び３のそれぞれに従う靴底ユニ
ットにより解決される。

【００１６】詳しくは、上記課題は少なくとも１枚の靴
底層からなる靴、特にスポーツシューズ用の靴底ユニッ
トにより解決される。この靴底ユニットは、本発明に従
えば前部から後部方向に（すなわち平面方向に）分割さ
れた少なくとも２つの異なる部材からなる。第１の平面
部材は前記靴底ユニットの前足部にかけてひろがり、さ
らに中足部にかけてひろがるように選ぶこともできる。
一方第２の平面部材は後足部にかけてひろがる。

【００１７】請求項１の記述に従えば、（材料固有の）
エネルギー損失が２７％をこえない主として弾性特性を
有する材料が材料を含む第１の平面部材に用いられる。

【００１８】請求項２の記述に従えば、（材料固有の）
エネルギー損失が少なくとも５５％の主として粘性特性
を有する材料が第２の平面部材に用いられる。

【００１９】最後に請求項３の記述に従えば、弾性材料
が第１のエネルギー損失を有する前足部に用いられ、粘
性材料が第２のエネルギー損失を有する前記後足部に用
いられて、第２のエネルギー損失と第１のエネルギー損
失の差は少なくとも２８％である。

【００２０】いいかえれば、本発明の核心は、主として
弾性減衰特性を有する材料層を靴底ユニットの前足部に
与えるという独特の特徴にある。このような材料は、前
進運動において地面からの押返しを、運動エネルギーの
“弾性後方散乱”によって支援するという特性を有す
る。

【００２１】一方前記靴底ユニットの後足部（かかと
部）には、主として粘性減衰特性を含む材料層が用いら
れることが望ましい。粘性材料の使用により、ランニン
グ中特に足のかかとにはたらく副産衝撃のエネルギーが
熱に変換されるため、この衝撃は“無反発”吸収され
る。

【００２２】本発明に従って用いられる前記弾性及び粘
性材料の特性は、これらの材料固有のエネルギー損失で
ある。本発明の発明者は、後足部及び前足部に最適な材
料の準備に対して決定的な材料パラメータは、実験的に
定められるべきエネルギー損失であることを見いだし
た。このエネルギー損失は、力場を受けた試験材料の応
答から得られるパラメータである。

【００２３】前記応答を生体力学的に調節した方法で決
定するために、人間のランニング時に足にはたらく力場
に対応する動的力場を試験されるべき材料の試料にかけ
るという手法が本発明に従って用いられる。図１ｃに示
したＧＲＦ−力分布を（前記前足部及び後足部について
別々に）前記試験材料にはたらかせることが望ましい。
このＧＲＦ−力分布により前記材料にある程度のエネル
ギーが与えられて材料体を変形させる。この変形は前記
材料の、ある時間依存性を有する材料固有の弾性特性に
より元に戻り、よって前記エネルギーを回復させる。こ
のようにして回復されるエネルギーは、材料に依存し
て、前記供給エネルギーの一部が熱に変換されるので、
物理的理由により必ず供給エネルギーよりも少ない。供
給エネルギーから回復されたエネルギーを差し引けば、
“エネルギー損失”として表される正の差が得られる。

【００２４】本発明に従えば前足部に適した弾性材料
は、足の押返し段階時に足の上方及び前方運動を多少と
も支援するためには、エネルギー損失が２７％をこえて
はならないことが示された。

【００２５】さらに後足部における前記衝撃吸収のため
に本発明に従って用いられる粘性材料は、傷害の危険性
を多少とも低減させるためにはエネルギー損失が少なく
とも５５％でなければならないことが示された。

【００２６】最後に、エネルギー損失差が少なくとも２
８％の弾性材料及び粘性材料のそれぞれ前足部及び後足
部での組み合せにより、陸上競技者の運動能力を改善す
る、すなわちランニング（あるいは歩行）時のエネルギ
ー消費が少なくなるという、複合効果が得られた。この
エネルギー消費は、陸上競技者の酸素消費量に関する比
較研究により実験的に求められた。

【００２７】前記第１の平面部は前記靴底ユニットの前
足部であり、前記第２の平面部は後足部であることが望
ましい。靴底ユニットの第１及び第２の平面部は、同一
の横断層である（請求項４）望ましい実施の形態に従う
か、あるいは２枚の異なる横断層からなる（請求項５）
別の望ましい実施の形態に従う。

【００２８】本発明のさらに別の望ましい実施の形態に
従えば、前記弾性及び粘性部を有する前記の層あるいは
複数の層にさらに別の層が与えられる。例えば、内底及
び表底が与えられることもある。このような追加の層が
用いられるならば、望ましくは、さらに別の材料パラメ
ータ、すなわち靴底ユニットの前記追加の層を形成する
材料の動的剛性と比較した、前記弾性及び粘性材料のい
ずれもの動的剛性を考慮しなければならない。前記動的
剛性は、ある力の範囲（１，０００Ｎ〜１，５００Ｎの
間、及び２００Ｎ〜４００Ｎの間）における変形−力図
の曲線の勾配である。

【００２９】前記靴底ユニットが数層からなる実施の形
態において前記動的剛性を考慮することは、不適切な材
料が選ばれると前記前足部の弾性特性及び後足部の粘性
特性が効果を発揮しないので、重要である。この状況は
直列に結合した２つのバネに例えられる。特別あつらえ
のバネ特性を有する第１のバネの効果は、第２のバネの
バネ定数が第１のバネのバネ定数より小さいと発揮され
ない。この場合、結合バネの減衰特性は主としてバネ２
により定まる。バネ２が（完全に）縮まない限り、バネ
１は有効にならない。

【００３０】上記理由のため、請求項７及び８に従う望
ましい実施の形態においては、前記粘性及び弾性材料の
動的剛性以上の動的剛性を有する、前記選択的に追加さ
れる層を前記ユニットに備えることが提示されている。
粘性材料に対し、このことは２００Ｎと４００Ｎの間の
力で特に当てはまる。

【００３１】請求項９から１１に従う望ましい実施の形
態における靴底ユニットは、本発明に従って、フィール
ド競技（請求項９），ランニングシューズ（請求項１
０），及び汎用靴（請求項１１）に用いられることが望
ましい。

【００３２】前足部に用いられることが望ましい合成弾
性材料は、５０体積％のエチレン−ビニルアセテート
（ＥＶＡ）及び５０体積％の天然ゴムを含む（請求項１
３）。

【００３３】最後に、本発明に従って前記後足部に用い
られることが望ましい粘性材料は、ブチル−ポリマーを
含む（請求項１４）。

【００３４】上記合成材料は特に本発明に従う靴底ユニ
ットの必要条件を満たす。従って、上記合成材料は本発
明に従う二重エネルギー処理システム用材料として特に
適している。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の現
在望ましい実施の形態を説明する。

【００３６】図１は、実質的にアッパー部２０及び靴底
ユニット５０からなる靴１０を履いた人間の足を示す。
以下でさらに詳細に説明するように、靴底５０は以降レ
イヤーアンサンブルとよばれる複数の層からなることが
望ましい。

【００３７】本発明の原理を説明するため、初めに、ラ
ンニング中の足及びその運動の自然な過程を図１を参照
してさらに述べる。

【００３８】図１に示し、導入部で既述したように、人
間の約８０％は足のかかと部を地面につけることで走み
の運きの過程を開始する。この時、人間の肉体は強い衝
撃を受ける。引き続くロールオフ期に、作用力はまず減
少し次いで押返し運動時に再び増加する（図１ｂ参
照）。

【００３９】従って力のグラフは極大値を２つもつ曲線
である。

【００４０】上記考察の確認のため、被験者が力−時間
測定台上でランニング中の典型的な運動過程を行えば、
図１ｃに示す力の分布が得られる。縦軸として等価力が
（体重の倍数として）とられ、横軸としてはミリ秒単位
の時間がとられる。図１ｃに示した図は、（走み時に足
に加わる力は−導入部で述べたように−“大地反力”
（ＧＲＦ）ともよばれるので）ＧＲＦ図ともよばれる。

【００４１】ＧＲＦ曲線の典型的な例を示す図１ｃから
わかるように、急速に増加する力から生じる、図１ｃで
示される例では体重の２．５倍に相当する第１の鋭い極
大値が約２０ないし４０ｍｓ後に見られる。導入部で既
述したように、この第１の尖頭値は“垂直衝撃力尖頭
値”（ＶＦＩＰ値）ともよばれる。ＧＲＦ図のｔ＝０か
ら（ほぼ３０ｍｓないし５０ｍｓ後の）ｔ＝Ａの範囲と
して図１ｃに示される段階は、受動段階とよばれる。こ
れは足のかかと部と地面との接触（図１ａ参照）に対応
する。

【００４２】図１ｃに示した典型的なＧＲＦ図では、い
わゆる能動段階が前記運動過程の受動段階に続く。能動
段階における力の新たな増加は、地面からの足の押返し
により生じる（図１ｂ参照）。この力の増加は受動段階
より緩やか（約８０ないし１００ミリ秒）なので、結果
的に人間の肉体にかかる衝撃はかなり小さい。ＧＲＦ図
の分布は、境界条件（ランニング速度、足の解剖学的形
態、地面の硬さ等）に強く依存して変化する。

【００４３】受動段階における力の増加は能動段階にお
けるよりかなり急速なので、作用するインパルス（衝撃
力）がかなり高く、従ってかかとにより大きなストレス
が生じる。さらにこのインパルスは硬い表面に接触して
いる間地面から“反射”され、よって解剖学的形態によ
って吸収されなければならない。このことは特に（マラ
ソン競技のような）長時間持続するストレスにおいて重
大な傷害あるいは変性の徴候をもたらす。

【００４４】かかと部に比較して前足部にかかるストレ
スは、衝撃がより小さい（力の増加時間がより長い）と
いう理由のみによって相対的に小さい。さらに、前足部
はより大きな面積及び肉体内部でよりよく減衰を起こさ
せる解剖学的形態を含む。

【００４５】上記の理由のため、前足部に比較してかか
と部は解剖学的形態上の傷害を避けるためによりよい保
護を必要とすることが、本発明に従って推論される。前
足部では前記力はより緩やかに増加するので、足は（こ
の場合はより小さな）力の増加に対してよりよく調節で
きる。

【００４６】しかし、ランニングする方向あるいは地面
から離れる方向に衝撃の反射が生じる前足部には靴底が
ある特性をもつのが有益である。説明のため、再度図１
ｂを参照する。前足部が地面についている間に運動エネ
ルギーが足に再び移転されれば、地面からの足の押返し
が生じ、よって前進運動が支援される。

【００４７】従って本発明は、靴底ユニットのかかと部
及び前足部に特性の異なる材料を与えることの実現が基
になっている。前足部には弾性材料を用いることが望ま
しく、一方かかと部には粘性材料を用いることが望まし
い。

【００４８】しかし、純粋な弾性材料あるいは純粋な粘
性材料は全く存在せず、存在するのは常にこれら２つの
特性が複合したものである。従って、本発明の意味にお
ける弾性及び粘性材料は、正確には粘弾性特性を有し、
いずれかの特性が多かれ少なかれ強く発現している材料
である。

【００４９】よって、ある材料が主として弾性的であれ
ば、すなわち粘性特性は少ししか有していなければ、本
発明に従って“弾性的”であると見なされる。一方、あ
る材料が主として粘性特性を有していれば、すなわち弾
性特性を少ししか有していなければ、本発明の意味にお
いて“粘性的”であると見なされる。

【００５０】本文脈の中で弾性的とは、材料が力場すな
わち衝撃力の影響の下で弾力作用で跳ね返り、衝撃の間
に吸収したエネルギーを理想的には完全に放出すること
を意味する。一方粘性特性を有する材料は、受け取るエ
ネルギーの大部分を熱に変換する、すなわち極くわずか
しか弾性的に変形しない材料である。

【００５１】従って、上述したように、靴底ユニットの
かかと部に用いられることが望ましい、本発明の意味に
おける粘性材料であるならば、かかとから移転された衝
撃を少なくとも部分的に熱に変換し、よってこの衝撃が
ある意味で地面から“反射”されてかかとにストレスが
かかることを避けるような特性を有する。この結果、ラ
ンナーには非常に“柔らかな”走りの感触が主観的に生
じる。

【００５２】一方、前足部での使用が望ましい主として
弾性的な材料は地面から足を押返し、ある意味で地面か
ら衝撃を反射するので、いわば“ランナーを前方に撃ち
出す”ような特性を有する。

【００５３】上記の考察より、変形中に生じるエネルギ
ー損失は、粘性及び弾性材料を識別する、すなわち適切
であると認めるために特に適していることになる。この
（％で計測される）パラメータは、力場から材料に供給
されるエネルギーと跳ね返りにより回復されるエネルギ
ーとの関係を表す。

【００５４】適当な材料のエネルギー損失を測定するに
は、本発明に従う図２ｂに示す装置が用いられる。本装
置は被験材料がその上に配置される定盤５からなる。被
験材料は（望ましくは）単一の材料層あるいは−図に示
されるように−完成したスポーツシューズとしてのいず
れの形状もとることができる。いずれの場合において
も、本発明に従う試験に対して前記材料の試料は同じ厚
さで、また望ましくは後にそれぞれの靴に用いられる時
と同じ形状で、準備されることが望ましい。次いで被験
材料は、圧力印加用集成装置７を用いて（以下でさらに
説明される）杵８（図２ｃ参照）により定められた力場
を受ける。定盤５の下には、被験材料に生じる変形を
（ミリメートル単位で）測定するために（簡略に描かれ
た）測定装置６がおかれる。圧力印加用集成装置７及び
測定装置６の構成は当業者に知られており、さらに説明
する必要はない。該当する機器は−別々に用いられる杵
８（以下参照）を除き−英国、ハイ・ワイコーム（Ｈｉ
ｇｈＷｙｃｏｍｂｅ）のインストロン社（ＩＮＳＴＲ
ＯＮＬｉｍｉｔｅｄ）から“インストロン試験機：試
験フレーム８５０２”という商品名で市販されている。

【００５５】本発明に従って弾性及び粘性材料の分布の
違いを調べるために、圧力印加用集成装置７の杵８を使
って印加される力場は、できるだけ現実的に実条件をシ
ミュレートしなければならない。従って適切な粘性材料
を調べるためには、図２ａに“かかと”と示されている
力場が用いられる。できるだけ現実的にシミュレートす
るため、さらに人間のかかとに似かよった寸法形状を有
する杵８ａが用いられる。前記杵８ａは直径が５ｃｍの
円形の断面を有し（図２ｃ参照）、（わずかに曲面にな
っている）底面の断面積は１９．６３ｃｍ²である。一
方適切な弾性材料の測定のためには、図２ａに“前足
部”と示されている力場が用いられる。この測定に用い
られる杵８ｂ（図２ｃ参照）は、寸法形状を人間の前足
部にあわせてある。杵８ｂは長さが８．５ｃｍ，幅が
５．０ｃｍの縦長の形状をしている。（やはりわずかに
曲面になっている）底部の断面積は、４２．５０ｃｍ²
である。最後に、被験材料の厚さは、靴では一般的な値
（前足部で１０ミリメートル、後足部で２０ミリメート
ル）とした。

【００５６】以下、前記測定装置６，７（図２ｂ参照）
により得られた実験結果を、図３及び４を参照して説明
する。

【００５７】図３は、図２ｂに示された装置により図２
ａに“かかと”と示された力の分布がかけられた、本発
明に従う粘性材料の変形特性を示しており、杵８で印加
される前記力場に依存する、装置６により測定された変
形が横軸にとられている。図３からわかるように、かか
と部に用いることが望ましい粘性材料は、著しいヒステ
リシス性を示す。図２ａの力の分布“かかと”に従って
力が増加して行く間は、杵８ａへの反力が実質的により
小さくなるように緩やかに縮むだけの変形が現われる。
結果として生じるエネルギー損失は、グラフ上であるい
は数値的に確定され、図３上の斜線領域で表される。図
からわかるように、供給エネルギーの大部分が本発明に
従う粘性材料中で熱に変換され、前記材料が元の形状に
戻るときに復元力として利用することはもはやできな
い。

【００５８】前記エネルギー損失に加えて、本発明にと
って重要な別のパラメータ、すなわち被験材料の動的剛
性を、図３のグラフから推定することができる。動的剛
性は加えられる力Ｆ[Ｎ]と生じる撓みｄ[ｍｍ]との間の
関係として定義される。実験から、スポーツシューズで
は特に２つの範囲の動的剛性が特に重要であることが示
された。２つの範囲の動的剛性とは、１０００Ｎと１５
００Ｎの間の剛性及び２００Ｎと４００Ｎの間の剛性で
ある。上記２つの範囲はスポーツシューズにとって、そ
の使用場所に応じて（以下参照）重要である事がわかっ
た。１０００Ｎと１５００Ｎの間の動的剛性は：動的剛
性ＤＳ_1000-1500＝(Ｆ_1500N−Ｆ_1000N)/(ｄ_1500N−ｄ
_1000N)[Ｎ/mm]に従って計算される。２００Ｎと４００
Ｎの間の動的剛性に対する値も同様に計算されるが、図
３のグラフには示されていない。

【００５９】動的剛性は、本発明に従うアンサンブルレ
イヤー（すなわち材料の異なる複数の層）からなる靴底
ユニットにおいて重要である。（例えば内層、中層、以
降“機能層”と称される−本発明に従う機能特性を有す
る層、及び外底を含むような）構成においては、本発明
に従う上述の効果は前記機能層の剛性がその他の層を構
成する材料の剛性よりも高くはないときにのみ得られ
る。これら靴底層用の材料としては、加工が容易で安価
であることから、特にＥＶＡ（エチレン−ビニルアセテ
ート）及びＰＵ（ポリウレタン）が用いられる。上記材
料の弾性−粘性特性が靴底の全体特性を決定するのでは
なければ、本発明に従う粘性及び弾性材料の動的剛性は
上記材料の動的剛性よりも小さくなければならない。

【００６０】一方図４は本発明に従う弾性材料の応答を
示す。図４からわかるように、前記弾性材料はヒステリ
シス性が非常に弱く、よって本発明の意味におけるエネ
ルギー損失が非常に小さい。前記材料は印加する力が減
少するとほとんど直ちに元の形状に戻るので、実質的に
全供給エネルギーが杵８ｂを介して放出される。本図に
も、１５００Ｎと１０００Ｎの間の動的剛性値がグラフ
上に表されている（対応する４００Ｎと２００Ｎの間の
動的剛性値は、簡単のためにやはり省略されている）。

【００６１】本発明に関連して行なわれた詳細な研究に
おいて、本発明に従う前記効果を得るためには、前記弾
性及び粘性材料のエネルギー損失だけでなく、（材料の
異なるいくつかの層からなる靴の場合は）望ましくは動
的剛性ＤＳに対してもある値が達成されなければならな
いことがわかった。本発明に従って達成されるべき値を
下表にまとめておく：

【００６２】

【表１】

【００６３】表からわかるように、本発明に従う弾性材
料のエネルギー損失は２７％をこえてはならない。一方
本発明に従う粘性材料のエネルギー損失は少なくとも５
５％でなければならない。比較研究により、結果として
得られる前足部と後足部の間の最小損失差が２８％であ
れば、前記範囲の垂直衝撃力尖頭値における傷害の危険
性のかなりの低減が得られ、一方前記範囲の能動尖頭値
における前記蓄積エネルギーは最適に再び放出されるこ
とが確かめられた。この結果、履いて非常に心地よく傷
害の危険がないだけでなく、陸上競技者の能力を増進さ
せる靴が得られる。普通の靴との比較研究により、本発
明に従う靴である試験距離を走っている陸上競技者の酸
素消費量はより少ないことが示された。

【００６４】動的剛性の値に関しては、状況はより複雑
である。運動の種類が異なれば靴に対する要求も異なる
ので、運動の種類に応じて状況が異なる。例えばフィー
ルド競技（バスケットボール、バレーボール、サッカ
ー）においては、１０００Ｎと１５００Ｎの間の動的剛
性は、弾性材料では６００Ｎ／ｍｍより小さくなければ
ならず、粘性材料では２５０Ｎ／ｍｍより小さくなけれ
ばならない。

【００６５】しかしランニングシューズの場合には、１
０００Ｎと１５００Ｎの間の、弾性材料の動的剛性は４
５０Ｎ／ｍｍより小さくなければならず、粘性材料の動
的剛性は２００Ｎ／ｍｍより小さくなければならない。

【００６６】汎用型の靴に対しては、以下の値がよい折
衷値である。弾性材料の動的剛性は１０００Ｎと１５０
０Ｎの間では６００Ｎ／ｍｍより小さく、また２００Ｎ
と４００Ｎの間では３００Ｎ／ｍｍより小さくなければ
ならず、粘性材料の動的剛性は１０００Ｎと１５００Ｎ
の間では２５０Ｎ／ｍｍより小さく、また２００Ｎと４
００Ｎの間では１３０Ｎ／ｍｍより小さくなければなら
ない。

【００６７】上述した必要条件から、以下の材料が本発
明に適していることがわかった：

【００６８】

【表２】

【００６９】望ましい材料であるＶＧＢ−１Ａは、下記
の組成を有する材料である：ＥＶＡ（２１％）：５０ｐｈｒイソプレンゴム：５０ｐｈｒＲＢ−５００：６ｐｈｒステアリン酸：０．８ｐｈｒＴ４：１ｐｈｒステアリン酸亜鉛：１．２ｐｈｒ酸化亜鉛：２ｐｈｒジクミルペルオキシド：０．６ｐｈｒ発泡促進剤：３．５〜５．０ｐｈｒ顔料：Ｘ（色による）ｐｈｒという単位は、“配合”のためにゴムに加えられ
る添加剤の量（ゴムの外掛百分率）を示す（シュツット
ガルト／ニューヨークのゲオルグ・ティーメ（Ｇｅｏｒ
ｇＴｈｉｅｍｅ）出版社から１９９７年に発行された
レンプ（Ｒｏｅｍｐｐ）化学事典１．３版参照）。

【００７０】しかし本発明に従う上記弾性材料は現在望
ましい実施の形態しか表していない。本発明に従えばＥ
ＶＡ／ゴムの分率は変化しても良い。５０〜７０体積％
のエチレン−ビニルアセテート（ＥＶＡ）と５０〜３０
体積％の天然ゴムを用いることもできる。本材料は優れ
た弾性特性を有し、また通常の成形工程を用いて容易か
つ安価に靴底に成形することができる。

【００７１】しかし、提示した組成を有する上述の弾性
材料Ｉ（ＶＧＢ−１Ａ）を用いれば、現状では最善の結
果が達成される。なお、上に与えた組成は、前記混合物
に他の（例えば色に影響を与える）添加物を加えること
ができないことを意味するものではないことを明らかに
しておく。

【００７２】本発明の別の望ましい実施の形態に従え
ば、以下に示す別の弾性材料を用いることもできる：

【００７３】

【表３】

【００７４】上記材料ＶＧＢ−７Ａは、主成分が下記の
組成を有する材料である：ＥＶＡ４６２：６０ｐｈｒＩＲ（ゴム）２２００：３０ｐｈｒエンゲージ００３：１０ｐｈｒＲＢ−５００：６ｐｈｒ本発明に従えば、粘性材料として下記の材料が特に有用
である：

【００７５】

【表４】

【００７６】上記材料Ｂ−ＨＤ４５は、下記の組成を有
する材料である：ブチル−ポリマー：１００ｐｈｒ充填材：３０ｐｈｒ活性剤：１ｐｈｒジクミルペルオキシド：４ｐｈｒ酸化防止剤：１ｐｈｒ高分子量可塑剤：３ｐｈｒ発泡促進剤：４ｐｈｒＢ−ＨＤ４５はシート素材として供給され、その後加工
されて所期の靴底層を形成する。

【００７７】あるいは、主成分としてブチル−ポリマー
及び（ゴムの一種である）ノルソレックス（Ｎｏｒｓｏ
ｒｅｘ）を含む下記の材料を、別の粘性材料として用い
ることもできる：

【００７８】

【表５】

【００７９】材料ＢＩＭ−５０は、その組成に関する限
り、上述した材料Ｂ−ＨＤ４５と一致する。しかし、Ｂ
ＩＭ−５０は前記靴底層を形成するため、圧縮成形され
ていることが異なる。

【００８０】本発明に従う前記弾性及び粘性材料と比較
して、既に知られているＥＶＡの本発明の目的に関係す
るパラメータを下記の表で与える。第１の表は、靴底構
造の前足部用に加工されている代表的なＥＶＡのデータ
を示し、一方第２の表（表６）は、靴底構造の後足部に
使用するように加工されている代表的なＥＶＡのデータ
を表している：

【００８１】

【表６】

【００８２】

【表７】

【００８３】図５及び６は、上に詳細に説明した材料を
考慮した本発明に従う靴底ユニットの望ましい実施の形
態を示す。

【００８４】図５は、本発明に従う靴底の水平断面図を
示す。靴１０の前足部６０と後足部８０に分けられた靴
底５０が示されている。靴底５０自体は、スポーツシュ
ーズでは当然のように、複数の単層からなっている。例
えば前記靴底は外底５５，中底５９及び図には示されて
いない内底からなる（図６ａ参照）。

【００８５】望ましい実施の形態においては、本発明に
従う機能層５７が外底５５と中底５９の間に配される。
機能層５７は２つの平面部：本発明に従う主として弾性
的な材料からなる前足部６０及び主として粘性的な材料
からなるかかと部８０に分けられる。前記２つの平面部
の間にはさらに中間部７０が設けられる。しかし、この
中間部は必ずしも必要ではなく、前足部６０と後足部８
０が互いに直接接していてもも良い。

【００８６】本発明の別の実施の形態（図示せず）に従
えば、機能層を２枚備えることもできる。この場合、第
１の機能層は前足部にあって本発明に従う前記弾性材料
を含み、第２の機能層はかかと部にあって本発明に従う
前記粘性材料を含む。

【００８７】図６ａ及び６ｂからわかるように、２つの
望ましい実施の形態では、本発明に従う機能層５７は若
干伸びひろがるか（図６ａ）、あるいは中底５９にかけ
て大きく伸びひろがっている。この２種の形態はスポー
ツシューズの用途に依存する。足と地面との横向き接触
の可能性が高い場合には（跳躍がおこるスポーツの全て
では）図６ｂに従う実施の形態が望ましい。一方、例え
ばランニングシューズでは、図６ａに従う実施の形態が
用いられることが望ましい。

【００８８】使用されることが望ましい本発明に従う材
料に関して、それ自体弾性的であるだけでなく粘性的で
もある材料が原理的には従来技術で知られている。しか
し、使用される材料は望ましくはスポーツシューズの靴
底材料として適するための特別な特性を有していなけれ
ばならない。本発明に従えば、本発明に従う材料は普通
の方法での成形が容易であり、低重量で損耗及び裂けに
強くなければならない。このため、既知の材料の多く
（例えば弾性材料としての天然ゴム）は採用できない。

【００８９】本発明の範囲が上述の実施の形態に限定さ
れないことを特に述べておく。特に特徴の明らかな変更
も包含されると見なされる。例えば、上述した本発明の
前記望ましい実施の形態の説明において、用途が異なる
靴底では用いられることが望ましい剛性が異なるため、
それぞれについて特有の材料組成を用いることが望まし
いことが示されている。靴底層あるいはその部材の厚さ
が適切に調節されれば、同様な結果がやはり得られるで
あろう。さらに、本発明に従う前記材料は、靴底の前足
部あるいは後足部を完全に形成する必要はない。そのか
わり、前記材料の小片をそれぞれの靴底部材に与えても
良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】ランニング中の足の動きの自然な過程を示す図
（図１ａ及びｂ），並びにその結果として得られたＧＲ
Ｆ−力プロファイルを示すグラフ（図１ｃ）

【図２ａ】本発明に従う前記エネルギー損失及び動的剛
性を決定するために、靴底ユニットすなわち材料層の前
記かかと部及び前足部に測定装置から本発明に従って加
えられる２種類の力場の力−時間関係を示すグラフ

【図２ｂ】図２ａに示した力プロファイルを加え、その
結果生じる変形（従って前記エネルギー損失及び動的剛
性）を測定するために用いられる、本発明に従う測定装
置を示す図

【図２ｃ】図２ｂに従う装置に用いられる前記かかと部
及び前足部への圧力印加用杵を示す図

【図３】粘性材料の変形特性を結果として生じるエネル
ギー損失（斜線部）とともに示し、さらに１ｋＮと１．
５ｋＮの間の動的剛性ＤＳを示す図

【図４】弾性材料の変形特性を、結果として生じるエネ
ルギー損失（斜線部）とともに示し、さらに１ｋＮと
１．５ｋＮの間の動的剛性ＤＳを示す図

【図５】弾性材料が前足部に用いられ、粘性材料が後足
部に用いられている、本発明の望ましい実施の形態に従
う靴底ユニットを示す図

【図６】本発明に従う靴底ユニットの望ましい実施の形
態を示す、図５の線Ａ−Ａ（またはＢ−Ｂ）に沿った断
面図

【図６ｂ】本発明に従う靴底ユニットの別の望ましい実
施の形態を示す、図５の線Ａ−Ａ（またはＢ−Ｂ）に沿
った断面図

【符号の説明】

５定盤６測定装置７圧力印加用集成装置８杵１０靴２０アッパー部５０靴底ユニット５５外底５７機能層５９中底６０前足部７０中間部８０後足部（かかと部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ダニエルオイゲーネノートンドイツ連邦共和国 91074 ニーデルンドルフゾンネンシュトラーセ 12−アー (72)発明者クワンホーパク大韓民国プサンブク−クマンダック３−ドン 774−２ (72)発明者シモンルーシアメリカ合衆国オレゴン州 97035 レイクオズウェゴエスダブリュデントンドライヴ 5077 (72)発明者ベルトルトクラバドイツ連邦共和国 91443 シャインフェルトキルヒシュトラーセ 14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】靴、特にスポーツシューズ用の靴底ユニ
ットにおいて、平面方向に少なくとも２つの領域を含
み、第１の領域（６０）は前足部にわたってひろがり、
第２の領域（８０）は後足部にわたってひろがり、前記
第１の領域はエネルギー損失が２７％をこえない弾性材
料を含むことを特徴とする靴底ユニット。
【請求項２】靴、特にスポーツシューズ用の靴底ユニ
ットにおいて、平面方向に少なくとも２つの領域を含
み、第１の領域（６０）は前足部にわたってひろがり、
第２の領域（８０）は後足部にわたってひろがり、前記
第２の領域はエネルギー損失が少なくとも５５％である
粘性材料を含むことを特徴とする靴底ユニット。
【請求項３】靴、特にスポーツシューズ用の靴底ユニ
ットにおいて、平面方向に少なくとも２つの領域を含
み、第１の領域（６０）は前足部にわたってひろがり、
第２の領域（８０）は後足部にわたってひろがり、前記
第１の領域（６０）は第１のエネルギー損失を有する弾
性材料を含み、前記第２の領域（８０）は第２のエネル
ギー損失を有する粘性材料を含み、前記第２のエネルギ
ー損失と第１のエネルギー損失の差が少なくとも２８％
であることを特徴とする靴底ユニット。
【請求項４】前記第１（６０）及び第２（８０）の平
面領域が前記靴底ユニット（５０）の単層（５７）に配
置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれ
かに記載の靴底ユニット。
【請求項５】前記第１（６０）及び第２（８０）の平
面領域が前記靴底ユニット（５０）の２つの相異なる層
（５７）に配置されていることを特徴とする請求項１か
ら３のいずれかに記載の靴底ユニット。
【請求項６】前記弾性材料及び前記粘性材料を有する
前記層あるいは前記複数の層（５７）とともに少なくと
も１枚の追加の層、特に外底（５５）または内底（５
９）あるいは前記外底（５５）及び前記内底（５９）の
いずれをもを含むことを特徴とする請求の範囲４または
５のいずれかに記載の靴底ユニット。
【請求項７】前記追加の層あるいは前記複数の追加の
層（５５，５９）が動的剛性を有し、前記弾性材料の動
的剛性が前記他の層あるいは前記他の複数の層（５５，
５９）の前記動的剛性以下であることを特徴とする請求
項６記載の靴底ユニット。
【請求項８】前記追加の層あるいは前記複数の追加の
層（５５，５９）が動的剛性を有し、前記粘性材料の２
００Ｎと４００Ｎの間の動的剛性が前記他の層あるいは
前記他の複数の層（５５，５９）の前記動的剛性以下で
あることを特徴とする請求項６記載の靴底ユニット。
【請求項９】１０００Ｎと１５００Ｎの間の、前記弾
性材料の前記動的剛性が６００Ｎ／ｍｍより小さく、前
記粘性材料の前記動的剛性が２５０Ｎ／ｍｍより小さい
ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の靴
底ユニット。
【請求項１０】１０００Ｎと１５００Ｎの間の、前記
弾性材料の前記動的剛性が４５０Ｎ／ｍｍより小さく、
前記粘性材料の前記動的剛性が２００Ｎ／ｍｍより小さ
いことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の
靴底ユニット。
【請求項１１】前記弾性材料の前記動的剛性が１００
０Ｎと１５００Ｎとの間で６００Ｎ／ｍｍより小さいこ
と、及び前記粘性材料の前記動的剛性が１０００Ｎと１
５００Ｎの間で２５０Ｎ／ｍｍより小さく２００Ｎと４
００Ｎの間で１３０Ｎ／ｍｍより小さいことを特徴とす
る請求項１から６のいずれかに記載の靴底ユニット。
【請求項１２】前記弾性材料が、ａ．５０から７０体積％のエチレン−ビニルアセテート
（ＥＶＡ）と、ｂ．５０から３０体積％の天然ゴム、を含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに
記載の靴底ユニット。
【請求項１３】前記弾性材料が５０体積％のエチレン
−ビニルアセテート（ＥＶＡ）と５０体積％の天然ゴム
を含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに
記載の靴底ユニット。
【請求項１４】前記粘性材料がブチル−ポリマー及び
ノルソレックスを含むことを特徴とする請求項１から１
３のいずれかに記載の靴底ユニット。
【請求項１５】前記粘性材料が、１００ｐｈｒのブチ
ル−ポリマー、３０ｐｈｒの充填材、１ｐｈｒの活性
剤、４ｐｈｒのジクミルペルオキシド、１ｐｈｒの酸化
防止剤、３ｐｈｒの高分子量可塑剤及び４ｐｈｒの発泡
促進剤を含むことを特徴とする請求項１から１４のいず
れかに記載の靴底ユニット。