KR100516417B1 - 에너지 저장 및 복원을 위한 신발창 구조물 - Google Patents

에너지 저장 및 복원을 위한 신발창 구조물 Download PDF

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KR100516417B1
KR100516417B1 KR10-2001-7002071A KR20017002071A KR100516417B1 KR 100516417 B1 KR100516417 B1 KR 100516417B1 KR 20017002071 A KR20017002071 A KR 20017002071A KR 100516417 B1 KR100516417 B1 KR 100516417B1
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러셀브라이언에이.
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브리텍 풋웨어 디벨로프먼트 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 사람 발의 적어도 일부분을 지지하고 에너지 저장 및 회복을 제공하기 위한 신발창 구조를 제공하는 것에 관한 것이다. 신발창 구조는 대체로 수평한 신축성 재질 층, 상기 층의 제1 측면에 인접하게 위치된 적어도 하나의 챔버 및 대응 챔버와 수직 정렬되는 상기 층의 제2 측면에 인접하게 위치되는 적어도 하나의 액츄에이터를 구비한다. 각 액츄에이터는 대응 챔버의 발자국 크기보다 작고, 사람 발의 뼈에 대한 개별 지지를 제공하도록 정렬된다. 지지 구조물은 압축될 때 액츄에이터가 상기 층을 대항하여 가압하고 상기 층을 대응 챔버 내로 적어도 부분적으로 이동시키게 한다. 일 실시예에 있어서, 이중 작용 에너지 저장 및 회복은 대응 챔버를 상향 및 하향으로 이동시키는 복수의 액츄에이터를 사용하여 제공된다. 다른 실시예에 있어서, 측면 안정성은 발의 자연적인 롤링 이동을 수용하도록 볼록 형상을 갖는 테이퍼진 액츄에이터를 사용함으로써 개선된다.

Description

에너지 저장 및 복원을 위한 신발창 구조물 {SOLE CONSTRUCTION FOR ENERGY STORAGE AND REBOUND}
본 발명은 신는 물건에 관한 것이고, 특히 사람에 의해 발생된 운동 에너지를 저장하기 위해 운동용 신는 물건 내로 합체될 수 있거나 또는 기존의 신는 물건을 위한 신발창 구조물에 관한 것이다. 신발창 구조물은 레크리에이션 및 스포츠 활동 참가자의 운동 성능을 보충하고 강화하는 착용자의 근육 에너지의 저장, 회복 및 안내를 증진시키는 것을 가능케 하는 구조적 특징들의 조합을 갖는다.
인류가 발에 덮개를 착용하기 시작한 초기부터, 이러한 덮개를 더욱 유용하고 더욱 편안하게 만들기 위한 욕구가 항상 존재해 왔다. 따라서, 많은 상이한 유형의 신발들이 착용자가 참가하기를 원하는 특정 활동의 특수한 필요를 충족시키기 위해 개발되었다. 유사하게, 일반적인 신발과 특수용 신발 모두의 편안함의 수준을 증진시키는 많은 발전이 있었다.
사람의 발은 동물 세계에서 고유하다. 그것은 다른 동물들을 훨씬 넘어선 고유한 특성 및 능력을 가지고 있다. 우리는 두 발로 매우 험한 지형도 이동할 수 있다. 우리는 한쪽 발로 균형을 잡을 수 있고, 우리는 우리의 신발 안에 있는 매우 작은 모래 알갱이도 감지할 수 있다. 사실, 우리는 발 속에 손보다 더 많은 말초 신경을 갖고 있다.
우리는 실제로 발의 뼈조직을 통해 전방으로, 후방으로, 측방으로, 중간에서 회전한다. 주요 단어는 "회전"이다. 발과 발목 시스템의 근육은 발의 뼈조직을 통해 측방에서 중간으로 그리고 그 반대로 제어된 힘의 가속을 제공한다. 신체역학 용어로 이러한 운동은 내전 운동(pronation) 및 회외 운동(supination)으로 불린다. 발은 지면에 대한 상대 위치에서 편평하게 작용하지 않으며, 신발 디자이너들은 아직도 이러한 사실을 계속해서 염두에 두고 있다.
체육 활동의 증가하는 인기는 다양한 스포츠에 참가하는 사람들의 요구를 충족시키기 위한 증가하는 신발 디자인의 종류를 수반하였다. 신발 디자인의 증대는 특히 걷기, 달리기, 도약 등과 같은 격한 운동을 포함하는 체육 활동에 참가하는 사람들에 대해서 생겨났다. 보통의 걷기 및 달리기 보조에서, 한쪽 발은 "스탠스 모드(stance mode)"에서 (지면과 같은) 지지 표면과 접촉하고 다른 발은 "스윙 모드"에서 공중을 이동하는 것을 잘 알 수 있다. 또한, 스탠스 모드에서 "지면 상에 있는" 각각의 발은 발뒤꿈치 접촉, 중간 스탠스, 발가락 떨어짐의 세 가지의 연속적인 기본 단계를 통해 이동한다. 빠른 달리기 보조에서, 발뒤꿈치 접촉 단계는 보편적으로 사람이 그의 발가락에 힘을 주는 경향이 있으므로 생략된다.
보통의 신발 디자인은 각각의 이러한 연속적인 단계들 중에 참가자의 발과 발목 시스템의 필요성을 적절하게 해결하는 데 실패했다. 보통의 신발 디자인은 참가자의 발과 발목 시스템이 충격을 흡수하고 근육조직 및 힘줄 시스템에 힘을 주고 경주자의 몸을 전방으로 추진하는 능력을 포함하는 기능적인 능력의 적어도 30%로 추산되는 상당 부분을 잃게 만든다.
이는 현재의 걷기 및 달리기용 신발 디자인의 신발창이 참가자 발의 근육조직과 힘줄을 개별적으로 처리하는 데 실패했기 때문이다. 이러한 발 부분을 개별적으로 처리하는 데 대한 실패는 발과 발목 시스템의 유연성을 저지하고, 발과 발목 시스템에 최적으로 힘을 주는데 필요한 시기를 방해하고, "지면 상에서의" 발 이동의 세 개의 연속적인 기본 단계들 중에 발의 발뒤꿈치로부터 발가락으로의 매끄럽고 연속적인 에너지 전달을 차단한다.
더욱이, 격한 체육 활동에서, 경기자는 달리기, 도약 등의 운동으로부터 운동 에너지를 발생시킨다. 전통적인 신발 디자인은 단순히 이러한 활동으로부터의 충격을 완화시키는 역할을 하였고 따라서 그런 에너지를 발산시켰다. 경기자에 의해 발생된 운동 에너지를 소진시키는 것보다는, 에너지를 저장하고 복원시켜서 운동 성능을 증진시키는 것이 유용하다. 그러나, 전통적인 신발 구조는 이러한 필요성을 만족시키는 것에 실패하였다.
역사적으로, 현대적인 달리기용 신발 제조자들은 착용자의 발을 완충시키기 위해 발포체를 추가하였다. 그 다음, 제조자들은 발포체가 반복적인 사용으로 인해 영구적으로 압축되어 완충 기능을 수행하지 못하게 되는 이유로 인해 점진적으로 발포체가 깔린 신발에 대한 다른 대안들을 개발하였다. 가장 큰 운동화 제조업체 중 하나인 오리건 주 비버톤의 나이키, 인크.는 착용자의 발을 완충시키는 수단으로서 압축 가스 백을 사용해 왔다. 독일의 제조업체인 푸마 아게는 폴리우레탄 탄성체가 완충재인 무발포체 신발을 제안하였다. 다른 운동화 제조업체인 매사추세츠주 스타우톤의 리복 인터내셔널은 최근에 두 개의 공기 완충층을 갖는 운동화를 소개하였다. 운동화 설계자들은 착용자의 발뒤꿈치를 보호하지만 착용자의 발이 비틀려서 무릎의 동작과 불일치되지 않기에 충분한 완충 작용을 제공하는 사이에서 타협점을 찾으려고 모색해 왔다. 리복 신발은 특정 시점에서 신발창의 여러 부분으로 이동하는 공기를 사용한다. 예를 들어, 경주자 발뒤꿈치의 외측은, 지면에 닿을 때 공기 쿠션 상에서 착지한다. 경주자 몸무게가 아래로 향하므로, 공기는 발뒤꿈치의 내측으로 밀리게 되고, 이는 다른 공기 충진층이 공기를 발 앞부분을 향해 이동시키는 동안 발이 내측으로 너무 많이 회전하는 것을 방지한다. 경주자 몸무게가 발 앞부분에 있으면, 공기가 발뒤꿈치로 다시 이동한다.
최근 몇 년 동안, 에너지를 복원시켜서 경기자에게 복귀시키는 운동화를 구성하려는 몇몇의 시도가 있었다. 다양한 공기 주머니 시스템이 사용 중에 "에너지 복원"을 제공하도록 채용되어 왔다. 또한, 신발창과 신발을 더욱 "탄성적"으로 만들기 위한 노력의 일환으로 신발창과 신발을 구성하는 데 이용되는 재료의 많은 발전이 있었다.
더욱이, 중간 신발창 및 신발창의 압축은 역사적으로 봤을 때 매우 불안정할 수 있다. 이는 신발창과 중간 신발창의 전후 비틀림, 비틀림, 측방향 전단이 당연하게도 제어 및 에너지 전달을 위해 요구되는 것과 반대 방향으로 에너지를 복원시키기 때문이다. 신발 설계자들에 대한 다른 복잡한 문제점은 발과 발목 시스템이 측방에서 중간으로 회전할 때 어떻게 에너지를 저장할 것인가이다. 이러한 회전력은 흡수하고 제어하기가 매우 어려웠다.
상기 언급된 특정 유형을 포함하여 과거의 신발 디자인들은 운동 성능을 강화하는 방식으로 걷기 또는 달리기 활동 중에 참가자의 발과 발목 시스템의 전술한 필요를 적절하게 충족시킨 것으로 생각되지 않는다. 착용자 발의 지면과의 충격을 완충시키는 것과 주로 관련된 과거의 접근법들은 걷기, 달리기, 도약의 활동 중에 착용자의 운동 성능을 보충하고 강화하는 방식으로 착용자의 근육 에너지의 저장, 회복 및 안내를 증진시키는 신발창의 특징을 제공하는 필요성을 충족시키는 커녕 인식하는 데도 실패했다.
스노우의 미국 특허 제5,595,003호는 힘-응답성 신발창을 구비한 운동화를 개시한다. 그러나, 스노우의 특허의 실시예들의 문제점들 중 하나는 높은 클리트(cleat), 탄성막, 깊은 구멍, "안내판"으로 구성된 매우 두꺼운 신발창을 개시한다는 것이다. 이러한 구성요소들의 조합은 매우 무거운 신발이 되기 때문에 바람직하기 않다. 더욱이, 스노우의 특허는 제조 원가가 터무니없이 높아지는 많은 작은 부품들을 개시한다. 이런 많은 작은 클리트들은 막의 두께를 다루기 힘든 정도까지 증가시키지 않으면서 경쟁력 있는 효율 이득을 제공하기에 충분한 탄성막을 통한 고무 분자에 영향을 미칠 수 없다. 스노우의 무겁고 높은 중간 신발창 및 신발창은 또한 발을 지면으로부터 멀리 위치시켜서 신경 근육계 입력은 물론 안정성을 덜 제공하게 된다. 게다가, 스노우의 클리트는 "회복"하는 데, 즉 통과하여 복원하는 데는 시간이 오래 걸린다. 이는 운동 성능 및 효율 이득 포텐셜에 대한 제한 효과를 발생시킨다.
스노우의 클리트는 또한 스노우의 필요한 안내판에 의한 것처럼, 수직 안내, 즉 비틀림 방지를 필요로 한다. 스노우의 특허는 또한 발의 특정 뼈 구조물에 대한 적절한 지레 작용점과, 발과 발목 시스템의 고유한 회전 특성에 대한 제어와, 인체 역학적인 안내와, 회전 가능한 수직 벡터를 제공하고 발뒤꿈치, 발의 중간 부분, 발 앞부분, 발가락으로부터 전방 및 후방으로 그리고 그 반대로도 에너지를 전달하는 능력을 제공하는 데 실패했다.
1997년 7월 15일자 미국 특허 제5,647,145호에 개시된 본 발명자의 이전의 발명에서, 본 발명자는 여러 방면에서 신발의 성능을 향상시키는 운동화의 신발창 구조물을 개시하였다. 첫째로, 미국 특허 제5,647,145호에 개시된 구조물은 신발창의 여러 부분이 발의 각각의 부분들과 협동하도록 더욱 유연하게 하기 위해 발의 뒤꿈치, 발가락, 발목 및 발허리뼈 영역을 개별적으로 처리한다. 또한, 에너지를 저장하는 것을 도와주도록 여러 위치에서 형성되어 있는 공동과 협동하는 탄성층이 신발창 내에 제공된다.
미국 특허 제5,647,145호를 포함하여 상기 설명된 신발 구조물에서의 발전이 경기자에게 커다란 이익을 가져다주었지만, 운동화의 증가된 성능에 대한 계속적인 필요가 남아있다. 운동 성능을 개선하기 위해 증가된 양의 운동 에너지를 저장하여 이 에너지를 경기자에게 복귀시킬 수 있는 운동화 신발창 구조물에 대한 필요가 남아있다.
도1은 본 발명의 예시적인 제1 실시예에서의 운동화 신발창 구조의 측면도이다.
도2는 도1의 신발창 구조의 정면도이다.
도3은 신발창 구조의 발뒤꿈치 및 발 중간 영역의 분해 평면도이다.
도4는 신발창 구조의 발뒤꿈치 및 발 중간 영역의 분해 저면도이다.
도5는 휴지 상태로 도시된 신발창 구조의 발뒤꿈치 영역의 후단부도이다.
도6은 도5의 신발창 구조의 수직 횡단면도이다.
도7은 부하 상태로 도시된 신발창 구조의 발뒤꿈치 영역의 후단부도이다.
도8은 도7의 신발창 구조의 수직 횡단면도이다.
도9는 본 발명의 신발창 구조의 발허리뼈 및 발가락 영역의 분해 평면도이다.
도10은 휴지 상태로 도시된 신발창 구조의 발허리뼈 영역의 수직 횡단면도이다.
도11은 부하 상태로 도시된 신발창 구조의 발허리뼈 영역의 수직 횡단면도이다.
도12는 본 발명의 예시적인 제2 실시예에 따른 신발창의 발뒤꿈치 부분을 사용하는 한 짝의 신발의 예시적인 제2 실시예의 측면도이다.
도13은 도12에 도시된 한 짝의 신발의 발뒤꿈치 부분의 분해도이다.
도14a는 정적 상태의 도12 및 도13의 발뒤꿈치 부분을 도시하는 측단면도이다.
도14b는 동적 상태의 발뒤꿈치 부분을 도시하는 것을 제외하고는 도14a와 유사한 측단면도이다.
도15는 본 발명의 예시적인 제3 실시예에 따라 제작된 신발창을 갖는 한 짝의 신발의 측면도이다.
도16은 도15에 도시된 한 짝의 신발의 단부도이다.
도17은 도15에 도시된 한 짝의 신발의 발뒤꿈치 부분의 분해도이다.
도18은 도17의 발뒤꿈치 부분의 구조를 도시하는 분해 부분 측단면도이다.
도19a는 정적 상태의 도15의 한 짝의 신발의 신발창의 발뒤꿈치 부분을 도시하는 후단부 단면도이다.
도19b는 동적 상태의 발뒤꿈치 부분을 도시하는 것을 제외하고는 도19a와 유사한 단면도이다.
도20a는 도15의 신발창의 발가락 부분용으로 사용된 제1 프로파일의 평면도이다.
도20b는 도15의 신발창의 발가락 부분을 형성하기 위해서 사용된 탄성층의 평면도이다.
도20c는 도15의 신발창의 발가락 부분을 형성하기 위해서 사용된 제2 프로파일의 평면도이다.
도20d는 도15의 신발창의 발가락 부분용 탄성층의 다른 구조의 사시도이다.
도21a는 정적 상태로 도시된 도20의 신발창의 발가락 부분의 단면도이다.
도21b는 동적 상태인 발가락 부분을 도시하는 것을 제외하고는 도21a와 유사한 단면도이다.
도22a는 도15의 신발창의 발허리뼈 부분을 형성하기 위해서 사용된 제1 프로파일의 평면도이다.
도22b는 도15의 신발창의 발허리뼈 부분을 형성하기 위해서 사용된 탄성층의 평면도이다.
도22c는 도15의 신발창의 발허리뼈 부분을 형성하기 위해서 사용된 제2 프로파일의 평면도이다.
도23은 본 발명의 예시적인 제4 실시예에 따른 신발창 삽입물을 도시하는 측면도이다.
도24는 도23의 선24-24를 따라서 취한 단면도이다.
도25a는 도23의 신발창 삽입물의 발가락 부분을 형성하기 위해서 사용된 제1 프로파일의 사시도이다.
도25b는 도23의 신발창 삽입물의 발가락 부분을 형성하기 위해서 사용된 제2 프로파일의 사시도이다.
도26a는 도23의 신발창 삽입물의 발허리뼈 부분을 형성하기 위해서 사용된 제1 프로파일의 사시도이다.
도26b는 도23의 신발창 삽입물의 발허리뼈 부분을 형성하기 위해서 사용된 제2 프로파일의 사시도이다.
도27a는 도23의 신발창 삽입물의 발뒤꿈치 부분을 형성하기 위해서 사용된 제1 프로파일의 사시도이다.
도27b는 도23의 신발창 삽입물의 발뒤꿈치 부분을 형성하기 위해서 사용된 제2 프로파일의 사시도이다.
도28은 예시적인 제5 실시예에 따른 한 짝의 신발의 발뒤꿈치 부분의 분해도이다.
도29는 도28의 발뒤꿈치 부분의 구조를 도시하는 분해 부분 측단면도이다.
도30은 도28의 신발창의 저면도이다.
도31a는 도30의 신발창의 부가적인 발허리뼈 지지부를 형성하기 위해서 사용된 제1 프로파일의 평면도이다.
도31b는 도30의 신발창의 부가적인 발허리뼈 지지부를 형성하기 위해서 사용된 탄성층의 평면도이다.
도31c는 도30의 신발창의 부가적인 발허리뼈 부분을 형성하기 위해서 사용된 제2 프로파일의 평면도이다.
도32는 예시적인 제6 실시예에 따른 한 짝의 신발의 발뒤꿈치 부분의 분해도이다.
도33은 도32의 발뒤꿈치 부분의 구조를 도시하는 분해 부분 측단면도이다.
도34는 본 발명의 신발창 구조의 예시적인 제7 실시예의 분해도이다.
도35는 도34의 신발창 구조의 주 스러스트의 사시도이다.
도36은 도34의 신발창 구조의 주 스러스트의 저면도이다.
도37은 도36의 선37-37을 따라서 취한 주 스러스트의 단면도이다.
도38은 도36의 선38-38선을 따라서 취한 주 스러스트의 단면도이다.
도39는 도34의 제1 탄성층의 사시도이다.
도40은 도34의 제1 탄성층의 저면도이다.
도41은 도40의 선41-41을 따라서 취한 제1 탄성층의 단면도이다.
도42는 도34의 위성 스러스트 층의 사시도이다.
도43은 도34의 위성 스러스트 층의 저면도이다.
도44는 도43의 선44-44를 따라 취한 위성 스러스트 층의 단면도이다.
도45는 도34의 제2 탄성층의 사시도이다.
도46은 도34의 제2 탄성층의 저면도이다.
도47은 도46의 선47-47을 따라서 취한 제2 탄성층의 단면도이다.
도48은 도34의 제2 스러스트 층의 사시도이다.
도49는 도34의 제2 스러스트 층의 저면도이다.
도50은 도49의 선50-50을 따라서 취한 제2 스러스트 층의 단면도이다.
도51은 도49의 선51-51을 따라서 취한 제2 스러스트 층의 단면도이다.
도52는 도34의 발가락 액츄에이터 층의 사시도이다.
도53은 도34의 발가락 액츄에이터 층의 저면도이다.
도54는 도53의 선54-54를 따라서 취한 발가락 액츄에이터 층의 단면도이다.
도55는 도53의 선55-55를 따라서 취한 발가락 액츄에이터 층의 단면도이다.
도56은 도34의 발가락 챔버 층의 사시도이다.
도57은 도34의 발가락 챔버 층의 저면도이다.
도58은 도57의 선58-58을 따라서 취한 발가락 챔버 층의 단면도이다.
도59는 도57의 선59-59를 따라서 취한 발가락 챔버 층의 단면도이다.
도60은 도34의 발 앞부분(forefoot) 액츄에이터의 사시도이다.
도61은 도34의 발 앞부분 액츄에이터의 저면도이다.
도62는 도61의 선62-62를 따라서 취한 발 앞부분 액츄에이터 층의 단면도이다.
도63은 도61의 선63-63을 따라서 취한 발 앞부분 액츄에이터 층의 단면도이다.
도64는 도61의 선64-64를 따라서 취한 발 앞부분 액츄에이터 층의 단면도이다.
도65는 도34의 발 앞부분 챔버 층의 사시도이다.
도66은 도34의 발 앞부분 챔버 층의 저면도이다.
도67은 도65의 선67-67을 따라서 취한 발 앞부분 챔버 층의 단면도이다.
도68은 도65의 선68-68을 따라서 취한 발 앞부분 챔버 층의 단면도이다.
도69는 발가락 트랙션 층의 사시도이다.
도70은 도69의 발가락 트랙션 층의 저면도이다.
도71 및 도72는 도69의 발가락 트랙션 층의 측면도이다.
도73은 발 앞부분 트랙션 층의 사시도이다.
도74는 도73의 발 앞부분 트랙션 층의 저면도이다.
도75 및 도76은 도73의 발 앞부분 트랙션 층의 측면도이다.
본 발명의 목적은 신발에 합체될 수 있고 기존의 신발 내에 삽입물로 사용될 수 있는 신규의 유용한 신발창 구성을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 압축 중량이 가해질 때 역학적 에너지를 저장하고 그 중량이 제거될 때 완화되는 신발과 함께 사용되는 구성을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 신발을 착용한 사람의 수행 능력을 고양시키는 신발 및 특히 그 신발용 신발창 구성을 제공하는 것이다.
본 발명은 전술한 요구 조건을 충족하도록 설계된 운동화 신발창 구성을 제공하는 것이다. 본 발명의 한 특징에 따르면, 운동화 신발창은 운동 및 레크리에이션 활동에 있어서 착용자의 수행 능력을 보완하고 증대시키는 방식으로 근육 에너지의 저장, 회복 및 안내를 향상시킬 수 있는 착용자의 발뒤꿈치, 발 중간부 및 전방부 부위 아래에 구성 특징부의 조합을 제공한다. 본 발명의 신발 구성은 운동화가 보행, 달리기 및 도약에 대해 발 근육의 자연적인 굴신 작용을 보완, 증대 및 안내함으로써 수행 능력을 개선 및 향상시킬 수 있다. 본 발명의 신발창 구성에서 합체된 구성 특징의 조합은 발뒤꿈치 스트라이크, 발중간부 스탠스 및 발가락의 3개의 연속적인 기본 상태를 거칠 때 착용자의 발 에너지의 특정한 제어 및 안내를 제공한다.
따라서, 본 발명의 한 특징은 발뒤꿈치, 발중간부, 발허리뼈 및 발가락을 갖는 갑피 및 신발창을 구비하고, 상기 신발창은 갑피에 부착되고 복수의 신축 챔버를 형성하는 경성 재질의 기부층과, 기부층에 부착되고 기부층의 신축 챔버 아래에 위치한 신축가능한 탄성 재질의 일부분을 갖는 신축층과, 신축층에 부착되고 아래에 놓인 경성 재질의 일부분을 구비하고 기부층의 신축 챔버 및 스러스트 층 및 기부층 사이에 배치된 신축층의 일부분과 정렬된 스러스트 층을 포함한다. 그와 같은 구성에 의하면, 신발창의 발뒤꿈치, 발중간부, 발허리뼈 및 발가락의 지지면과의 접촉 시에 가해지는 압축력에 반응하여 착용자의 발에 의해 신발창의 발뒤꿈치, 발중간부, 발허리뼈 및 발가락에 가해지는 에너지를 변환하고 일시적으로 저장하도록 기부층의 신축 챔버로 신축층의 기계적 신축으로 기부층, 신축층 및 스러스트 층 사이에 상호 작용이 발생한다. 그 후에, 저장된 에너지는 신축층의 신축부 및 스러스트 층의 일부분의 복원 형태로 회수된다. 신발창의 발뒤꿈치 및 발중간부 영역의 성분은 착용자의 발의 발뒤꿈치 및 발중간부 아래에 위치한 중심 및 외주 부위에서 에너지를 일시적으로 저장 및 회수하는 반면, 신발창의 발허리뼈 및 발가락 영역의 성분은 착용자의 발의 각각의 발허리뼈 및 발가락 아래의 독립적인 부위에서 에너지를 일시적으로 저장 및 회수한다.
본 발명의 또 다른 특징에서, 신발창은 사람이 지지면을 따라 이동하는 동안에 사람의 발에 착용되는 신발 제품과 함께 사용하기에 적합하도록 구성된다. 이러한 신발창은 지지면 상의 사람의 중량에 의해 발생되는 압축력으로부터 발생되는 에너지를 보관 및 해제하도록 반응된다. 따라서, 신발창은 표준 신발 갑피와 합체될 수 있는 개선물이다. 또한, 본 발명은 기존의 신발 또는 다른 신발 제품 내로 삽입될 수 있는 삽입물 신발창으로 구성될 수 있다.
한 실시예에서, 신발창은 제1 및 제2 대향면들을 구비한 신축성 탄성 재질의 제1 층을 구비한다. 제1 프로파일은 경성 재질로 형성되고 탄성층의 제1 측면에 위치한다. 제1 프로파일은 내부에 형성된 제1 프로파일 챔버를 포함한다. 제1 프로파일 챔버는 탄성층의 제1 표면을 향해 개방된 내부 영역을 구비한다. 제1 프로파일 및 탄성층은 탄성층이 제1 내부 영역을 가로질러 연장되도록 서로에 대해 상대적으로 위치한다. 또한, 제2 프로파일은 경성 재질로 제조되고 제1 프로파일에 대향된 탄성층의 제2 측면 상에 위치한다. 이러한 제2 프로파일은 정적 상태를 형성하도록 탄성층의 제2 표면에 대면하는 주 작용 요소를 포함한다. 제1 및 제2 프로파일은 발과 지지면 사이의 압축력이 서로를 향해 제1 및 제2 프로파일을 이동시키도록 제1 프로파일 챔버에 대해 대향된 주 작용 요소와 서로에 대해 상대적으로 위치한다. 이러한 것이 발생될 때, 주 작용 요소는 제1 프로파일 챔버로 전진됨으로써 탄성층을 동적 상태를 이루는 내부 영역으로 신축시킨다. 동적 상태에서, 에너지는 탄성층에 의해 저장되고 탄성층은 압축력의 제거 시에 제1 및 제2 프로파일을 이동시키도록 상기 에너지를 해제시킨다.
양호하게는, 제2 프로파일은 내부에 형성된 제2 프로파일 챔버를 구비한다. 이러한 제2 프로파일 챔버는 탄성층이 제2 영역을 가로질러 연장되도록 탄성층의 제2 표면을 향한 제2 내부 영역 개구를 구비한다. 이 때, 플런저 요소가 제1 내부 영역에 제공 및 배치된다. 이러한 플런저 요소는 제1 및 제2 프로파일이 정적 및 동적 상태 사이에서 이동될 때 제2 내부 영역 내외로 이동된다. 또한, 복수의 플런저 요소는 제1 내부 영역에 배치되고 제1 및 제2 프로파일이 정적 및 동적 상태 사이에서 이동될 때 제2 내부 영역 내외로 이동되도록 조작될 수 있다. 플런저 요소는 탄성 재질의 제1 층과 일체로 형성될 수 있다.
또한, 제3 프로파일 챔버가 내부에 형성된 제3 프로파일이 제공될 수 있다. 이러한 제3 프로파일 챔버는 제3 내부 영역을 구비한다. 여기서, 신축성 탄성 재질의 제2 층은 제3 영역을 가로질러 연장된다. 이 때, 제1 프로파일은 압축력에 반응하여 제3 내부 영역으로 이동되고 제3 프로파일 챔버 내로 탄성 재질의 제2 층을 신축시키도록 위치된다. 또한, 제1 프로파일은 복수의 제2 액츄에이터를 포함할 수 있고, 이러한 액츄에이터들은 제1 프로파일 챔버를 형성하도록 외주 둘레에 연장될 수 있다. 이 때, 제3 프로파일은 연장된 탄성 재질의 제2 층을 각각 포함하는 복수의 제3 챔버를 구비한다. 이러한 제3 프로파일 챔버들은 제2 액츄에이터들의 각각을 수용하도록 위치된다. 제2 액츄에이터 내에 제1 프로파일은 일체의 일편 구성으로 형성될 수 있다. 또한, 제3 프로파일 및 플런저 요소는 일체의 일편 구성으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 신발창은 발뒤꿈치 섹션, 발허리뼈 섹션 및 발가락 섹션을 구성하는 그룹으로부터 선택된 섹션일 수 있다. 양호하게는, 신발창은 발 전체의 기초가 되고 3가지 발의 주요 부분의 각각에 대해 독립적인 에너지 저장 지지부를 제공하도록 각 섹션들 중 하나를 포함한다. 또한, 본 발명은 발의 단지 하나 또는 2개 섹션과 연관되어 사용될 수 있다. 어떤 경우에도, 본 발명은 제1 또는 제2 프로파일이 지지면과 접촉되어 작용될 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 신발 갑피와 조합하여 전술된 바와 같이 신발창이 합체된 신발 제품을 주목한다. 또한, 본 발명은 신발 제품 내로 삽입되기 적합한 삽입물 신발창을 주목한다.
본 발명의 또 다른 면에서, 지지 구조물은 사람의 발의 적어도 일부분에 에너지를 저장 및 복원시킨다. 이러한 지지 구조물은 신축성 수평층, 그 수평층의 제1 측면에 인접하여 위치한 적어도 하나의 챔버 및 대응 챔버와 수직으로 정렬된 층의 제2 측면에 인접하여 위치한 적어도 하나의 액츄에이터를 포함한다. 각각의 액츄에이터는 대응 챔버보다 더 작은 발자국 크기를 갖는다. 압축 시에 지지 구조물은 액츄에이터가 층에 대해 가압되게 하고 층이 대응 챔버 내로 적어도 부분적으로 이동되게 한다. 각각의 액츄에이터는 발가락, 발허리뼈, 발중간부 및 발뒤꿈치를 구성하는 군으로부터 선택된 사람의 발의 일부분에 개별적인 지지부를 제공하도록 선택적으로 배치된다.
또 다른 실시예에서, 신발의 에너지 저장 및 복원 시스템 등이 제공된다. 이 시스템은 적어도 2개의 신축성 층 부분들을 포함하고 그 각각의 부분은 상부 측면 및 하부 측면을 구비한다. 복수의 액츄에이터 요소들이 제공되고 그 액츄에이터 요소의 적어도 하나는 신축성 층 부분 위에 위치하고 액츄에이터 요소의 적어도 하나는 신축성 층 부분 아래에 위치한다. 또한, 복수의 수용 챔버들이 제공되고 그 각각은 액츄에이터 요소들 중 하나에 대응되고 액츄에이터 요소들이 수용 챔버를 향해 가압될 때 대응 액츄에이터 요소를 적어도 부분적으로 수용하도록 위치된다. 각각의 수용 챔버는 양호하게는 신축성 층 부분을 가로질러 대응 액츄에이터 요소와 대향하여 위치된다.
본 발명의 또 다른 면에서, 신발의 에너지 복원 시스템이 제공된다. 이 시스템은 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 신축성 재질의 적어도 하나의 층을 포함한다. 복수의 챔버는 층의 제1 측면 또는 제2 측면 상에 배치된다. 대응 챔버와 수직으로 정렬된 복수의 액츄에이터는 각각은 신축성 재질의 적어도 하나의 층을 가로질러 챔버에 대향되어 위치하고 각각의 액츄에이터는 챔버보다 더 작은 발자국 크기를 갖는다. 신발이 일반적인 수직 압축력을 수용할 때, 액츄에이터는 층에 대해 가압되고 챔버 내로 적어도 부분적으로 이동된다. 액츄에이터는 사람의 발 구조에 따라 형성된다.
본 발명의 또 다른 면에서, 사람 발의 적어도 일부분의 아래에 위치하는 신발창 구성이 제공된다. 이러한 신발창 구성은 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 신축성 재질의 수평층을 포함한다. 챔버가 내부에 있는 챔버 층은 신축성 재질의 층의 제1 측면 상에 위치하고, 그 챔버는 신축성 재질 층의 제1 측면에 대향하는 적어도 하나의 개구를 갖는다. 액츄에이터는 신축성 재질 층의 제2 측면에 위치하고, 액츄에이터는 신발 구성이 가압될 때 액츄에이터가 신축성 재질의 층의 제2 측면에 대해서 챔버 층의 챔버 내로 적어도 부분적으로 가압되도록 챔버의 개구보다 작은 발자국 크기를 갖는다. 액츄에이터는 수직 또는 수평 방향으로 액츄에이터의 크기에서 본 명세서에 사용되는 바와 같이 치수 감소로 불리는 적어도 부분적인 테이퍼상을 이룬다. 예를 들어, 액츄에이터의 테이퍼상은 액츄에이터에 돔형상 또는 경사면을 제공하거나 액츄에이터의 높이 또는 다른 치수를 감소시키거나 액츄에이터의 상부면 또는 하부면을 발의 전방을 향해 테이퍼 또는 경사지게 함으로써 액츄에이터의 두께를 수직 방향으로 감소시키는 것을 말한다.
본 발명의 또 다른 면에서, 사람 발의 적어도 일부분을 지지하는 신발창 구성이 제공된다. 이러한 신발창 구성은 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 신축성 재질의 대체로 수평층을 포함한다. 주 챔버가 내부에 있는 프로파일 부품은 신축성 재질 층의 제1 측면에 위치하고 주 챔버는 신축성 재질 층의 제1 측면에 대면하는 적어도 하나의 개구를 구비한다. 주 액츄에이터는 신축성 재질 층의 제2 측면에 위치하고 주 액츄에이터는 신발창 구성이 가압될 때 주 액츄에이터가 신축성 재질 층의 제2 측면에 대해 제1 층의 주 챔버 내로 적어도 부분적으로 가압되도록 주 챔버의 개구보다 더 작은 발자국 크기를 갖는다. 부 챔버는 주 액츄에이터 내에 위치하고 제2 챔버는 신축성 재질 층의 제2 측면에 대면하는 적어도 하나의 개구를 갖는다. 제2 액츄에이터는 신축성 재질 층의 제1 측면에 위치하고 부 액츄에이터는 신발창 구성이 가압될 때 부 액츄에이터가 신축성 재질 층의 제1 측면에 대해 제2 챔버 내로 적어도 부분적으로 가압되도록 부 챔버의 개구보다 더 작은 발자국 크기를 갖는다.
본 발명의 다른 태양에서, 신발창 구성의 발뒤꿈치부가 제공된다. 발뒤꿈치는 주 스러스터(thrustor), 주 스러스터 상에 위치한 신축성 재질의 제1 층 및 신축성 제1 층 위에 위치한 위성 스러스터 층을 포함한다. 위성 스러스트는 상부면 및 하부면을 구비하고, 양호하게는 위성 스러스트의 상부면은 상방으로 연장된 복수의 위성 스러스트를 구비한다. 또한, 위성 스러스트는 중심 개구를 내부에 구비한다. 또한, 발뒤꿈치부는 위성 스러스트 상에 위치한 신축성 재질의 제2 층과 신축성 재질의 제2 층 상에 위치한 기부층을 포함한다. 양호하게는, 기부층은 상부면, 하부면 및 위성 스러스트를 수용하도록 위치한 복수의 개구를 구비한다. 발뒤꿈치부는 가압 시에 신축성 재질의 제2 층을 통해 위성 개구로 적어도 부분적으로 신축되도록 주 스러스트가 신축성 재질의 제1 층을 통해 위성 스러스트 층의 개구 및 위성 스러스트 내로 적어도 부분적으로 신축되게 한다.
본 발명의 또 다른 면에서, 신축성 재질의 수평층, 층의 제1 측면에 인접하여 위치한 복수의 챔버 및 층의 제2 측면에 인접하여 위치한 복수의 상호연결 액츄에이터 요소를 포함하는 신발창 구성이 제공된다. 각각의 액츄에이터 요소는 대응 챔버와 수직으로 정렬되고 대응 챔버보다 더 작은 발자국 크기를 갖는다. 가압 시에 지지 구성은 액츄에이터 요소가 층에 대해 가압되게 하고 그 층을 대응 챔버 내로 적어도 부분적으로 이동시킨다.
본 발명의 상기 및 기타 특징 및 이점은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시하는 도면과 관련하여 고려할 때 다음의 상세한 설명의 내용을 참작하면 본 기술 분야의 당업자에게 명백해진다.
이하의 설명은 본 발명에 따른 신발창(sole) 구조의 7개의 예시적인 실시예를 설명한다. 각각의 실시예는 단지 예시적인 것임을 알아야 한다. 따라서, 하나 이상의 실시예에서의 특징은 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 다른 실시예에 대하여 추가 또는 제거될 수 있다. 더욱이, 하나의 실시예에서 설명되는 에너지 저장 및 회복(rebound) 특성은 유사한 기구가 수반될 때 다른 실시예들에도 적용될 수 있다. 더구나, 본 명세서에서 사용되는 용어인 "스러스터(thrustor)", "플런저(plunger)", "러그(lug)" 및 "액츄에이터(actuator)"는 실질적으로 상호 변경 가능하며, 대체적으로 에너지 저장 및 회복을 위해 사용되는 액츄에이터를 나타낸다.
일반적으로, 이하에서 설명되는 실시예들은 발(foot)의 구조에 따라 패턴화된 챔버형 액츄에이터(chambered actuator)를 제공한다. 이들 실시예에서, 패턴화된 강도(rigidity)는 발을 가로지른 원활한 에너지[에너지 "파(wave)"] 전달을 보장한다. 챔버는 에너지가 유입하는 구멍을 제공한다. 에너지는 저항이 최소가 되는 경로를 따른다. 능동 지지 액츄에이터 및 에너지 교환 챔버의 엇갈린 배치는 발허리뼈(metatarsal bone), 발가락 및 발뒤꿈치의 내재한 롤링 작용을 균형 잡으면서 지지한다.
본 명세서에서 설명되는 에너지의 제어된 저장 및 회복은 발을 요구되지 않은 이동 상태로 되지 않게 하고, 오히려 우수한 위치, 힘 및 속도 정보를 제공하여 회외 운동(supination) 및 내전 운동(pronation) 제어 근육조직이 에너지 "파" 진행에서의 에너지를 저장 및 해제할 수 있게 한다. 이는 중립 평면을 통한 발의 회전 통과의 "단단한 조임(tightening up)"이라는 효율 이득을 발생시킨다. 결과적인 순차적 안정성은 발을 가로지른 복잡한 에너지 전달 및 저장 요구를 잘 처리하여, 측정 가능한 효율 이득에 요구되는 에너지의 예측 가능한 특정 수직 벡터의 회복 또는 스러스트를 가능하게 한다.
다중 내재 속도 제한 인자(multiple intrinsic rate limiting factor)들은 인간의 신경-근육계가 자연적인 환경 내에서 작용 및 반작용하는 속도를 함께 제어한다. 속도 제한 인자들은 수축성 단백질, 액틴 및 미오신과, 신경-근육 입력 및 피드백 시스템의 속도, 관련 근육조직의 선천적인 대시포트(dash pot) 효과, 느린 경련 근섬유에 대한 빠른 경련 근섬유의 비율인 유전적 구조, 개인 훈련 환경 등을 포함한다.
이를 염두에 둘 때, 근육이 환경으로부터 대부분의 에너지뿐만 아니라 힘, 위치, 감지 저항 및 속도 정보를 수용하는 최적 속도가 있다. 챔버형 액츄에이터는 에너지 및 환경 정보가 신경-근육 골격계에 제공되게 하는 조정 가능한 환경을 제공한다. 작은 공차 및 짧은 경사는 단거리 경주 속도 효율 이득을 생성하는 반면에 큰 공차 및 증가된 경사는 저속의 달리기 속도 효율 이득을 생성한다.
챔버형 액츄에이터는 멤브레인의 제어된 신축을 통해 기울어짐(tipping)에 저항하여, 외부적으로 더욱 중요하게는 내부적으로, 측면으로부터 중간으로의 요동 효과를 발생시키는 신축의 균형을 잡는다. 후술하는 바와 같이, 챔버형 액츄에이터는 고무 러그의 선택적인 압축을 제공하는 강성 또는 고무 내부 패턴 러그를 이용하거나, 강성의 예컨대 플라스틱의 내부 패턴 러그의 우수한 수직 안내를 이용할 수 있다.
탄성층들 상의 상승된 포갬 패턴(raised nesting pattern)은 추가 중량을 제한하면서 추가로 배치되는 특정 두께를 제공한다. 챔버형 액츄에이터는 충격 또는 하중 지지에 의해 작동되는 표면적, 즉 "신축 구역"의 양과 관련하여 매우 작은 풋프린트(footprint)를 발생시킨다. 이는 더욱 큰 힘과, 작은 중량, 액츄에이터의 작은 침입 요구량 및 빠른 순환 시간을 생성한다.
이러한 일반적인 개념을 염두에 두고, 본 발명의 실시예를 이하에서 설명하기로 한다.
제1 예시 실시예
도면을 참조하여, 특히 도1 및 도2를 참조하면, 보행, 달리기 및/또는 도약을 위한 육상용 신발 제품(10)의 제1 예시 실시예가 도시되어 있다. 신발(10)은 갑피(12)와, 발뒤꿈치 및 발 중간 영역(14A, 14B)과 발허리뼈 및 발가락 영역(14C, 14D)을 갖는 신발창(14)을 포함하며, 본 발명을 구성하는 신발창(14)의 구조적 특징이 제공된다. 본 발명의 구성을 합체한 신발창(14)은 신발 착용자의 근육 에너지를 더욱 효율적으로 이용하도록 발의 근육의 자연스런 굴곡 작용에 저항하기보다는 굴곡 작용을 보완하고 증대시키는 구조적 특징의 조합을 제공함으로써 신발(10)의 착용자의 보행, 달리기 및 도약 성능을 향상시킨다.
도1 및 도3 내지 도8을 참조하면, 신발창(14)의 발뒤꿈치 및 발 중간 영역(14A, 14B)은 기본적으로 풋베드 층(footbed layer, 16), 상부 신축층(18), 상부 스러스터 층(20), 하부 신축층(22) 및 하부 스러스터 층(24)의 적층 조합을 포함한다. 신발창(14)의 풋베드 층(16)은 발뒤꿈치 및 발 중간 영역(14A, 14B)의 적층 요소의 배치를 위한 기부로서 역할 한다. 풋베드 층(16)은 유리섬유 등의 반강성 반가요성의 얇은 단단한 재질로 된 실질적으로 편평한 기부판(26)을 포함하고, 그 기부판의 두께는 인가되는 하중에 응답하여 겪을 수 있는 굴곡(또는 만곡)의 정도를 결정하도록 선택된다.
기부판(26)은 발뒤꿈치 부분(26A) 및 발 중간 부분(26B)을 구비한다. 기부판(26)은 발뒤꿈치 부분(26A)에 대체로 환형 형상을 제공하도록 기부판(26) 내에 형성된 중심 개구(28)를 둘러싸는 연속적인 내부 립(26C)을 구비한다. 또한, 편평한 기부판(26)은 이격된 단부 맞댐 방식으로 배열된 기부판(26) 내의 대응하는 복수개의 긴 슬롯(30)을 둘러싸는 복수개의 연속적인 내부 모서리(26D)를 가져, 기부판(26)의 전방 단부(26E)에 인접한 부분으로부터 시작하여 후방으로 중심 개구(28) 둘레에서 연장하는 슬롯(30)의 U자형 패턴을 제공하도록 한다. 슬롯(30)은 양호하게는 약간 곡선 형상이고 기부판(26)의 주연부(26F)를 따라 연장하지만, 주연부(26F)로부터 내측으로 그리고 중심 개구(28)로부터 외측으로 이격되어, 기부판(26)의 주연부(26F) 및 중심 개구(28)에 각각 인접한 단단한 좁은 경계부를 남겨두도록 한다. 슬롯(30)은 단독으로 또는 신발 갑피(12)의 바닥에서의 대응하는 형상 및 위치의 리세스(32)와 관련하여 기부판(26)에서의 대응하는 복수개의 주연부 신축 챔버(34)를 한정한다.
상부 신축층(18)은 고무 등의 적당한 탄성 재질로 제작되고, 상부 신축층은 실질적으로 편평한 신축성 본체(36)와, 편평한 신축성 본체의 바닥면(36A)으로부터 그 주연부(36B)로부터 하방으로 돌출 형성된 복수개의 압축성 러그(38)를 포함한다. 상부 신축층(18)의 편평한 신축성 본체(36)의 주연부 측면 형상은 풋베드 층(16)의 편평 기부판(26)의 측면 형상과 대체로 부합한다. 도1, 도3 및 도5 내지 도8에 도시된 예시적인 실시예에서, 압축성 러그(38)는 편평한 신축성 본체(36)의 대향한 측면을 따라 이격된 예컨대 6개의 복수개의 쌍으로 배열된다. 압축성 러그(38)가 신발창(14)의 안정성을 부가하는 한 다른 배열도 가능하다. 제조를 용이하게 하기 위하여, 압축성 러그(38)는 양호하게는 신축성 본체(36)에 일체로 부착된다.
상부 신축층(18) 아래에서 이와 정렬되어 배치된 상부 스러스터 층(20)은 양호하게는 유리 섬유 등의 비압축성 반강성 반가요성의 얇은 단단한 재질로 제작되고 풋베드 층(16)의 기부판(26)의 구성과 유사한 구성을 갖는 실질적으로 편평한 지지판(40)을 포함한다. 편평한 지지판(40)은 발뒤꿈치 부분(40A) 및 발 중간 영역(40B)을 구비할 수 있다. 또한, 지지판(40)은 발뒤꿈치 부분(40A)에 대체로 환형 형상을 제공하도록 지지판(40)을 통해 형성된 중심 구멍(42)을 둘러싸는 연소적인 내부 림(40C)을 구비한다. 중심 구멍(42)은 상부 신축층(18)의 편평한 신축성 본체(36)와 그 아래에서 이격된 편평한 지지판(40) 사이에 형성된 공간에 대한 입구를 제공하며, 상기 공간은 신발창(14)의 주 중심 신축 챔버(44)를 구성한다. 상부 스러스터 층(20)의 주연부 측면 형상은 풋베드 층(16) 및 상부 신축층(18)의 측면 형상과 대체로 부합하여, 이들 요소가 작용 가능하게 상하로 적층하는 관계로 된 때 신발창(14)에 공통적인 측면 형상을 제공하도록 한다.
또한, 상부 스러스터 층(20)은 플라스틱 등의 비압축성의 가요성 재질로 제작되고 편평한 지지판(40)의 상부면(40D) 상에 장착되어 이로부터 상방으로 돌출하여 편평한 지지판(40)을 상부 신축층(18)의 편평한 신축성한 본체(36) 아래에서 이격시키도록 하는 복수개의 신축 생성(stretch-generating) 스러스터 러그(46)를 포함한다. 스러스터 러그(46)는 기부판(26)의 슬롯(30)과 대응하는 이격된 단부 맞댐 방식으로 배열되어, 편평한 지지판(40)의 전방 단부(40E)에 인접한 곳으로부터 시작하여 중심 구멍(42)으로부터 후방으로 그리고 그 둘레에서 연장하는 스러스터 러그(46)의 U자형 패턴을 제공하도록 한다. 스러스터 러그(46)는 지지판(40)의 주연부(40F)를 따라 연장하지만, 주연부로부터 내측으로 그리고 지지판(40)의 중심 구멍(42)으로부터 외측으로 연장하여, 지지판(40)의 중심 구멍(42) 및 주연부(40F)에 각각 인접한 단단한 좁은 경계부를 남겨두도록 한다.
따라서, 주연에 위치된 스러스터 러그(46)는 주연부에 위치된 신축 챔버(34)를 한정하는 풋베드 층(16)의 기부판(26) 내의 주연부에 위치된 슬롯(30)과 그 형상 및 위치가 대응한다. 제조를 용이하게 하기 위하여, 스러스터 러그(46)는 공통의 얇은 시트에 부착되고, 얇은 시트는 이어서 편평한 지지판(40)의 상부면(40D)에 부착된다.
상부 스러스터 층(20)의 편평한 지지판(40)은 슬롯(30)과 정렬되고 신발(10)의 기부판(26)의 주연부 신축 챔버(34) 및 갑피(12)와 정렬되는 상태로 스러스터 러그(46)를 지지한다. 그러나, 상부 신축층(18)의 편평한 신축성 본체(36)는 신축 생성 스러스터 러그(46)와 편평한 기부판(26) 사이에 배치된다. 따라서, 풋베드 층(16), 상부 신축층(18) 및 상부 스러스터 층(20)이 신발창(14)의 발뒤꿈치 및 발 중간 영역(14A, 14B)에서 작용 가능하게 상하로 적층되는 관계로 배치된 상태에서, 상부 신축층(18)의 편평한 신축성 본체(36)의 이격 부분(36C)들은 신축 생성 스러스터 러그(46)의 상단부(46A) 위에 놓이고 주연부 신축 챔버(34) 아래에 놓인다. 신발(10)의 신발창(14)의 발뒤꿈치 및 발 중간 영역(14A, 14B)이 지지면과 충돌하는 때에 발생하는 것과 같이, 풋베드 층(16) 및 상부 스러스터 층(20)이 도5 및 도6에 도시된 해제 조건으로부터 도7 및 도8에 도시된 하중 인가 조건을 향해 서로를 향해 압축될 때, 편평한 신축성 본체(36)의 이격 부분(36A)들은 슬롯(30)을 둘러싸는 기부판(26)의 내부 모서리(26D)를 지나 신축 챔버(34) 내로의 상방으로의 스러스터 러그(46)의 상단부(46A)의 상향 이동에 의해 강제로 신장된다. 이는 스러스터 러그(46)가 슬롯(30)보다 풋프린트 크기가 충분히 작아, 스러스터 러그(46)의 상단부(46A) 위에서 신장되는 편평한 신축성 본체(36)의 부분(36A)과 함께 그 상단부(46A)가 도7 및 도8에 도시된 바와 같이 슬롯(30)을 통해 주연부 신축 챔버(34) 내로 상향으로 이동 및 침투할 수 있게 한다는 사실로 인해 발생한다.
상부 신축층(18)의 압축성 러그(38)는 스러스터 러그(46)의 외부에서 기부판(26)의 주연부(26F)를 따라 연장하는 단단한 경계부와 정렬하여 위치된다. 압축성 러그(38)는 지지 기부(40)를 향해 하방으로 돌출한다. 신발(10)의 통상적인 사용 중에 발생하는, 풋베드 층(16)의 기부판(26)과 상부 스러스터 층(20)의 지지판(42)에 인가되는 압축력은 도5 및 도6에 도시된 신발창(14)의 해제 조건에서 취하는 통상의 테이퍼 형상으로부터 도7 및 도8에 도시된 신발창(14)의 하중 인가 조건에서 취하는 볼록 형상으로 압축성 러그(38)가 압축되게 한다. 안정성을 더 부가하는 것 외에, 압축성 러그(38)의 기능은 러그(38)를 압축하는 데 요구되었던 에너지의 저장을 제공하여 신발창(14)의 저항 및 회복 성능을 신속하게 하고 균형을 이루도록 한다.
도1 및 도3에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 신축 생성 스러스터 러그(46)는 발 중간 영역(40B)에서보다 지지판(40)의 발뒤꿈치 부분(40A)에서 높이가 더 높다. 이는 신발창(14)의 발뒤꿈치 및 발 중간 영역(14A, 14B)을 통해 후방으로부터 전방으로 쐐기 형상을 형성하고, 이 쐐기 형상은 "지면 위"에서 이동하는 발이 중간 보폭 상태로 발뒤꿈치가 지면에 부딪치면서 이동함에 따라 사용자의 발에 대하여 전방 및 상방 스러스트를 효과적으로 발생시키고 안내한다.
도2, 도3 및 도8을 참조하면, 하부 신축층(22)은 상부 스러스터 층(20)의 지지판(40)의 바닥면에 접착 등의 임의의 적당한 방식으로 부착되는 고무 등의 탄성 재질로 된 가요성의 얇은 편평한 신축성 시트(48)의 형태의 것이다. 하부 신축층(22)의 편평한 신축성 시트(48) 아래에 배치된 하부 스러스터 층(24)은 스러스터 판(50), 스러스터 캡(52) 및 보유 링(54)을 포함한다. 스러스터 판(50)은 양호하게는 유리 섬유 등의 적당한 반강성 반가요성의 얇은 단단한 재질로 제작된다. 스러스터 판(50)은 상부 스러스터 층(20)의 지지판(40) 내의 중심 구멍(42)과 정렬하여 신축성 시트(48)의 중심 부분(48A)의 바닥면에 접합된다. 하부 스러스터 층(24)의 신축 생성 스러스터 판(50)과 상부 스러스터 층(20)의 지지판(40) 사이의 하부 신축층(22)의 신축성 시트(48)의 작용 적층 관계에서, 신축성 시트(48)의 중심 부분(48A)의 주연부(48B)는 신축 생성 스러스터 판(50)의 주연부 모서리(50A) 위에 놓이고 지지판(40)의 림(40C) 아래에 놓인다. 통상의 활동 중에 신발(10)의 신발창(14)의 발뒤꿈치 및 발 중간 영역(14A, 14B)이 지지면과 충돌할 때 발생하는 것과 같이, 하부 스러스터 층(24)이 도5 및 도6에 도시된 해제 조건으로부터 도7 및 도8에 도시된 하중 인가 조건을 향해 상부 스러스터 층(20)을 향해 압축될 때, 신축성 시트(48)의 주연부(48B)는 중심 구멍(42)을 둘러싸는 림(40C)을 지나 주 중심 신축 챔버(44) 내로 상방으로 스러스터 판(50)의 주연부 모서리(50A)에 의해 강제로 신장된다. 이는 스러스터 판(50)이 지지판(40)의 중심 구멍(42)보다 풋프린트 크기가 충분히 작아, 스러스터 판(50) 위에서 신축되는 신축성 시트(48)의 중심 부분(48A)의 주연부(48B)와 함께 스러스터 판(50)이 도7 및 도8에 도시된 바와 같이 중심 구멍(42)을 통해 주 중심 신축 챔버(44) 내로 상향으로 이동 및 침투할 수 있게 한다는 사실로 인해 발생한다.
하부 스러스터 층(24)의 스러스터 판(50)의 강도는 압축력의 인가에 응답한, 스러스터 판(50)의 안정하고 균일한 이동 및 침투와, 주 중심 신축 챔버(44) 내로의 신축성 시트(48)의 중심 부분(48A)의 주연부(48B)의 결과적인 신축을 촉진시킨다. 스러스터 캡(52)은 스러스터 판(50)의 바닥면(50A) 상에 접합되고, 양호하게는 가요성 플라스틱 또는 강성 고무로 제작되며, 캡의 두께는 스러스터 판(50)의 구동 또는 회복의 침투 깊이 및 길이를 결정한다. 스러스터 캡(52)의 지면 맞닿음면(52A)은 대체로 돔형상으로 되어 있고, 스러스터 판(50)보다 작은 풋프린트 크기를 나타낸다. 보유 링(54)은 양호하게는 스러스터 판(50)과 동일한 재질로 제작되고, 스러스터 판(50) 및 스러스터 캡(52)을 둘러싼다. 보유 링(54)은 지지 판(40) 내의 중심 구멍(42)과 정렬하여 신축성 시트(48)의 바닥면 상에 접합되고 스러스터 판(50)을 둘러싸서, 신축성 시트(48)의 중심 부분(48A)의 신축 저항을 증가키시고 수평면 내에서 하부 스러스터 층(24)을 안정시키도록 하여, 신축성 시트(48)의 중심 부분(48A)의 주연부(48B)를 상부 스러스터 층(20)의 편평한 지지판(40)의 중심 구멍(42)을 통해 신축시키므로 스러스터 판(50)의 잠재적인 재밍(jamming) 또는 결속(binding)을 감소시킨다.
스러스트 층(20)의 지지판(40)과, 하부 신축층의 편평한 신축성 시트와, 발뒤꿈치 및 발중간 영역(14A, 14B)의 하부 스러스트 층(24)의 편평한 스러스트 판 사이의 신발창(14)의 발뒤꿈치 및 발중간 영역(14A, 14B) 내의 전술한 중심에서의 상호 작용들은 풋베드 층(16)과, 상부 신축층(18)의 편평한 신축성 몸체(36)와, 상부 스러스트 층(20)의 스러스트 러그(46) 사이의 주변에서의 상호 작용들과 동시에 그리고 상호 관련되어 발생된다. 이러한 상호 관련된 중심 및 주변에서의 상호 작용들은 착용자의 발에 의해 신발창(14)의 발뒤꿈치 및 발중간 영역(14A, 14B)에 가해진 에너지를 기계적 신축(stretch)으로 변환시킨다. 따라서, 가해진 에너지는 하부 신축층(22)의 신축성 하부 시트(48)의 중심부(48A) 및 상부 신축층(18)의 신축성 상부 몸체(36)의 이격부(36C)의 동시적인 기계적 신축의 형태로 중심 및 주변 위치된 신축 챔버(44, 34)의 각각의 위치에 일시적으로 저장된다. 이어서, 저장된 인가 에너지는 상부 신축성 몸체(36) 및 스러스트 러그(46)의 신축된 부분(36C)과 하부 신축성 시트(48) 및 스러스트 판(40)의 신축된 부분(48A)의 동시적인 반동(rebound)의 형태로 회수된다. 이러한 신축 및 반동 작용의 저항 및 속도는 지지판(49)의 중심 구멍(42) 주위의 보유 링(54) 및 림(40C) 사이와 기부 판(26)의 슬롯(30)을 둘러싸는 연속적인 내부 모서리(26D)와 스러스트 러그(46)의 상단부(46A) 사이의 크기 관계에 의해 결정되고 제어된다. 하부 신축층(22)의 하부 신축성 시트(48)와 상부 신축층(18)의 상부 신축성 몸체(36)의 두께 및 탄성 특성은 이들 상호 작용의 저항 및 속도에 영향을 미치고 조정한다. 하부 신축성 시트(48)의 신축 및 반동은 지지판(40)의 비틀림 작용(torquing)을 또한 일으킨다. 이러한 비틀림 작용은 보유 링(54)의 크기 및 두께에 의해서 뿐만 아니라 지지판(40)의 두께에 의해서도 제어될 수 있다.
도3에 있어서, 본 발명의 신발창의 발중간 영역(14B)은 곡면의 발중간부(56)와 이 곡면의 발중간부(56)와 상보적인 압축성 발중간부(58)를 또한 구비한다. 기부 판(26)의 발중간부(26B)는 일반적으로 V자형 형상을 갖는 전방 단부(26E)를 향해 종결된다. 이 곡면의 발중간부(56)는 양호하게는 흑연으로 제조되고 기부 판(26)과 분리된 요소로서 구비된다. 곡면의 발중간부(56)는 기부 판(26)의 전방 단부(26E)와 상보적이고 이에 끼워 맞춰지는 형상을 갖는다. 기부 판(26)의 전방 단부(26E)는 독립적인 방법으로 발 앞부분의 뼈를 지지하기 위해 곡면의 발중간부(56)가 신발창(14)의 발뒤꿈치 및 발중간부(14A, 14B)와 결합함에 따라 5개의 발허리뼈를 둘러싼다. 상부 신축층(18) 및 압축성 발중간부(58)의 주변 형상은 기부판(26) 및 곡면의 발중간부(56)의 형상과 일반적으로 동일하다.
도1, 도2 및 도9 내지 도11에 의하면, 신발창(14)의 발허리뼈 및 발가락 영역(14C, 14D)은 발허리뼈 및 발가락 관절판(60A, 60B), 발허리뼈 및 발가락 기부판(62A, 62B), 발허리뼈 및 발가락 공통 신축층(64) 및 발허리뼈 및 발가락 스러스트 층(65A, 65B)의 적층 조합을 기본적으로 구비한다. 발허리뼈 및 발가락 스러스트 층(65A, 65B)은 발허리뼈 및 발가락 판(66A, 66B), 발허리뼈 및 발가락 스러스트 캡(68A, 68B) 및 발허리뼈 및 발가락 보유 링(70A, 70B)을 구비한다. 신발창(14)의 발허리뼈 및 발가락 영역(14C, 14D)으로 기능하는 공통 신축층(64)을 제외하고는, 착용자의 발의 5개의 발허리뼈부의 아래에 위치하는 신발창(14)의 발허리뼈 영역(14C) 내의 하나의 적층된 요소 조합과 착용자 발의 5개의 발가락의 아래에 위치하는 발가락 영역(14D) 내의 다른 독립적인 적층된 요소 조합이 있게 된다. 상부 관절판(60A, 60B)을 제외하고는, 신발창(14)의 발뒤꿈치 및 발중간 영역(14A, 14B)의 전술한 적층된 요소 조합은 신발창(14)의 발뒤꿈치 및 발중간 영역(14A, 14B)의 적층된 요소 조합의 전술한 상호 작용(신축 및 반동)과 일반적으로 유사하게 상호 작용(신축 및 반동)한다. 그러나, 발뒤꿈치 및 발중간 영역(14A, 14B)의 적층된 요소 조합은 인가된 에너지의 일시적인 저장 및 회수를 위한 상호 관련된 주요부 및 주변부를 제공하는 반면에, 발허리뼈 및 발가락 영역(14C, 14D)의 적층된 요소 조합은 착용자 발의 독립적인 발허리뼈 및 발가락에 인가된 에너지의 일시적인 저장 및 회수를 위한 상대적으로 독립적인 복수의 부분을 제공한다. 추가 요소, 즉 발허리뼈 및 발가락 영역(14C, 14D)의 관절판(60A, 60B)은 관절판(60A, 60B)의 전방 모서리(74A, 74B)와 후방 모서리(76A, 76B) 사이의 대략 중간을 향하여 전방 모서리(74A, 74B)로부터 후방으로 연장하도록 내부에 형성된 복수의 횡방향 이격된 슬릿(72A, 72B)을 각각 갖는다. 이들 복수의 이격된 슬릿(72A, 72B)은 착용자 발의 개별적인 발허리뼈 및 발가락에 대응되는 발허리뼈 및 발가락 관절판(60A, 60B) 상에 개별적인 편향 가능한 관절 부속구(78A, 78B)를 형성하고 착용자 발의 개별적인 발허리뼈 및 발가락에 인가된 에너지의 일시적인 저장 및 회수를 위한 각각의 부분의 개별적인 특성을 억제 및 확대시킨다.
특히, 발허리뼈 및 발가락 관절판(60A, 60B)은 사실상 편평하고 흑연과 같은 적절히 반강성이고 반가요성의 견고한 재질로 제조되는 반면에, 발허리뼈 및 발가락 관절판(60A, 60B)의 아래에 배치된 발허리뼈 및 발가락 기부판(62A, 62B)은 사실상 편평하고 플라스틱과 같은 비압축성의 가요성 재질로 제조된다. 발허리뼈 및 발가락 기부판(62A, 62B)의 각각은 착용자 발의 발허리뼈 및 발가락에 일치하는 복수의 상호 연결된 내부 슬롯(82A, 82B)을 형성하는 연속 내부 모서리(80A, 80B)를 갖는다. 연속 내부 모서리(80A, 80B)는 주변부(84A, 84B)에 각각 인접한 연속 강성 협폭 경계부(86A, 86B)를 남겨두도록 발허리뼈 및 발가락 기부판(62A, 62B)의 주변부(84A, 84B)로부터 내향 이격되어 위치된다. 착용자 발의 개별적인 발허리뼈 및 발가락 및 관절판(60A, 60B)의 부속구(78A, 78B)의 위치들을 둘러싸고 경계를 정하는 경계부(86A, 86B)의 발허리뼈 및 발가락은 또한 협폭의 슬릿(88A, 88B)에 의해 분리된다. 상호 연결된 복수의 내부 슬롯(82A, 82B)은 각각의 발허리뼈 및 발가락 기부판(62A, 62B) 내에 대응되는 복수의 발허리뼈 및 발가락 신축 챔버(90A, 90B)를 형성한다.
발허리뼈 및 발가락 공통 신축층(64)은 고무와 같은 적절한 탄성 신축성 재질로 제조되고 발허리뼈 및 발가락 기부판(62A, 62B)의 아래에 배치된다. 공통 신축층(64)의 주변 형상은 이들 요소들이 다른 요소의 상부의 한 요소와 작동적으로 적층된 관계로 있게 될 때 신발창(14)에 공통 형상을 제공하기 위해 관절판(60A, 60B) 및 기부판(62A, 62B)의 주변 형상과 일반적으로 일치한다. 공통 신축층(64)은 그 상부 표면(64A)에서 각각의 연속 내부 모서리(80A, 80B)와 주변부(84A, 84B) 사이의 기부판(62A, 62B)의 각각의 연속 경계부(86A, 86B)에 부착된다.
발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B)은 발허리뼈 및 발가락 신축 챔버(90A, 90B)를 형성하는 기부판(62A, 62B) 내의 상호 연결된 복수의 내부 슬롯(82A, 82B)과 공통 신축층(64) 아래에 배치되고 이들과 정렬된다. 발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B)은 유리섬유와 같은 반강성 반가요성의 얇고 견고한 재질로 제조된다. 발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B)은 기부판(62A, 62B)의 발허리뼈 및 발가락 신축 챔버(90A, 90B)를 형성하는 상호 연결된 복수의 내부 슬롯(82A, 82B)과 정렬된 상태로 공통 신축층(64)의 하부 표면(64B)에 결합된다. 신축되는 발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B)과 각각의 발허리뼈 및 발가락 기부판(62A, 62B) 사이의 공통 신축층(64)의 작동적 적층 관계로, 공통 신축층(64)의 부분(92A, 92B)은 발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B)의 주변 모서리(94A, 94B)의 위에 위치하고 발허리뼈 및 발가락 기부판(62A, 62B)의 연속 내부 모서리(80A, 80B)의 아래에 위치한다.
통상의 활동 중에 신발(10)의 신발창(14)의 발허리뼈 및 발가락 영역(14C, 14D)으로의 지지 표면에 의한 충격시 발생되는 바와 같이, 도10에 도시된 이완 상태에서 도11의 부하 상태로 발허리뼈 및 발가락 기부판(62A, 62B)을 향해 하부의 발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B)을 압축할 때, 공통 신축층(64)의 부분(92A, 92B)은 발허리뼈 및 발가락 기부판(62A, 62B)의 연속 내부 모서리(80A, 80B)를 지나 발허리뼈 및 발가락 신축 챔버(90A, 90B) 내로 상향으로 발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B)의 주변부(94A, 94B)에 의해 강제로 신축된다. 이는 발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B) 위로 신축된 공통 신축층(64)의 부분(92A, 92B)과 함께 발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B)이 도11에 도시된 바와 같이 슬롯(82A, 82B)을 통해 발허리뼈 및 발가락 신축 챔버(90A, 90B) 내로 이동 및 관통할 수 있도록 발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B)이 각각의 발자국(footprint) 크기 측면에서 발허리뼈 및 발가락 기부판(62A, 62B) 내의 슬롯(82A, 82B)의 크기보다 충분히 더 작다는 사실에 기인한다.
발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B)의 강성은 압축력의 작용에 따라 발허리뼈 및 발가락 신축 챔버(90A, 90B) 내로의 발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B)의 안정되고 균일한 이동 및 관통과 공통 신축층(64)의 부분(92A, 92B)의 최종 신축을 촉진한다. 발허리뼈 및 발가락 스러스트 캡(68A, 68B)은 발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B)의 하부 표면(96A, 96B) 상에 각각 결합되고 가요성 플라스틱 및 경질 고무로 제조되고, 그 각각의 두께는 발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B)의 구동 또는 반동의 길이 및 관통 깊이를 부분적으로 결정한다. 발허리뼈 및 발가락 보유 링(70A, 70B)은 양호하게는 발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B)의 재질와 동일한 재질로 제조되고 각각의 스러스트판(66A, 66B) 및 스러스트 캡(68A, 68B)을 둘러싼다. 발허리뼈 및 발가락 보유 링(70A, 70B)은 내부 슬롯(82A, 82B)과 정렬된 상태로 공통 신축층(64)의 하부 표면(64B)에 결합되고, 이들이 발허리뼈 및 발가락 기부판(62A, 62B) 내의 발허리뼈 및 발가락 신축 챔버(90A, 90B) 내로 공통 신축층(64)의 부분(92A, 92B)의 주변부를 신축시킴에 따라 공통 신축층(64)의 부분(92A, 92B)의 신축 저항을 증가시키고 수평 평면 내에서 발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B)을 안정화시켜 스러스트판(66A, 66B)이 얽히거나 묶일 가능성을 감소시킨다.
적층된 관계의 발허리뼈 및 발가락 기부판(62A, 62B), 공통 신축층(64) 및 발허리뼈 및 발가락 영역(14C, 14D)의 발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B) 사이의 전술한 복수의 신축성 상호 작용은 착용자 발의 발허리뼈 및 발가락에 가해진 에너지를 기계적 신축으로 변환시킨다. 가해진 에너지는 발허리뼈 및 발가락 신축 챔버(90A, 90B)의 각각의 부분에서의 공통 신축층(64)의 발허리뼈 및 발가락 부분(92A, 92B)의 기계적 신축 형태로 저장된다. 가해진 에너지는 공통 신축층(64)의 신축된 부분(92A, 92B) 및 스러스트판(66A, 66B)의 반동의 형태로 회수된다. 이러한 신축 상호작용의 저항 및 속도는 발허리뼈 및 발가락 기부판(62A, 62B) 내의 연속 내부 모서리(80A, 80B)와 보유 링(70A, 70B) 사이의 크기 관계에 의해 결정되고 제어된다. 공통 신축층(64)에 대해 미리 선택된 두께 및 탄성 특성은 이러한 상호 작용들의 저항 및 속도에 영향을 미치고 조정한다. 발허리뼈 및 발가락 스러스트판(66A, 66B)의 주변 형상은 일반적으로 동일하다. 전술한 발중간부(56, 58)는 신발창(14)의 발뒤꿈치 및 발중간 영역(14A, 14B)의 요소들과 신발창(14)의 발허리뼈 및 발가락 영역(14C, 14D)의 요소들 사이에 가교부(bridge)를 또한 제공한다.
양호한 제1 실시예의 발허리뼈 및 발가락 영역(14C, 14D)은 단일 비틀림 아마추어(armature)를 갖는 발허리뼈 및 발가락 스러스트 층을 사용함으로써 스노우 팁핑(Snow tipping) 문제를 현저히 향상시킨다. 도9에 도시된 바와 같이, 스러스트판(66A, 66B) 및 스러스트 캡(68A, 68B)의 각각은 양호하게는 발의 횡측면들 사이를 연장하는 아마추어(69)를 구비한다. 이럼으로써 단일 비틀림 아마추어는 판(66A, 66B) 또는 캡(68A, 68B)에 발허리뼈 및 발가락 영역의 각각의 뼈에 대응하는 개별 액츄에이터 요소에 걸쳐 발앞부분 및 발가락의 중심을 가로지르는 횡방향으로 에너지를 전달할 수 있도록 판 및 캡의 액츄에이터 요소를 상호 연결시킨다. 이는 발의 뼈 구조를 위한 특정 지렛점을 제공하는 기회뿐만 아니라 액츄에이터 요소들 사이에 우수한 안내 및 상호 작용을 제공한다.
횡방향 및 중심 이동에 대한 추가 제어는 판(66A, 66B) 및 캡(68A, 68B)의 횡방향 및 중심 경계부의 높이를 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 외부 모서리를 증가시킴으로써 발의 자연적인 횡방향 및 중심 이동의 안내가 가능하게 된다.
본 발명에 의한 신발창(14)을 갖는 시제품 신발(10)을 착용한 능숙한 주자와 종래의 최상급 신발을 착용한 동일한 주자의 예비 실험적 주행기(treadmill) 상의 비교 시험에 의하면, 시제품 신발을 착용한 주자의 산소 흡입 요구조건에 있어서의 현저히 향상된 성능을 확인할 수 있었다. 종래의 신발에 대한 시제품 신발(10)은 주자가 동일한 주행기 속도에서 달릴 때 10 내지 20% 더 작은 산소를 사용할 수 있게 하였다. 이와 같이 현저히 감소된 산소 흡입 요구조건은 본 발명의 뒤꿈치 구성을 갖는 신발(10)을 착용한 주자가 경험하는 에너지 효율의 마찬가지의 현저한 향상에 기여할 수 있다. 에너지 효율의 이러한 현저한 향상이 달리기 경주에서 기록된 경과시간으로 반영되는 바와 같이 주자의 현저한 능력 향상으로 이어진다는 것으로 예상하는 것이 합리적이다.
제2 실시예
제2 실시예에서, 본 발명은 일체부 또는 삽입물로서의 신발창을 포함한 신발에 관한 것으로서, 신발창은 활동 중에 에너지를 흡수하고, 저장하고, 방출하도록 구성되어 있다. 따라서, 본 발명은 기존의 신발에 삽입되거나 또는 개선된 신발 등의 신발창을 포함하는 것으로 인지되어질 것이다. 어떤 경우에, 신발창은 지지면을 따라 횡단하는 동시에 사람의 발에 착용되도록 되어 있으며, 사람과 지지면 사이의 압축력으로부터 발생하는 에너지를 저장하고 방출하도록 작동된다.
도12 내지 도14를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예는 신발의 가장 간단한 구성을 설명하기 위해 도시되어 있다. 도1에 도시되어진 바와 같이, 운동화(100)의 형상을 취하고 있는 신발은 갑피(112) 및 신발창(114)을 갖는다. 신발창(114)은 본 발명의 제2 실시예에 따라 구성된 발뒤꿈치 부분(16)을 포함한다.
발뒤꿈치 부분(116)의 구조는 도13, 14a 및 14b를 참조로 가장 잘 도시되어 있다. 이러한 도면들에서, 발뒤꿈치 부분(16)은 고무, 중합체, 플라스틱 또는 유사 재질 등의 비교적 강성의 재질로 형성된 발뒤꿈치 부분(118)의 형상을 취한 제1 프로파일을 포함한다. 발뒤꿈치 부분(118)은 중심부에 위치된 타원 형상을 취하고 있으며 축 "A"에 대해 중심이 맞추어진 제1 프로파일 챔버(120)를 포함한다. 제2 프로파일(122)은 제1 프로파일 챔버(120)보다 치수가 근소하게 작으나 유사한 형상을 갖는 주 액츄에이터(126)가 제공된 제1 패널(124)로서 구성된다. 제2 프로파일 부분(122)은 고무, 중합체, 플라스틱 또는 유사 재질 등의 딱딱한 재질로 형성된다. 액츄에이터(126)에는 제1 패널(124)이 일체식으로 형성될 수 있거나, 또는 임의의 편리한 방식으로 중심부에 고정된다.
신축성을 갖는 탄성 재질의 제1 층(128)은 탄성층(128)이 제1 프로파일 챔버(120)를 가로질러 뻗어나가도록 발뒤꿈치 부분(118)과 제2 프로파일 부분(122) 사이에 위치된다. 이러한 목적에 따라, 발뒤꿈치 부분(118)은 제1 탄성층(128)의 제1 측면(130) 상에 위치되며 제2 프로파일 부분(122)은 제2 측면과 마주하는 액츄에이터(126)와 제1 탄성층(128)의 제2 측면(132) 상에 위치된다. 더욱이, 제1 프로파일 챔버(120)는 액츄에이터(126)를 수용할 수 있는 크기를 갖는 제1 내부 영역(134)을 갖는다.
도14a 및 도14b를 참조하면, 발뒤꿈치 부분(118) 및 제2 프로파일 부분(122)은 벡터 "F"방향으로의 제1 및 지지면(136) 사이의 압축력이 서로를 향해 발뒤꿈치 부분(118)과 제2 프로파일 부분(122)으로 이동되도록 위치된다. 이러한 이동 중에, 주 액츄에이터 부재(126)는 제1 프로파일 챔버(120)로 진행한다. 이에 따라, 탄성층(128)은 도14b에 도시된 활동 상태를 형성하기 위해 제1 내부 영역(!34)으로 신축된다. 활동 상태 중에, 에너지는 탄성층(128)을 신축시킴으로써 저장된다. 그러나, 압축력이 제거될 때, 탄성층(128)은 에너지를 방출시키도록 작동하여 이로 인해, 도14a에 도시된 정지 상태로 반환시키기 위해 서로로부터 이격된 발뒤꿈치 부분(118)과 제2 프로파일 부분(122)을 이동시킨다. 따라서, 작동 중에, 사용자가 보행, 달 리가, 또는 도약으로 인해 발뒤꿈치 부분(116) 상에 힘을 가할 때, 충격은 탄성층(128)을 인가시킴으로써 완화되고 흡수된다. 사용자가 발뒤꿈치 부분(116)으로부터 떨어져 힘을 전달할 때, 에너지는 방출되어 사용자의 활동 추진을 도와준다.
제3 실시예
도12 내지 14에 도시된 간단한 구조물은 도15 내지 22의 제3 실시예에 도시된 것과 같이 상당히 활동적인 신발창을 제조하는 것으로 확장될 수 있다. 도15를 참조하면, 운동화(150)의 형태를 취한 신발은 갑피(152) 및 신발창(154)을 갖추고 있으며, 신발창(154)은 본 발명의 제3 실시예에 따라 구성된다. 신발창(154)은 발뒤꿈치 부분(156), 발허리뼈 부분(158), 및 발가락 부분(160)을 포함하며, 이후 모두 상세히 설명되어질 것이다. 따라서, 신발창을 참고로 할 때, 이는 상기 부분들의 단지 일부분이며 전체 발 또는 그 일부분을 덮고 있는 부분이다.
먼저, 발뒤꿈치 부분(156)에 대해서는, 도17 내지 도19를 참조하여 가장 잘 도시되어 있다. 상기 도면들에서, 발뒤꿈치 부분(156)운 주변부에 위치된 복수의 이격된 보조 액츄에이터 부재(166)를 갖는 환형의 발뒤꿈치 부분에 의해 형성된 제1 프로파일(162)을 포함한다. 액츄에이터 부재(166)는 딱딱한 강성재로 형성되며 환형의 발뒤꿈치 플레이트(164) 내에 형성된 개구(170)를 갖는 제1 프로파일 챔버(168)를 형성한다. 신축성을 갖는 탄성 재질층(172)은 개구(170)를 가로질러 연장되며 발뒤꿈치 플레이트(164) 및 탄성층(172)이 부착제 또는 임의의 적합한 수단에 의해 함께 체결되도록 배치된다. 따라서, 제1 프로파일 부분(162)은 탄성층(172)의 제1면에 위치되며 제2 프로파일 부분(174)은 탄성층(172)의 제2 면에 위치되며 임의의 편리한 방식으로 고정된다. 제2 프로파일 부분(174)은 발뒤꿈치 부분 형상을 위치하고 있으나 챔버(170)와 상호 작용하도록 주 액츄에이터 부재를 한정한다. 따라서, 이러한 분야에 이용될 때, 상기 용어 "주 액츄에이터 부재를 포함하는 제2 프로파일"은 제2 프로파일에 독립 액츄에이터 부재가 제공되거나 또는 프로파일 자체가 액츄에이터 부재를 형성함을 의미한다.
임의의 경우에, 제2 프로파일 부분(174)은 중심부에 형성된 제2 프로파일 챔버(176)를 갖추고 있으며 제2 프로파일 챔버(176)는 기다란 6개의 잎 모양의 개구를 갖는다. 발뒤꿈치 부분(156)은 치수가 작은 제2 프로파일 챔버(176)와 유사한 형상을 갖는 플런저 부재(180)가 제공된 제3 프로파일 부분(178)을 포함한다. 제3 프로파일 부분(178)은 전술한 제2 액츄에이터 부재(166)를 수용하기 위한 크기를 갖추고 배향된 복수의 개구를 포함한다. 이러한 목적에 따라, 발뒤꿈치 부분(156)은 중심부에 위치된 기다란 타원형 개구(186)를 갖는 제2 탄성층(184)을 포함한다. 개구(182)는 각각 제3 내부 영역을 갖는 제3 프로파일 챔버를 형성한다.
도18 및 도19a를 참조하면, 발뒤꿈치 부분(156)을 구성하는 다양한 부분은 에너지를 저장하기 위한 상당한 활동 시스템을 형성한다. 여기서, 선택된 높이의 플런저(180)는, 놓여졌을 때, 플런저(180)의 표면(188)이 탄성층(172)의 제2 측면(190)을 접촉시킨다. 동시에, 제2 액츄에이터(166)의 상부면(192)은 제2 탄성층(1184)의 면(194)과 접촉한다. 보조 액츄에이터 부재(166)의 각각은 액츄에이터(166)의 형상과 유사하나 약간 작은 치수를 갖는 개구(182)로 개별 개구(182)를 정열 시킨다. 보조 액츄에이터 부재(166)의 각각은 액츄에이터(166)의 형상과 유사하나 약간 큰 치수를 갖는 개구(182)로 개별 개구(182)를 정열 시킨다. 제2 프로파일 부분(174)은 제2 프로파일 부분(174)이 제1 프로파일 챔버(168)의 내부 영역으로 이동될 때 플런저(180)를 수용하기 위해 위치되도록 정열 된다.
도19a에 도시된 정적 상태로부터 이러한 이동은 도19b의 활동 상태에 나타난다. 여기에서, 탄성층(172)은 이중 신축되어져 제1 프로파일 부분(162), 제2 프로파일 부분(174) 및 플런저(180)는 이중 피스톤 형상의 작동에 놓인다. 탄성층(172)은 (제2 프로파일 부분(174)에 의해) 제1 프로파일 챔버(168) 및 (플런저(180)에 의해) 제 2프로파일 챔버(1176)의 내부 영역으로 신축된다.
동시에, 제2 탄성층(184)은 개구(182)에 의해 형성된 제3 프로파일 챔버의 각각으로 단일 편향되게 된다. 제3 프로파일 챔버를 수직 치수로 소형으로 제조함으로써, 갑피(152)의 하부면(153)은 제한 멈춤부를 제공하며 주변 지지부가 제2 액츄에이터 부재(166)에 의해 달성되고 주 에너지 저장이 플런저(180)의 공동작용 및 탄성층(172) 위의 제2 프로파일 부분(174)으로 발생된다. 측면 안정성에 보다 협력하기 위해서는 보조 위치설정 블록(196)이 프로파일 부분(178)과 제2 탄성 층(184) 사이에 하부로 연장하는 선택적인 부드러운 손잡이(198)를 따라 이용될 수 있다. 더욱이, 선택적인 발허리뼈 지지 플레이트(200)는 필요에 따라 이용될 수 있다.
도15를 다시 참조하면, 신발창(154)은 정지 상태일 때 발가락 부분(160)에 대해 상승된 발꿈치 부분(156)을 갖는 지지면 "s"에 대해 예각 "a"으로 배향되도록 구성된다. 바람직하게, 각도 "a"는 대략 2도 내지 6도이다. 소형 각도를 제공함으로써, 활동 상태로부터의 에너지의 방출은 중간 발의 위치 중에 발가락이 떨어진 수직 방향으로 향한다. 오히려, 신발창(154)이 발가락 부분(160)에 대해 피벗 회전함으로 인해, 상기 이동 중에 회복력은 근소하게 전방으로 경사진다. 이는 회복력의 성분이 사용자를 전방 방향으로 추진시키도록 한다.
도20 내지 도21을 참조하면, 발가락 부분(160)의 구성은 보다 상세히 도시되어질 것이다. 여기서, 발가락 부분(160)은 제1 프로파일 부분(208)의 주변부 모서리 둘레로 연장하는 직립 주변부 벽(212)에 의해 제1 프로파일을 포함하는 제1 프로파일 부분(208)에 의해 형성된다. 도20a를 참조하여 도시되어진 바와 같이, 주변부 벽(212)은 챔버(210)가 사람의 발가락의 각각에 대응하는 5개의 영역(216-220)을 갖도록 배치된다. 제1 탄성층(222)이 도20b에 도시되어 있으며, 제1 프로파일 부분(208)에 협동하는 주변부 모서리를 갖는다. 조립 시에, 제1 탄성층(222)은 제1 프로파일 챔버(210)를 가로질러 뻗쳐있다. 발가락 부분(1160)의 구조는 도20a에 도시된 제2 프로파일 부분(224)으로 완료된다. 제2 프로파일 부분(224)은 주변부 벽(212)의 내부 측벽(213)에 유사하게 형성되어 있어서 제1 프로파일 챔버(210)와 끼워맞춤되는 정합 관계로 놓여지게 된다. 제2 프로파일 부분(224)은 발가락 부분(216-219)에 대응하는 제2 프로파일 챔버를 형성하는 개구(226-229)가 제공된다. 도20a를 참조하면, 발가락 영역의 각각은 개구(226-229)로 정합 삽입되도록 크기가 지정된 직립의 플런저(236-239)가 제공됨을 알 수 있다.
따라서, 도21a 및 도21b에 도시되어진 바와 같이, 발가락 부분(160)은 이중 활동 에너지 저장 시스템을 제공한다. 제1 프로파일 부분(208) 및 제2 프로파일 부분(224)이 도21a에 도시된 정지 상태로부터 도21b에 도시된 활동 상태까지 이동될 때, 탄성층(222)은 이중으로 편향된다. 주 액츄에이터를 한정하는 제2 프로파일 부분(224)은 제1 프로파일 챔버(210)로 이동하여, 탄성층(222)을 내부 영역으로 신축시킨다. 동시에, 각각의 플런저(236-239)는 제2 프로파일 부분(224) 내의 대응 개구(226-229)로 이동하며, 개구(226-229)의 내부 영역으로 탄성층(222)을 신축시킨다.
용이한 제조를 위해, 탄성층(222)의 일부분으로서 플런저(236-239)를 제공하는 것이 가능하다. 따라서, 대안의 구조는 탄성층이 일체식으로 형성된 플런저 부재(236'-239')를 갖는 것으로 도시되어 있는 도20d에 도시되어 있다. 도20d에서, 탄성층의 반대 측면(222')은 도 20b에 도시된 것으로부터 방출된다.
발허리뼈 부분(158)의 구조는 발가락 부분(160)의 구조와 유사하다. 도22a 내지 도22c에서, 발허리뼈 부분(158)은 내부에 형성된 제1 프로파일 챔버(250)를 포함하는 제1 프로파일 부분(218)에 의해 형성된다. 제1 프로파일 챔버(250)는 제1 프로파일 부분(208)의 주변부 모서리 둘레로 연장하는 직립의 주변부 벽(252)에 의해 둘러싸여 있다. 도20a를 참조로 도시되어진 바와 같이, 주변부 벽(252)은 챔버(250)가 제1 프로파일 부분(248)과 협동하는 5개의 영역(255-259)을 갖도록 배치된다. 제1 탄성층(262)은 도22b에 도시되어 있으며, 제1 프로파일 부분(248)에 협력하는 주변부 모서리를 갖는다. 조립 시에, 제1 탄성층(262)은 제1 프로파일 챔버(250)를 가로질러 뻗어있다. 발허리뼈 부분(158)의 구조는 도22c에 도시된 제2 프로파일 부분(164)을 추가하여 완료된다.
제2 프로파일 부분(264)은 주변부 벽(252)의 내부 측벽(253)에 유사한 형상을 취하고 있어 제1 프로파일 챔버(250)와 밀착된 정합 관계로 놓여져 있다. 제2 프로파일 부분(264)은 제2 프로파일 챔버를 한정하는 개구(265-270)가 제공된다. 도22a를 참조하면, 제1 프로파일 챔버(250)는 각각 개구(265-270) 내부로 정합 되기 위해 크기가 정해진 직립의 플런저(275-280)가 제공된다. 플런저(275-280)는 사람 발의 발허리뼈 사이에서 연장하도록 배향되어져 있다.
제1 프로파일 부분(248) 및 제2 프로파일 부분(264)이 정지 상태로부터 활동 상태로 이동할 때, 탄성층(262)은 이중으로 편향된다. 주 액츄에이터를 한정하는 제2 프로파일 부분(264)은 제1 프로파일 챔버(250)로 이동하며, 이로 인해 탄성층(262)을 내부 영역으로 신축시킨다. 동시에, 플런저(275-280)의 각각은 제2 프로파일 부분(264)의 대응 챔버(265-270)로 이동하며, 이로 인해 탄성층(262)이 개구(265-270)의 내부 영역으로 신축된다. 따라서, 상기 작용은 도21a 및 도21b에 도시된 것과 동일하다.
발가락 프로파일 부분(224) 및 발 앞부분 프로파일 부분(264)용 에너지 초점은 각각 챔버(226-229) 및 (265-270) 둘레에 집중된다. 이러한 챔버는 액츄에이터(224,264)의 액츄에이터 부분을 상호 연결시키고 발 앞부분 및 발가락 영역을 가로질러 측면으로 중간으로 에너지를 도전시키는 전방에서 후방까지 보다 안정화된다. 도20c에 도시되어진 바와 같이, 발 앞부분 비틀림 보강재(230)는 프로파일 부분(224)의 전방 부분을 둘러싸며, 후방 비틀림 보강재(232)는 프로파일 부분(224)의 후방 부분을 둘러싼다. 유사하게, 도22c에 도시되어진 바와 같이, 발 앞부분 비틀림 보강재(272)는 프로파일 부분(264)의 전방 부분을 둘러싸고, 후방 비틀림 보강재(274)는 프로파일 부분(274)의 후방 부분을 둘러싼다.
제4 실시예
본 발명의 예시적인 제4 실시예가 도23 내지 도27에 도시되어 있다. 이들 도면들에서, 신발창 삽입물(310)은 갑피(312)와 신발창(314)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 신발창(314)은 발뒤꿈치 섹션(316), 발허리뼈 부분(318) 및 발가락 부분(320)을 포함한다. 발뒤꿈치 부분(216)의 구조는 도24, 도27a 및 도27b에 가장 잘 도시되어 있다. 발뒤꿈치 부분(316)은 복수개의 제1 프로파일 챔버(324)가 내부에 형성된 편평 판(323)으로 구성된 제1 프로파일 편(322)을 포함한다. 챔버(324)는 판(323) 내에 공동으로서 형성된다. 이와 다르게, 챔버(324)는 판(323)을 완전히 관통하는 개구에 의해 형성될 수 있다. 제2 프로파일 편(326)은 각각의 챔버(324)의 내부 영역 내부로 결합하도록 크기 설정된 복수개의 액츄에이터 요소(328)를 포함한다. 제1 프로파일 편(324)과 제2 프로파일 편(326) 사이에 탄성 층(330)이 개재되어, 압축력이 인가될 때 액츄에이터 요소(328)는 제1 프로파일 챔버(324) 내부로 진행된다.
발가락 부분(320)은 제1 프로파일 편(344) 및 액츄에이터를 한정하는 제2 프로파일 편(346)에 의해 형성된다. 프로파일 편(344, 346)들의 구조는 각각 프로파일 편(208, 224)들과 관련하여 설명된 바와 동일하므로 이에 대한 설명은 반복하지 않는다. 유사하게, 발허리뼈 부분(318)은 제1 프로파일 편(354)과 제2 프로파일 편(356)에 의해 형성되고, 프로파일 편(354, 356)의 구조는 프로파일 편(348, 364)의 구조와 동일하다. 그러나, 신발창 삽입물(310)의 구조에서 주목될 수 있는 하나의 상이점은 탄성 층(330)이 삽입물(310)의 전체 신발창을 따라 연장하는 공통 탄성층이므로 탄성 층(330)이 발뒤꿈치 부분(310), 발허리뼈 부분(318) 및 발가락 부분(320)의 각각에 에너지를 저장하는 탄성층을 제공한다는 것이다.
제5 실시예
도28 내지 도30은 본 발명의 신발창의 예시적인 제5 실시예를 도시한다. 본 실시예는 전술된 예시적인 제3 실시예와 유사하지만, 발허리뼈부(456)가 전술된 도17에 도시된 바와 같은 선택적인 부드러운 러그(198)를 갖지 않는다는 하나의 차이점이 있다. 도30의 저면도에 도시된 발가락 부분(460)과 발허리뼈 부분(458)은 200 시리즈보다는 400 시리즈와 유사한 도면 부호를 사용하는, 각각 도20a 내지 도20c와 도22a 내지 도22c에 도시된 바와 같이 실질적으로 동일하다.
도28과 도29는 각각 분해 사시도와 부분 분해 단면도의 발뒤꿈치 부분(456)을 도시한다. 발뒤꿈치 부분(456)은 U자형 외주 둘레에 배치된 복수개의 이격된 보조 액츄에이터 요소(466)를 구비한 환형 발뒤꿈치 판(464)에 의해 형성된 제1 프로파일(462)을 포함한다. 액츄에이터 요소(466)는 굳고 매우 강성인 재질로 형성되고, 환형 발뒤꿈치 판(464) 내에 형성된 개구(470)를 갖는 제1 프로파일 챔버(468)를 한정한다. 액츄에이터 요소(466)는 발의 후방을 향한 부가적인 지지를 제공하도록 신발창의 전방을 향해 도29에 도시된 바와 같이 양호하게는 테이퍼 진다. 신축가능한 탄성 재질의 층(472)은 접착제 또는 다른 적절한 수단 등에 의해 함께 고정된 발뒤꿈치 판(462)과 탄성 층(472)이 개구(47)를 가로지르도록 소정 형상을 갖는다. 그러므로, 제1 프로파일 편(462)은 탄성 층(472)의 일 측면 상에 위치되고, 제2 프로파일 편(474)은 탄성 층(472)의 제2 측면 상에 위치되어 종래의 소정 방법으로 부착된다. 제2 프로파일 편(474)은 발뒤꿈치 편의 형태이지만, 챔버(470)와의 상호 작용을 위하여 주 액츄에이터 요소를 한정한다.
제2 프로파일 편(474)은 길이가 긴 여섯 개의 로브형(lobed) 개구인 제2 프로파일 챔버(476)를 갖는 중심으로 형성된 제2 프로파일 챔버(476)를 갖는다. 그리고 나서, 발뒤꿈치 부분(456)은 제2 프로파일 챔버(476)와 기하학적 형상이 유사하지만 치수 범위가 약간 다른 플런저 요소(48)가 제공된 제3 프로파일 편(478)을 포함하는 것을 추가로 고려할 수도 있다. 제3 프로파일 편(478)은 전술된 부 액츄에이터 요소(466)를 수용하도록 크기 설정 및 배향된 복수개의 개구(482)도 포함한다. 또한, 이를 위하여, 발뒤꿈치 부분(456)은 내부에 중심에 위치된 길이가 긴 타원형 개구(486)를 갖는 제2 탄성 층(484)을 포함한다. 개구(482)는 제2 내부 영역을 각각 갖는 제3 프로파일 챔버를 한정한다.
측방향 안정성을 보조하기 위하여, 보조 위치설정 블록(496)이 제2 탄성 층(484)과 제1 프로파일 편(464) 사이에 제공된다. 추가의 지지 블록 또는 운동 조절 지주(502)가 전방의 부 액츄에이터 요소(466)의 쌍의 실질적으로 아래에 놓인 제1 프로파일 편 아래에 제공된다. 지지 블록(502)과 제2 프로파일 편(474)의 삼각 형상은 향상된 안정성을 제공한다. 유닛은 최적 수직 벡터를 발생시키는 회전력으로부터 파생된 에너지를 저장할 수 있다. 추가의 안정성을 요구하는 신발은 이동 조절 지주를 더욱 이격시킬 수 있는 장점을 가질 수 있다. 편평한 발을 갖거나 발중간 영역의 전체 지지를 요구하는 사람을 위해서는 선택적인 활성 발 브릿지가 고려될 수 있다.
안착된 때에 발뒤꿈치 부분(456)을 구성하는 각종 편들은 에너지를 저장하기 위한 높은 활성 시스템을 형성한다는 것을 이해하여야 한다. 특히, 발뒤꿈치 부분(456)은 도19a 및 도19b에 도시된 발뒤꿈치 부분(156)과 실질적으로 유사한 거동을 나타낸다.
도30의 신발창 부분의 저면도는 신발의 예시적인 신발창을 포함하는, 발뒤꿈치 부분(456), 발허리뼈 부분(458) 및 발가락 부분(460)의 배열을 도시한다. 또한, 도30은 특히 도31a 내지 도31c에 도시된 추가의 발허리뼈 지지 부분(500)을 도시한다. 도31a에 도시된 바와 같이, 발허리뼈 지지 부분(500)은 제1 프로파일 편(504)의 외주 모서리 둘레로 연장하는 직립 주연 벽(512)에 의해 한정된 제1 프로파일 챔버(510)를 포함하는 제1 프로파일 편(504)에 의해 형성된다. 탄성 층(506)은 도31b에 도시되어 있고, 제1 프로파일 편(504)과 기하학적으로 일치하는 외주 모서리를 구비한다. 조립된 때, 탄성 층(506)은 프로파일 챔버(510)를 가로질러 연결한다. 발허리뼈 지지 부분(500)의 구조는 도31c에 도시된 제2 프로파일 편(508)을 부가하여 완성된다. 제2 프로파일 편(508)은 제1 프로파일 편(504)의 내부 측벽(512)과 기하학적으로 유사하게 형성되어, 프로파일 챔버(510) 내부로 밀착 끼워맞춤되어 정합 되는 관계로 안착될 수 있다. 특히, 제2 프로파일 편(508)과 챔버(510)는 제1 및 제2 발허리뼈를 보호(cradle)하도록 위치 설정된다.
제6 실시예
도32 및 도33은 본 발명의 신발창을 위한 발뒤꿈치 부분(556)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 발뒤꿈치 부분(556)은 주 스러스트(574), 제1 탄성 층(572), 상부에 액츄에이터 요소 또는 위성 스러스트(566)를 구비한 제1 프로파일 층(562), 제2 탄성 층(584) 상의 연결 고무 러그(598), 및 탄성 층(584) 위에 놓인 제2 프로파일 층(578)을 포함한다. 부가적으로, 보조 지지 블록(602)이 프로파일 층(562) 아래에서 탄성 층(572)에 인접하여 위치된다.
도32에 도시된 실시예는 도17에 도시된 발뒤꿈치 부분(156)과 유사하지만, 고무 러그(598)가 프로파일 편(578) 대신에 탄성 층(584) 아래에 제공되고 도32에 도시된 실시예는 도17의 요소(180)와 유사한 플런저를 갖지 않는다는 2가지의 상이점이 있다.
도32 및 도33을 참조하면, 발뒤꿈치 부분(556)이 U자형 외주 둘레에 위치된 복수개의 이격된 보조 또는 위성 액츄에이터 요소(566)를 갖는 환형 발뒤꿈치 판(564)에 의해 형성된 제1 프로파일(562)을 포함한다. 액츄에이터 요소(566)는 굳고 매우 강성인 재질로 형성되고, 환형 발뒤꿈치 판(564) 내에 형성된 개구(570)를 갖는 제1 프로파일 챔버(568)를 한정한다. 신축가능한 탄성 재질(572)의 층이 접착제 또는 다른 적절한 수단 등에 의해 함께 고정된 발뒤꿈치 판(564)과 탄성 층(572)을 개구(570)를 가로질러 연결하도록 형성된다. 그러므로, 제1 프로파일 편(562)은 탄성 층(572)의 일 측면 상에 위치되고, 제2 프로파일 편(574)은 발뒤꿈치 편의 형태이지만, 챔버(570)와의 상호 작용을 위해 주 액츄에이터 요소 또는 주 스러스트를 한정한다. 도33에 도시된 바와 같이, 제2 프로파일 편(574)은 양호하게는 하향으로 치수 범위가 감소하거나 테이퍼 지고, 더욱 양호하게는 경사면을 구비한 실질적으로 하부의 돔형상(dome-like shape)을 갖는다. 이 형상은 발뒤꿈치 스트라이크(strike), 중간 발 위치(mid stance) 및 발가락의 발 이동의 3개의 기본 상태를 걸쳐 발뒤꿈치에 대한 향상된 측방향 지지를 제공한다.
발뒤꿈치 부분(556)은 상기의 액츄에이터 요소(566)를 수용하도록 크기 설정 및 배향된 복수개의 개구(582)를 포함하는 제3 프로파일 편 또는 기부 층(578)을 포함한다. 이를 위하여, 발뒤꿈치 부분(556)은 제2 탄성 층(584)을 포함한다. 개구(582)는 제2 내부 영역을 각각 갖는 제2 프로파일 챔버를 한정한다. 액츄에이터(566)의 상부면은 단지 제2 탄성 층(584)의 하부면과 접촉한다. 각각의 제2 액츄에이터 요소(566)는 액츄에이터(566)의 형성과 유사하지만 치수 범위가 약간 큰 형상을 갖는 각각의 개구(582)와 정렬된다.
한 쌍의 지지 블록 또는 이동 조절 지주(602)는 액츄에이터(566)의 전방 쌍의 아래에 제공된다. 제2 프로파일 편(574)과 유사하게, 이들 지주(602)는 양호하게는 하향으로 볼록하고, 더욱 양호하게는 돔형 형상이며 신발창에 대한 향상된 안정성을 제공하도록 전방으로 경사져 있다.
고무 러그(598)는 액츄에이터(566)와 실질적으로 정합 하여 상호 결합되도록 탄성 층(584) 아래에 제공된다. 고무 러그(598)와 액츄에이터(566) 모두는 양호하게는 압축되는 동안 보다 조절된 측방향 변위를 허용하도록 전방으로 테이퍼 진다. 러그(598, 566)들의 측벽은 양호하게는 대략 3 내지 6도로 경사진다. 각각의 러그는 탄성으로 보호된 상호 작용을 제공하도록 서로 거울 대칭이다. 고무 러그(598)와 스러스트(566) 사이의 공간은 입자들을 0.0508 cm(0.020 인치)보다 크게 유지하기 위하여 양호하게는 약 0.0508 cm(0.020 인치)보다 작다. 너무 조밀한 밀봉은 회복 단계를 지연시키는 진공을 발생시킨다. 상호 결합은 특히 너무 조림한 밀봉이 회복 공정을 지연시키기 때문에 회복 공정 중의 충분한 공기 유동을 허용한다. 이러한 설계는 공기와 물 등의 배출을 허용하도록 이동 조절 지주(602)들 사이의 큰 공간을 남겨둘 것으로 기대된다.
액츄에이터(566)는 고무 러그(598)를 보다 양호하게 상호 결합하도록 상승된 안착 패턴을 갖는다. 안착 효과는 회전력으로부터 수직력 또는 회복으로의 에너지의 변환을 향상시키는 보다 적합한 환경을 발생시킨다. 액츄에이터(566) 부근의 판(564)의 두께의 특정한 증가에 의해, 중량 또한 감소된다. 또한, 안착 패턴은 액츄에이터가 에너지 파형을 수직 벡터로 변환하는 것을 촉진하는 재위치 장치 또는 안정 장치로서 작용한다. 안착 패턴은 회복 스러스트의 추진 또는 구동의 길이를 최대로 하는 주 스러스트(574)의 감도를 증가시킨다. 이들은 또한 스러스트 주기의 단부에서 부가적인 힘을 제공하고, 액츄에이터가 제위치에 유지되는 것을 돕는다.
액츄에이터 강성을 변화시키는 것은 에너지 "파형" 및 이에 대한 신경-근육계 시스템의 조절 양을 증가시킨다. 사용자의 발이 자연스럽게 회의되면, 작동은 전방 발의 외부 경계에 대해 요구되는 초과의 이동 조절을 발허리뼈 번호 5에 설정하는 경향을 갖는다. 이러한 초과의 바람직하지 않은 이동은 부정적인 이동 자체가 중간의 강화된 중립 평면 기능을 위하여 발을 측방향으로 이동시키는 에너지가 되도록 충분히 신속하게 저장 및 해제되는, 상기의 예시적인 제6 실시예의 액츄에이터(574)와 같은 챔버형 액츄에이터에 의해 실질적으로 포획된다. 보다 강성인 챔버형 액츄에이터는 외부 측면 또는 중간 경계에 대한 티핑(tipping) 또는 구동에 저항함으로써, 상호 결합 에너지 저장 공정을 안정화시킨다. 액츄에이터 강성의 변화에 대한 추가의 상세 사항은 이하의 예시적인 제7 실시예에 설명된다.
제7 실시예
도34 내지 도68은 본 발명에 따른 신발창 구조의 제7 실시예를 도시한 것이다. 본 명세서의 전반에 걸쳐 사용된 바와 같이, 용어 "신발창 구조"는 인간의 발을 지지하기 위해 사용되는 신발창의 전체 또는 일부를 말한다. 더욱이, 제7 실시예에서 기재된 구성 요소들은 상기 실시예들에 기재된 복수의 구성 요소들과 유사하기 때문에, 상기 실시예에서 유사한 구성 요소들을 기재하기 위해 사용되는 용어는 이하에 사용되는 용어와 상호 교체될 수 있다.
도34는 각 구성요소가 거꾸로 도시된 양호한 신발창 구조의 사시도이다. 보다 상세하게는, 신발창 구조는 3개의 영역, 즉 발뒤꿈치부(700), 발가락부(800) 및 발허리뼈부 또는 발 앞부분(900)을 포함한다. 발뒤꿈치부(700)는 주 스러스트(702), 신축가능한 탄성 재질(704)의 제1 층, 인접 스러스트 층(706), 신축가능한 탄성 재질(708)의 제2 층 및 기부 또는 제2 스러스트 층(710)을 포함한다. 발가락부(800)는 액츄에이터 층(802)과 챔버 층(804)을 포함한다. 발 앞부분 또는 발허리뼈부(900)는 액츄에이터 층(902)과 챔버 층(904)을 포함한다. 발의 각 부분을 포함하는 각 구성 요소들은 바람직하게는 당업자에게 공지된 바와 같이 성형 공정 동안 화학적 접합을 사용하여 부착된다. 본 명세서에서, 도34 내지 도68에 도시된 신발창 구조의 "상부"는 제2 스러스트 층(710)을 향하는 것으로서 표시되고, 신발창 구조의 "저부"는 주 스러스트(702)를 향하는 것으로서 표시된다. 유사하게, 발뒤꿈치부(700)는 신발창 구조의 후방 또는 후위를 나타내고 발가락부(800)는 신발창 구조의 전방부를 나타낸다.
삭제
도35 내지 도38에 도시한 바와 같이, 주 스러스트(702)는 하향 테이퍼지고 전방으로 더욱 경사지는 사실상의 반구형의 저면(712)(도35의 상부를 향해 도시됨)을 가짐으로써, 측방으로의 안정성을 제공하고 실질적으로 직접 아래에 놓이는 사람 발의 발뒤꿈치부에 회전 운동을 허용한다. 주 스러스트(702)는 도36에 도시된 바와 같이 실질적으로 타원형이고 측면 대 측면 보다 전방부 대 후방부에서 더 길다. 도37 및 도38에 도시된 바와 같이, 주 스러스트(702)는 주 스러스트 내에서 저면으로부터 상향 이격 연장하고 챔버(716)를 한정하는 직립 벽(714)을 포함한다. 이 챔버(716)는 상기 제7 실시예(도30 참조)에서의 스러스트(474)와 유사하나 저면(712)에 의해 포위되는 6개의 둥근 돌출부 형태를 갖는다. 벽(714)은 바람직하게는 면(712)으로부터 이격 연장하면서 약간 외향 경사져 있다. 주 스러스트(712)는 발의 전방부를 향해 약간 테이퍼지도록 설계되어 스러스트의 후방 단부(718)에서의 벽(714)의 높이는 스러스트의 전방 단부(720)의 벽보다 크다. 이러한 설계는 발뒤꿈치의 선회 운동을 수용하면서 발뒤꿈치의 후방에 부가적인 지지를 제공한다. 특히, 곡선진 저면(712)은 신발창 구조가 압축될 때 측방으로 퍼져나가는 에너지를 허용하고 신발창 구조가 지면을 횡단할 때 보다 효율적인 운동을 허용한다.
바람직한 실시예에서, 스러스트(702)는 약 0.823 cm(0.324 인치)의 높이의 후방벽을 갖고, 전방벽에서 약 0.640cm(0.252 인치)의 높이로 감소한다. 본 실시예에서, 벽(714)은 바람직하게는 약 1.5도 경사진다. 벽들과 연결되고 챔버(716)의 저부를 한정하는 저면(712)은 바람직하게는 약 0.318 cm(0.125 인치)의 두께를 가진다. 벽(714)의 상부로부터 면(712)의 최저점까지의 전체 주 스러스트(702)의 높이는 약 1.361 cm(0.536 인치)이다. 도36에 도시된 바와 같이, 선 37-37을 따라 측정된 바와 같이 스러스트(702)의 길이는 약 5.337cm(2.101 인치)이고 선 38-38을 따라 측정된 바와 같이 스러스트(702)의 폭은 약 3.965 cm(1.561 인치)이다. 이러한 수치는 단순히 일실시예의 예시이고 다양한 변경이 신발창 구조의 수치에서 이루어질 수 있음을 유의하여야 한다. 스러스트(702)의 바람직한 재질는 듀폰사의 하이트렐(HYTREL)과 같은 플라스틱이나 다소 단단한 다른 재질가 사용될 수 있다. 예를 들어, 큰 경도가 요구될 때, 화이버글라스가 사용될 수 있다.
도39 내지 도41은 도34에서 도시된 신발창 구조의 주 스러스트(702)의 위에 배치되는 신축가능한 탄성 재질(704)의 제1 층을 도시한 것이다. 이 층은 바람직하게는 고무로 만들어지고 발자국 크기면에서 주 스러스트(702)보다 크나 그 형태가 주 스러스트(702)와 유사한 사실상 타원형을 갖는다. 층(704)은 또한 층(704)의 전방부로부터 연장하는 설부(722)를 포함하고 층(704)의 전방부에서 코너부(724, 726)를 갖는다.
도40 및 도41에서 도시한 바와 같이, 층(704)의 상부면(728)은 바람직하게는 편평하다. 층(704)의 저면(730)은 바람직하게는 사실상 타원형으로 층(704)의 주위를 따라 연장하는 경계 영역(732)을 갖는다. 경계 영역(732)내에서는 사실상 타원형을 갖는 중간 영역(734)이 있고, 중간 영역은 경계 영역보다 큰 두께를 갖는다. 경계 영역(732)과 중간 영역(734)의 사이의 두께의 증가는 바람직하게는 서서히 이루어짐으로써 도41에 도시된 바와 같이 경사면(736)을 제공한다. 중간 영역(734)내에서는 중간 영역(734)에 대하여 약간 오목한 중심 신축 영역(738)이 있고, 경계 링(740)에 의해 중간 영역으로부터 분리된다. 이러한 중심 신축 영역(738)은 상기 주 스러스트(702)와 사실상 동일한 형상을 가지도록 크기를 가짐으로써, 신발창 구조가 보행 또는 달리기 활동 중에 압착될 때 스러스트(702)는 중심 영역(738)을 가압하여 신축되게 한다.
도시된 실시예에서, 탄성 층(740)은 경계 영역(732)에서 약 0.152cm(0.06 인치)의 두께를 갖고, 중간 영역(734)에서 약 0.343cm(0.135 인치)로 증가하고, 중심 신축 영역(738)에서 약 0.318 cm(0.125 인치)로 감소한다. 설부(722)의 전방 팁부로부터 층(704)의 후면까지 측정될 때 층(704)의 길이는 약 9.634cm(3.793인치)이다. 최장폭부에서 층의 폭(704)은 약 6.965cm(2.742 인치)이다. 코너부(724, 726)로부터 층(704)의 후면으로 측정될 때 층(704)의 길이는 약 8.346cm(3.286 인치)이다. 층의 후면으로부터 중간 영역(734)의 최전방 에지까지 측정될 때 이 길이는 약 7.869cm(3.098인치)이다. 층의 타원형 주위로 연장하는 경계 영역의 폭은 층의 후방에서의 약 0.757cm(0.298 인치)로부터 층의 측방에서의 약 0.711cm(0.28 인치)로 변한다. 면(736)의 경사는 바람직하게는 약 45도이다. 다시, 이들 모든 수치들은 일 특정 실시예의 단순한 예시임을 유의하여야 한다.
도42 내지 도44는 도34의 신발창 구조의 인접 스러스트 층(706)을 도시한 것이다. 도42 및 도43에 도시한 바와 같이, 층(706)은 조립된 신발창 구조체가 압축될 때 주 스러스트(702)와 탄성 층(704)이 연통하는 챔버로서 작용하는 개구(744)를 포함하는 환형의 발뒤꿈치판(742)을 포함한다. 따라서, 개구 또는 챔버(744)는 주 스러스트(702)를 포함하기 위해 충분히 큰 사실상의 타원형을 갖는다.
발뒤꿈치판(742)의 바람직한 형상은 사실상 환형이고, 나아가 발의 전방을 향하여 2개의 연장부(746, 748)를 포함한다. 도34에 도시한 바와 같이, 연장부(746, 748)의 형상은 신발창 구조가 우측발 또는 좌측발인지에 따라 다르다. 도34에서 도시된 디자인은 좌측발을 위한 것이고, 따라서 좌측 연장부(748)는 바람직하게는 외향 오목한 전방면(752)을 갖는 한편, 우측 연장부(746)는 바람직하게는 외향 볼록한 전방면(750)을 갖는다. 물론, 이러한 형상들은 우측발을 위한 신발창 구조에서는 거꾸로 될 것임을 이해할 수 있다. 양발을 위해 간단히 정리하면, 내측 연장부의 전방면은 바람직하게는 외향 오목하고 외측 연장부의 전방면은 바람직하게는 외향 볼록하다.
층(706)의 상부측에는 바람직하게는 사실상 U 자형으로 층 주위에 배열되는 복수의 인접 스러스트(754)가 제공된다. 도44에 도시한 바와 같이, 이 스러스트(754)의 바람직하게는 상부면들은 각도 α로 표시되는 바와 같이 층의 전방부를 향하여 테이퍼진다. 더욱이, 각 인접 스러스트(754)는 바람직하게는 부분적으로 연통하는 복수의 구멍(756)들을 갖는다. 발뒤꿈치부(756)는 인접 스러스트들의 중량을 감소하기 위해 작용을 한다. 바람직한 실시예에서, 2개의 인접 스러스트들이 연장부(746, 748)의 위로 제공되는 한편, 4개의 스러스트들은 개구(744)의 주위에 분산된다.
층(706)의 전방부에서 연장부(746, 748)의 하측으로부터 연장하는 것은 바람직하게 층(706)으로 일체 형성되는 지지 블록(758, 760)이다. 도42에 도시된 바와 같이, 내측 지지 블록(746)의 전방면이 바람직하게는 외향 오목한 한편, 외측 지지 블록(748)의 전방면이 바람직하게는 외향 볼록한 점에서, 이러한 지지 블록들은 바람직하게는 연장부(746, 748)와 사실상 동일한 형상을 갖는다. 도44에 도시된 바와 같이, 이러한 지지 블록들은 바람직하게는 각도 β로 표시되는 바와 같이 층(706)의 전방부를 향하여 테이퍼진다.
도43 및 도44에 도시된 바와 같이, 인접 스러스트(754)는 융기된 네스팅 패턴(762) 상의 층(706)의 상측 상에 제공된다. 도44에 도시된 바와 같이, 융기된 네스팅 패턴(762)은 도시된 바와 같이 사실상 사다리꼴을 갖는 인접 스러스트들의 사이에서 챔버(764)들을 생성한다.
도시된 실시예에서, 연장부(746)의 전방면(750)으로부터 판(742)의 후방부까지의 층(706)의 길이는 약 12.451cm(4.902 인치)이다. 그 장축을 따른 타원형 개구(744)의 길이는 약 5.974cm(2.352 인치)이다. 최장폭 부분을 횡단하여 측방으로 측정된 바와 같이 층(706)의 폭은 약 6.993cm(2.753 인치)이다. 최단폭 부분을 횡단하여 측방으로 측정된 바와 같이 층의 폭은 약 4.511cm(1.776 인치)이다. 도44에 도시된 바와 같이 인접 스러스트(754)는 바람직하게는 각도 α로 표시되는 바와 같이 약 1.58도로 테이퍼진다. 지지 블록(758, 760)은 바람직하게는 각도 β로 표시되는 바와 같이 약 3도로 테이퍼지고, 약 7도 경사진 전방 및 후방 벽을 갖는다. 도44에서 평면 B로 표시된 바와 같이, 판(742)의 하측으로부터 최장 인접 스러스트의 상부까지 측정된 층(706)의 길이는 약 1.212cm(0.477 인치)이다. 판(742) 자체는 그 가장 얇은 지점에서 약 0.254cm(0.1 인치)의 두께를 갖는다. 최장 스러스트에 있어서, 평면 B로부터 측정된 구멍(756)은 바람직하게는 약 1.085cm(0.427 인치)의 깊이를 갖는다. 도44에서 평면 C로 표시된 바와 같이 지지 블록(758)의 저부로부터 평면 B까지 측정된 층(706)의 높이는 약 1.844cm(0.726 인치)이다. 인접 스러스트(754)를 포함하는 층(706)은 바람직하게는 층(702)과 유사한 재질로 이루어지고, 바람직한 일실시예에서는 듀폰사의 하이트렐(HYTREL)이다.
도45 내지 도47은 탄성 재질의 제2 층(708)을 도시한 것이다. 이 층은 바람직하게는 고무로 이루어지고, 인접 스러스트 층(706)의 형상과 대응하도록 사실상 형성된다. 보다 상세하게는, 층(706)과 같이, 층(708)은 그 안에 사실상 타원형인 개구(766)와 그로부터 전방 돌출하는 2개의 연장부(768, 770)를 갖는 사실상 환형을 갖는다. 외측 연장부(770)의 전방면은 바람직하게는 외향 오목한 한편, 내측 연장부(768)의 전방면은 바람직하게는 외향 볼록하다.
층(706)의 인접 스러스트(754)에 대응하는 신축 영역(722)은 개구(760)의 주위에 배치되고 연장부(768, 770)상에 있다. 이 신축 영역(722)들은 바람직하게는 층(708)과 일체로 형성되고 층(708)의 잔존부와 비교하여 높아진 형상을 주기 위해 도47에 도시된 바와 같이 증가된 두께를 갖는다. 신축 영역(772)들은 바람직하게는 인접 스러스트의 형상에 대응하기 위해 곡선진 코너부를 갖는 사실상의 직사각형이다. 각 신축 영역(772)은 신발창 구조가 압축될 때 인접 스러스트가 신축 영역들을 통과하여 가압하도록 인접 스러스트(754)보다 큰 발자국 크기를 갖는다.
복수의 압축성 고무 러그(774, 776)들이 층(708)의 주위에 제공되고, 바람직하게는 각 신축 영역(772)의 사이에 배치된다. 바람직한 실시예에서, 5개의 러그(774)가 6개의 인접 스러스트들의 사이에 제공되고, 2개의 추가 러그(776)는 연장부(768, 770)의 아래에 있는 층(708)의 전방부에 제공된다. 이 고무 러그(774, 776)는 바람직하게는 층(708)과 일체로 형성된다. 보다 바람직하게는, 러그(774, 776)는 신축 영역(772)의 형상에 따르기 위해 사실상 직사각형이다. 보다 상세하게는, 각 신축 영역들의 사이에서의 러그(774)의 벽들은 도47에 도시된 바와 같이 바람직하게는 내향 오목함으로써, 이들은 신축 영역(772)의 형상과 정합한다. 도47에 도시된 바와 같이, 러그는 바람직하게는 층(708)으로부터 사실상 하향 이격되어 연장하고, 경사진 벽을 갖는다. 따라서 이 러그는 인접 스러스트 층(706)의 챔버(764)와 접합하도록 형성되고 신발창 구조가 압축되어 챔버(764)내의 러그(774)의 압축을 일으킬 때 에너지의 저장 및 복원을 제공한다. 층(708)의 전방부에서의 러그(776)는 연장부(768, 770)의 형상과 대응하도록 형성된다.
도46에 도시된 바와 같이, 도시된 실시예에 있어서 층(708)은 약 13.131cm(5.17 인치)의 층(708)의 후면으로부터 연장부(768)의 전방면까지의 길이를 갖는다. 그 최장폭의 지점에서의 층의 폭은 약 7.879cm(3.102 인치)이고 그 최단폭의 지점에서의 층의 폭은 약 5.679cm(2.236 인치)이다. 층의 후부로부터 개구(766)의 후부까지 측정된 층(708)의 환형부의 폭은 약 2.591cm(1.02 인치)이다. 층(708)의 후부로부터 개구(766)의 전방부까지의 거리는 약 3.138 인치(7.971cm)이다. 그 단축을 횡단하여 측정된 바와 같이 개구의 폭은 약 3.307cm(1.302 인)이다. 그 외측 에지를 따르는 층(708)은 약 0.127cm(0.05 인치)의 두께를 갖는다. 융기된 신축 영역(772)에서 그 두께는 약 0.305cm(0.120 인치)이고 러그(774, 776)에서 그 두께는 약 0.810cm(0.319 인치)이다. 러그(774)는 바람직하게는 챔버(776)와 정합하도록 약 7도로 경사져 있다.
기초부 또는 제2 스러스터(thrustor)층(710)은 도48 내지 도51에 도시되어 있다. 스러스터층(710)은 복수의 개구 또는 챔버(780)를 내부에 구비한 판(778)을 포함한다. 이러한 판(778)은 전방으로부터 연장하는 2 개의 연장부(782, 784)를 갖춘 말단의 형태에 대응하는 실제 타원 형태라는 점에서, 탄성층(708)과 위성 스러스터층(706)과 실제 동일 형태이다. 챔버(780)는 신발창 구조물이 압축될 때 탄성층(708)을 통해 챔버(780) 내로 이동되는 층(706)의 위성 스러스터(754)에 대응하도록 배치된다. 따라서, 챔버(780)는 위성 스러스터(754)와 실제 동일한 기부 형태를 갖고, 위성 스러스터(754)를 수용하도록 약간 더 큰 크기를 갖는다.
제2 스러스터(786)는 챔버(780) 내에 실제 중심을 둔 판(778)의 하방측 상에 마련되고 그로부터 하향 연장한다. 이러한 제2 스러스터(786)는 신발창 구조물이 조립될 때 스러스터(786)가 탄성층(708) 내의 개구(766)와 위성 스러스터층(706) 내의 개구(744)를 통해 연장하도록 배치된다. 특히, 스러스터(786)는 주 스러스터(702)의 6개의 로브(lobe) 개구(716)에 대응하는 6개의 로브 형태를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 신발창 구조물이 압축될 때, 제2 스러스터(786)는 탄성층(704)의 신축부(734)에 대해 그리고 개구(716) 내로 프레스 된다. 도49 및 도51에 도시된 대로, 제2 스러스터(786)의 기부면(788)은 만곡 형태 또는 실제 돔 형태를 갖는 것이 바람직하고, 또한 제2 스러스터의 중량을 줄이기 위해 부분적으로 관통 연장하는 한 쌍의 구멍(790)을 구비하는 것이 바람직하다.
도48 내지 도51에 도시된 실시예의 층(710)은 판(778)의 후방으로부터 연장부(782)의 전방으로 약 13.129 cm(5.169 인치)의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 그 가장 넓은 부분간의 층(710)의 폭은 약 7.887 cm(3.105 인치)이고, 그 가장 좁은 부분간의 층의 폭은 약 5.687cm(2.239 인치)인 것이 바람직하다. 연장부(782, 784)의 외부 측방향 측면간의 폭은 약 6.830 cm(2.689 인치)인 것이 바람직하다. 챔버(780)의 전방 쌍은 각각 약 3.175 cm(1.25 인치)의 길이와 약 1.600 cm(0.63 인치)의 폭을 갖는 것이 바람직하다. 판(710)은 약 0.152 cm(0.06 인치)의 두께를 갖고 제2 스러스터는 판의 상부 측으로부터 약 1.803 cm(0.71 인치)의 높이를 갖는 것이 바람직하다. 제2 스러스터 내의 구멍(790)들 각각은 약 0889 cm(0.35 인치)의 직경과 약 1.27 cm(0.5 인치)의 깊이를 갖는다. 층(710)은 다른 유사한 재질들이 또한 이용될 수 있지만 등록 상표명 듀폰 하이트렐(HYTREL)과 같은 재질로 제조되는 것이 바람직하다. 일예로, 더 큰 강도가 요구될 때, 유리섬유 및 그래파이트와 같은 재질들이 또한 이용될 수 있다.
도52 내지 도55는 전형적인 제7 실시예의 신발창 구조물의 발가락 액츄에이터층(802)을 도시한다. 이러한 층(802)은 고무로 제조되는 것이 바람직하고, 도52 내지 도55에 도시되고 설명된 모든 요소들은 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 층(802)은 주 탄성부(806)를 포함하는 것이 바람직하다. 인체 발가락의 각각에 해당하는 발가락 액츄에이터(808, 810, 812, 814, 816)는 주 탄성부(806)의 하부측 상에 마련된다. 도54에 도시된 대로, 발가락 액츄에이터는 주 탄성부(806) 하방의 상승 세그먼트인 것이 바람직하다. 제1 내지 제4 발가락 액츄에이터(808 내지 814)는 또한 실제 타원형 형상인 액츄에이터 내의 각각의 챔버(818, 820, 822, 824)를 내장한다. 도54 및 도55에 도시된 대로, 발가락 액츄에이터층은 아치형인 것이 바람직하다. 아래에 기재된 발가락 챔버층(804)을 내장하도록 상향벽(826)은 발가락 액츄에이터층(802)의 모서리를 따라 배치되어 있다.
도시된 발가락 액츄에이터층(802)은 측면 대 측면으로부터 약 10.579 cm(4.165 인치)인 것이 바람직하다. 발가락 액츄에이터층(802)은 그 최전방 지점으로부터 그 최후방 지점까지 약 6.220 cm(2.449 인치)의 폭을 갖는 것이 바람직하다. 층(802)의 주 탄성부(806)는 약 0.305 cm(0.12 인치)의 두께를 갖고, 액츄에이터(808 내지 816)는 주 탄성부(806)의 하방측으로부터 약 0.305 cm(0.12 인치)의 높이를 갖는 것이 바람직하다. 벽(826)은 주 탄성부(806)의 상부 측으로부터 약 0.406 cm(0.16 인치) 만큼 멀리 연장되고 약 1.397 cm(0.55 인치)의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
도56 내지 도59는 전술된 발가락 액츄에이터층에 대응하는 발가락 챔버층(804)을 도시한 것이다. 발가락 챔버층(804)은 또한 듀폰 하이트렐로 제조되는 것이 바람직하고, 챔버(830)를 내부에 형성하도록 층(804)의 주연 모서리 주위로 연장하는 직립 주연벽(828)을 구비하도록 형성된다. 발가락 챔버층(804)은 발가락 액츄에이터층에 기하학적으로 유사한 형태이고 또한 도58 및 도59에 도시된 대로 아치형인 것이 바람직하다. 도57을 참고로 하여 도시된 대로, 주연벽(828)은 챔버(830)가 인체 발가락의 각각에 해당하는 5개의 구역(832, 834, 836, 838, 840)을 구비하도록 형성된다. 실제 타원형 형태를 바람직하게 구비한 플런저(842, 844, 846, 848)는 4개의 제1 구역(832, 834, 836, 838)의 각각에 각각 마련된다. 플런저는 층(802)의 대응 챔버보다 더 작게 되는 크기를 갖는다. 마찬가지로, 층(802)의 액츄에이터는 압축될 때 주 탄성부(806)를 거쳐 챔버(830) 내로 프레스 된다. 따라서, 발가락 액츄에이터층과 발가락 챔버층은 서로 이중 작용의 에너지 저장 시스템을 제공한다. 발가락부(800)의 에너지 저장 및 복귀 특성은 도20a 내지 도20c에 관하여 실제 전술된 바와 같다.
도시된 실시예에서, 주연벽(828)과 플런저(842 내지 848)는 약 0.4064 cm(0.16 인치)의 높이를 갖는 것이 바람직하다. 층(804)은 챔버(830) 내의 가장 얇은 지점에서 약 0.076 cm(0.03인치)의 두께를 갖는다. 층(804)의 측면 대 측면 길이는 약 10.272 cm(4.044 인치)인 것이 바람직하고 그 최전방 지점으로부터 최후방 지점까지의 층의 전방 대 후방 폭은 약 5.908 cm(2.326 인치)이다.
도60 내지 도64에 도시된 발허리뼈 또는 발 앞부분 액츄에이터층(902)은 발가락 액츄에이터층(802)과 유사하게 설계된다. 특히, 층(902)은 고무로 제조되는 것이 바람직하고, 도60 내지 도64에 도시되고 설명된 모든 요소들은 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 층(902)은 주 탄성부(906)를 포함하는 것이 바람직하다. 발허리뼈 액츄에이터(908, 910, 912, 914, 916)는 주 탄성부(906)의 하방에 마련된다. 도62에 도시된 대로, 발허리뼈 액츄에이터는 주 탄성부(906) 하방의 상승 세그먼트인 것이 바람직하다. 발허리뼈 액츄에이터는 각각 실제 타원형 형상인 액츄에이터 내의 챔버(920, 922, 924, 926, 928, 930)를 내장한다. 도62 내지 도64에 도시된 대로, 발허리뼈 액츄에이터층은 아치형인 것이 바람직하다. 아래에 기재된 발허리뼈 챔버층(904)을 내장하도록 상향벽(932)은 발허리뼈 액츄에이터층(904)의 모서리를 따라 배치되어 있다.
도시된 발허리뼈 액츄에이터층(902)은 재질의 측면 대 측면의 팽창부를 가로질러 측정될 때 약 10.927 cm(4.302 인치)의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 발허리뼈 액츄에이터층(902)은 층(902)의 최전방 지점으로부터 그 최후방 지점까지 약 7.692 cm(3.03 인치)의 폭을 갖는 것이 바람직하다. 층(902)의 주 탄성부(906)는 약 0.305 cm(0.12 인치)의 두께를 갖고, 액츄에이터(908 내지 918)는 주 탄성부(906)의 하방측으로부터 약 0.305 cm(0.12 인치)의 높이를 갖는 것이 바람직하다. 벽(932)은 주 탄성부(906)의 상부 측으로부터 약 0.406 cm(0.16 인치)만큼 멀리 연장되고 약 1.397 cm(0.55 인치)의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
도65 내지 도68은 전술된 발허리뼈 액츄에이터층(902)에 대응하는 발허리뼈 챔버층(904)을 도시한 것이다. 발허리뼈 챔버층(904)은 또한 등록 상표명 듀폰 하이트렐로 제조되는 것이 바람직하고, 챔버(936)를 내부에 형성하도록 층(904)의 주연 모서리 주위로 연장하는 직립 주연벽(934)을 구비하도록 형성된다. 발허리뼈 챔버층은 발허리뼈 액츄에이터층에 기하학적으로 유사한 형태이고 또한 도67 및 도68에 도시된 대로 아치형인 것이 바람직하다. 도66을 참고로 하여 도시된 대로, 주연벽(934)은 챔버(936)가 6개의 구역(938, 940, 942, 944, 946, 948)을 구비하도록 형성된다. 실제 타원형 형태를 바람직하게 구비한 플런저(950, 952, 954, 956, 958, 960)는 신발창 구조물이 압축될 때 층(902)의 주 탄성부(906)를 거쳐 챔버(920 내지 930) 내로 하향 프레스 되는 챔버(936) 내의 구역(938 내지 948)의 각각에 각각 마련된다. 따라서, 플런저(950 내지 960)는 층(902)의 대응 챔버(920 내지 930) 보다 더 작게 되는 크기를 갖는다. 마찬가지로, 층(902)의 액츄에이터(908 내지 918)는 이중 작용의 에너지 저장 및 복귀를 제공하도록 압축될 때 층(902)의 주 탄성부(906)를 거쳐 챔버(936) 내로 프레스 된다. 이는 도22a 내지 도22c에 관하여 실제 전술된 에너지 특성과 동일하다.
도시된 실시예에서, 주연벽(934)과 플런저(950 내지 960)는 약 0.406 cm(0.16 인치)의 높이를 갖는 것이 바람직하다. 층(904)은 챔버(936) 내의 가장 얇은 지점에서 약 0.076 cm(0.03 인치)의 두께를 갖는다. 층(904)의 길이는 약 10.622 cm(4.182 인치)인 것이 바람직하고 층(904)의 최전방 지점으로부터 최후방 지점간의 폭은 약 7.386 cm(2.908 인치)이다.
전술된 실시예의 신발창 구조물은 (도시되지 않은) 구두의 상부의 하방측에 부착되는 것이 바람직하다. 전술된 실시예는 지면과 접촉하는 신발창 구조물의 기부에 화학적으로 접착되는 외부 신발창 또는 트랙션 층을 더 포함할 수 있다. 도69 내지 도76은 지면과 접촉하도록 설계된 발가락 및 발 앞부분 트랙션 층을 도시한 것이다. 도69 내지 도73에 도시된 대로, 발가락 트랙션 층(860)은 발가락 액츄에이터층(802)의 형태 및 크기에 실제 맞도록 하는 크기 및 형태를 갖는다. 마찬가지로, 발 앞부분 트랙션 층(960)은 발 앞부분 액츄에이터층(902)의 형태 및 크기에 실제 맞도록 하는 크기 및 형태를 갖는다. 각각의 이들 트랙션 층들은 고무 재질로부터 형성되는 것이 바람직하고, 중간 평면 내의 발 및 발목 회전을 촉진하도록 그 중심에서의 거의 2배인 측방향 및 중심 경계부를 갖는다. 일실시예에서, 트랙션 층은 약 0.064 cm(0.025 인치) 내지 0.127 cm(0.050 인치)의 두께를 갖고, 경계부에서의 두께는 약 0.127 cm(0.050 인치)이고 중심부에서의 두께는 약 0.064 cm(0.025 인치)이다. 트랙션 층은 또한 발뒤꿈치 하방, 이동 조절 포스트 및 신발창 구조물의 다른 부분 하방에 마련될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 단일 트랙션 층이 전체 신발창 구조물의 하방에 마련될 수 있음을 알 수 있다.
전술된 대로, 신발창 구조물의 액츄에이터는 신발 본래의 롤링 운동을 수용하고 발의 안정성을 향상시키기 위해 가변 강도를 갖게될 수 있다. 전형적인 제7 실시예에 의해 설명된 대로, 이러한 가변 액츄에이터 강도는 80 내지 90의 듀로미터(durometer)의 등록 상표명 듀폰 하이트렐과 같은 더 단단한 재질로부터 위성 스러스터(754) 및 제2 스러스터(786)를 제조하고 40 내지 50의 듀로미터의 등록 상표명 듀폰 하이트렐과 같은 덜 단단한 재질로부터 주 스러스터(702)를 제조함으로써 제공될 수 있다. 마찬가지로, 러그(774)는 고무와 같은 덜 단단한 재질로 제조되는 것이 바람직하다. 따라서, 신발창 구조물은 각각의 액츄에이터에 의해 제공된 에너지 저장 및 회복의 미세 조율을 가능하게 하는 교호 강도를 갖게 된다. 액츄에이터 강도는 또한 소정의 신발 사용에 따라 가변될 수 있다. 일예로, 더 유연한 액츄에이터는 불균일한 표면 및 산길 달리기, 골프 및 하이킹과 같은 특별 사용 용도에 맞도록 되는 것이 요구될 수 있다. 달리기와 단거리 경주, 수직 도약, 농구, 배구 및 테니스와 같은 더 큰 성능이 요구되는 경우 더 단단한 액츄에이터가 이용될 수 있다. 따라서, 바라는 성능 특성을 제공하도록 그 크기, 형태 및 위치를 가변시키는 것 외에 액츄에이터의 강도를 가변시키는 수많은 가능성이 존재하게 됨을 알 수 있다.
또한, 대응 만곡 챔버를 갖춘 액츄에이터의 만곡 형태는 신발창 구조물 성능의 기계적 장점을 제공한다. 특히, 로딩될 때 만곡 액츄에이터 표면은 납작한 상태로 압축되고 신축성 층으로의 그 기부 크기의 팽창을 야기시킨다. 액츄에이터의 이러한 팽창은 신축성 층이 겪게되는 신축 양을 증가시켜, 에너지의 저장 및 회복을 향상시키게 된다.
실험결과
본 발명의 장점은, 표준 신발과 비교됨으로써, 본 발명("출원 신발")의 제7 실시예에 따라 설명된 신발에서 행해진 실험적 시험의 결과로 설명된다. 달리 적어두지 않는 한, Mizuno Wave Runner Technology가 상기 표준 신발에 사용되었다. 그 결과는 아래와 같다.
1. 전 몸체 효율 결과(VO 2 흡입 시험)
전 몸체 효율은 가스의 소비량과 배출량을 측정한다. 표준 신발과 비교함으로써 출원 신발의 개선량을 판단하기 위하여, 등급화 및 정상 상태의 운동 시험들이 treadmill 달리기 중에 있는 육상 선수의 3 또는 12 리드 심전도 기록과 함께 배출 가스(VO2를 결정함)를 분석하기 위해 행하여 졌다. 특히, VO2는 심장/심박출량에 의해 전달된 O2를 측정한다.
육상 선수들을 대상으로한 시험은 두 가지 경우의 시험에 대한 보고서를 제출했다. 첫 번째 경우에 있어서 각각의 대상은 표준 신발을 신었고 VO2max는 Treadmill 상의 등급화된 운동 시험에 의해 결정되었다. 두 번째 경우에서는 표준 신발과 출원 신발이 75-90% VO2max 등급의 정상 상태 강도 및 절대 강도 프로토콜을 사용하여 비교되었다. 장비는 두 개의 교정 가스 탱크가 설치된 Sensor Medics Vmax 29 대사성 카트, 소프트웨어가 설치된 랩탑 컴퓨터 한 대, 프린터 한 대, VGA 모니터 한 대 및 12/3 리드 EKG 기계가 사용되었다. 또한, EKG 패치 전극의 충분한 공급뿐만이 아니라, 유동 센서 셋, 튜빙, 마우스피스 및 헤드기어도 사용되었다.
동일한 달리기 프로토콜에 응하여, 출원 신발은 시험에 참가한 모든 남자 육상 선수에게서 동일한 상대(80%-90%) VO2max 및 절대 강도에서 감소된 O2 소비량을 증명했다. 이 결과는 89%-90% VO2max로 대표되는 강도와 9.5, 10, 10.5 및 11 miles/hr의 속도에서 두드러졌다. 이 결과는 경주 및 강도 높은 오락 훈련 중에 행해지는 전형적인 페이스에서 표준 신발에 대하여 출원 신발로 달릴 때 개선된 전 몸체 효율과 일치한다. 상기 강도에서 전 몸체 효율의 평균 개선량은 13% 이었다. 그러나, 더 높은 절대 및 상대 강도에서, 전 몸체 효율의 평균 개선량은 15% 이었다. 10, 10.5 및 11 miles/hr의 동일한 절대 강도에서, 각각 21% 및 18%의 평균 효율 개선량을 증명한 어떤 사람들과 같이, 개별적인 변화도 나타났다. 이 개별적인 변화는 신체역학, 몸체역학 및 달리기 유형의 초기 차이에 따른 것일 수도 있다. 흥미롭게, 최소의 개선량은 장거리 육상 선수에게서 측정되었고, 반면에 상기 신발의 최대 효과는 단거리 트라이애슬론/듀애슬론 선수에게서 측정되었다. 이 결과는 단거리의 교차 훈련된 육상 선수와 비교할 때 장거리 육상 선수가 개선된 기계 역학적 또는 신체 역학적 효율을 처음으로 증명했다는 아이디어와 일치한다. 전제 결과는 모든 대상이 출원 신발을 사용하여 전 몸체 효율이 개선되었다는 것이었다. 결과들은 신체역학, 몸체역학 및 달리기 유형에 따른 대상들 사이에서 변했다. 결과적으로, 출원 신발은 시험에 참가한 모든 남자 육상 선수들의 생리적 데이터에 의해 증명된 바와 같이 달리기 효율에 개선을 가져왔다.
여자 엘리트 육상 선수 내에서 출원 신발 및 표준 신발을 사용하는 treadmill 달리기 중의 전 몸체 효율을 비교한 기초 데이터는 이전에 남자들에게서 수집된 데이터와 일치한다. 비록 효과의 크기는 적었으나, 측정된 VO2는 모든 측정된 작업량에서 일관되게 낮았고 남자들과 한 명의 여자 육상 선수 사이의 불일치는 다른 달리기 역학에 의한 것일 수도 있다(구체적으로, 여자 육상 선수의 발 앞부분 달리기). 이러한 효과에 대하여, 기계역학이 매우 빠른 treadmill 달리기 중에 부과된 등급에 의해 더 유사하게 만들어졌을 때, 전 몸체 효율은 개선되었다. 실험용 신발을 신었을 때 엘리트 여자 육상 선수에게서 측정되었던 개선된 전 몸체 효율은 앞서 남자 선수들에게서 측정된 것과 유사한 것 같다.
남자 육상 선수에게서 보여진 바와 같이, 동일한 달리기 프로토콜에 응하여, 출원 신발은 엘리트 여자 육상 선수에서도 동일한 상대(80-90%) VO2max 및 절대 강도에서 감소된 O2 소비량을 증명했다. 이 결과는 (80-95%) VO2max로 대표되는 강도와 8.5, 9, 9.5 및 10 miles/hr의 속도에서 두드러졌다. 이 결과는 경주 및 강도 높은 오락 훈련 중에 행해지는 전형적인 페이스에서 표준 신발에 대하여 실험용 신발로 달릴 때 개선된 전 몸체 효율과 일치한다. 비록 다른 강도에서 측정된 개선의 크기는 남자에게서 측정된 것보다는 작았으나, 여전히 뚜렷한 차이(약 3%)를 나타냈다. 이 차이에 대하여, 엘리트 여자 육상 선수는 주로 발 앞부분으로 착지한다는 것이 주목되었다. 그러므로, 신발의 전체 효율은 주된 메커니즘이 신발의 발뒤꿈치 내에 위치하는 신발의 구조로 인하여 완전하게 측정되지 않았을 수도 있다. 관심의 대상은 treadmill 상에서 등급의 변화에 따른 운동 중에 VO2 측정이었다. 기계 역학적으로, 발 앞부분 육상 선수에 있어서, 10.5 mph 속도로의 등급 변화는 육상 선수가 그녀의 발뒤꿈치로부터 튕겨나가게 힘을 가하고 이로써 측정된 전 몸체 효율이 개선됨을 설명할 수 있다. 구체적으로, 우리는 작업량의 가벼운 증가로 5-7% 감소된 전 몸체 효율을 측정했다. 그러므로, 등급에 대응하는 이러한 전 몸체 효율의 개선은 과소 평가되어 있다. 한편으로, 이 기초 데이터는 상기 실험용 신발의 기계역학 특성으로 인한 개선된 전 몸체 효율의 가능성에 대하여 더 넓은 영역의 조사를 제의한다.
2. 전 몸체 운동학 시험
또한 출원인은 발목, 무릎 및 히프에 보다 적절한 각도를 제공하고 적은 수직 몸체 운동을 제공함으로써, 전 몸체가 본 발명으로부터 실제로 어떻게 이득을 얻는지를 보여주기 위하여 전 몸체 운동학 시험을 행하였다.
달리기 활보 분석은 신발의 변화에 걸친 달리기 시간 및 운동학적 파라미터를 결정하기 위하여 두 대상에 대하여 행하여졌다. 시험한 신발은 한 쌍의 정식 달리기 신발과 에너지가 주자에게 복원되도록 고안된 두 쌍의 달리기 신발("출원 신발")이었다. 출원 신발의 개념은 지면과의 충격 에너지를 흡수하고 그 에너지를 다음 단계의 스텐스에서 주자에게 역으로 전달함으로써 달리기의 경제성을 향상시킨다는 것이다. 신발이 에너지를 복원함에 따라 다음 스텐스에서의 다리 확장의 증가뿐만 아니라, 달리기 운동학 상으로 주목할 만한 변화 및 특히, 증가된 스윙 시간(공중에 있는 시간)과 결부된 스텐스 시간의 감소가 있을 것이라는 것이 예상되었다.
데이터는 한 명의 남자(대상 1)와 한 명의 여자(대상 2)에게서 수집되었다. 18개의 연결 표식이 제5 척골의 머리 측면, 복사뼈 측, 무릎 회전축의 근접측, 히프 회전축의 근접측, 장골능선, 어깨 회전축의 근접측, 팔꿈치 측, 허리, 이마 및 볼 등의 경계표 상에 양측으로 배치되었다. 대상 1은 3대의 비디오 카메라에 의해 treadmill 상에서 10.0 mph(4.47m/s)의 속도로 달리는 동안 시간당 30 프레임의 프레임 속도로 촬영되었다. 실험 순서는 정식 신발, 에너지 복원 신발, 경량 에너지 복원 신발이었다. 대상 2는 8.6 mph(3.84 m/s) 및 10.0 mph(4.47 m/s)의 속도로 달리는 동안 촬영되었다. 비디오 데이터는 세 가지 실험 각각의 대상에 대한 3차원 이미지 생성을 위하여 Arial Performance Analysis System(APAS)를 사용하여 분석되었다. 실험 정보는 아래에 제공된다.
대상 실험 속도(m/s) 신발
1 1 4.47 정식
1 2 4.47 에너지 복원
1 3 4.47 경량 에너지 복원
2 1 3.84 정식
2 2 4.47 정식
2 3 3.84 경량 에너지 복원
2 4 4.47 경량 에너지 복원
달리기 활보의 시간 측정은 다음과 같이 되도록 결정되었다.
순간 활보 측정
대상 속도(m/s) 실험 번호 스탠스 시간(s) 스윙 시간(s) 활보 비율(s)
1 4.47 1 0.207 0.420 0.627
1 4.47 2 0.207 0.426 0.633
1 4.47 3 0.207 0.413 0.620
2 3.84 1 0.217 0.450 0.667
2 4.47 2 0.206 0.440 0.647
2 3.84 3 0.206 0.440 0.647
2 4.47 4 0.203 0.437 0.640
보폭의 일반적인 시상면 운동학 변수, 수직 변위 및 오른발 이동은 아래에 도시된다. 보폭은 위에 결정된 활보율 및 treadmill 속도로부터 결정되었고, 일정하게 유지되는 것으로 가정되었다. 수직 변위는 이마 표식의 시상면 이동을 측정한 것이다. 오른발의 이동은 하나의 완성된 스텐스 및 스윙 사이클을 통한 발의 사상변위를 측정한 것이다.
일반적인 운동학 변수
대상 속도(m/s) 실험 번호 보폭(m) 수직 변위(cm) 1회 활보 중의 오른발의 이동(m)
1 4.47 1 2.80 6.0 1.95
1 4.47 2 2.83 5.8 2.01
1 4.47 3 2.77 5.0 1.94
2 3.84 1 2.56 6.9 1.91
2 4.47 2 2.89 5.8 2.00
2 3.84 3 2.48 6.4 1.86
2 4.47 4 2.86 5.8 2.01
최저 시상면 운동학은 오른편에 대해 결정되었다. 이는 히프, 무릎 및 발목 각들을 포함했다. 히프 각은 넓적다리와 골반 사이의 각으로 계산되었고 각의 증가는 히프의 확장과 동일하다. 무릎 각은 넓적다리와 정강이 부분 사이의 각으로 계산되었고 각의 증가는 발바닥 굽힘과 동일하다.
최대 히프 확장은 발가락 떨어짐(Toe off)의 바로 전에 관찰되었고 최대 히프 굽힘은 발뒤꿈치 스트라이크의 바로 전에 관찰되었다.
히프의 운동
대상 속도(m/s) 실험 번호 최대 히프 확장(도) 최대 히프 굽힘(도) 히프의 운동 범위(도)
1 4.47 1 171.2 130.4 40.8
1 4.47 2 166.8 128.2 38.6
1 4.47 3 171.2 131.0 40.2
2 3.84 1 157.2 108.5 48.7
2 4.47 2 151.0 96.2 54.8
2 3.84 3 157.0 113.6 43.4
2 4.47 4 158.2 108.9 49.3
무릎 각은 발가락 떨어짐을 통하여 무릎의 확장에 의해 이어지는 스텐스의 시작 중에 무릎 굽힘의 굴복 단계를 나타냈다. 스윙 중에 무릎은 신속하게 굽혀진 다음 발뒤꿈치 스트라이크에 앞서 확장됐다. 스텐스의 굴복 단계 및 확장 단계의 운동 범위는 아래에 도시되고, 최대 무릎 굽힘이 스윙 중에 관찰되었다.
무릎의 운동
대상 속도(m/s) 실험 번호 스탠스 중의 무릎 굽힘(도) 스탠스 중의 무릎 확장(도) 스윙 중의 최대 무릎 굽힘(도)
1 4.47 1 14.7 16.1 75.5
1 4.47 2 14.2 12.2 81.6
1 4.47 3 19.7 27.2 78.2
2 3.84 1 13.4 27.2 76.8
2 4.47 2 22.1 28.7 69.4
2 3.84 3 18.2 26.1 78.0
2 4.47 4 18.5 26.7 75.0
발목의 운동 각 범위는 표5에 도시된다. 발목은 스텐스의 초기 단계 중에 발바닥이 굽혀졌다. 발목의 배측굽힘은 중간 스텐스를 통해 관찰되었고 이어서 초기 스윙 단계를 통한 다음 스텐스로부터 발바닥 굴곡이 관찰되었다.
발목의 운동
대상 속도 실험 번호 발목의 운동 범위(도)
1 4.47 1 29
1 4.47 2 27
1 4.47 3 42
2 3.84 1 43
2 4.47 2 39
2 3.84 3 53
2 4.47 4 45
본 연구는 두 가지 속도로 다른 유형의 신발에 걸친 두 대상의 달리기 역학에 있어서 운동학 및 시간 변화를 정량화하기 위하여 시도되었다. 본 연구로부터 일반적인 관찰이 이루어질 수 있다.
활보율, 스텐스 및 스윙 시간의 시간 측정에는 변화가 거의 없었다. 대상 1은 제3 실험에서 약간 짧은 활보율을 가졌으며 턴 오버가 증가되었음을 의미한다. 차이의 미약함은 본 연구에서 사용된 프레임 속도에 일부 기인할 수 있다. 시간당 30 프레임의 프레임 속도는 풋 스트라이크 및 발가락 떨어짐의 정밀한 순간을 결정하는데 부적합하다. 본 연구는 발뒤꿈치 스트라이크를 보다 정확하게 결정하기 위하여 기계적인 풋 스위치를 사용하지 않았다.
대상 1은 실험 1 및 2와 비교하여 실험 3 중에 낮은 수직 변위를 가졌다. 이는 더 나은 달리기 경제성의 표시일 수 있었다. 낮은 수직 변위는 보다 적은 확장 에너지로 몸체의 무게 중심을 올릴 수 있다는 것을 나타낼 수 있고, 이는 결과적으로 생리학적 비용을 낮출 수 있었다.
대상 1의 실험 1 및 2를 실험 3과 비교할 때 무릎과 발목의 운동학적 파라미터에 흥미로운 차이가 있었다. 보다 큰 정도의 무릎 확장에 따른 스텐스의 굴복 단계 중에 상대적으로 높은 정도의 무릎 굽힘이 있었다. 이는 에너지가 실험 3의 굴복 단계 중에 저장되어지고 밀어 제침 단계 중에 최저로 복원되어진다는 것을 나타낼 수 있다. 에너지 전달은 밀어 제침 중에 더 큰 무릎 확장으로써 관찰될 수 있다. 발목 운동학은 유사한 패턴으로 이어졌다. 발목 운동의 범위는 다른 두 실험 보다 실험 3에서 터 컸었다. 이 차이들은 동일한 속도에 걸친 대상 2에서는 주목되지 않았다.
"최초" 에너지 복원 신발이 실험 1의 정식 달리기 신발과 다른 점이 거의 없었음에 주목하는 것이 흥미롭다. 실험 3의 신발이 다른 신발들과 크게 다른지 여부를 결정하기 위하여 위에 설명된 패턴들은 보다 더 완전한 연구와 함께 조사되어야 한다.
3. F-스캔 시험
두 개의 F-스캔 시험은 어떻게 본 발명의 신발이 지면으로부터의 발의 고압 영역을 분산하는가를 보여주기 위해 수행되었다. 본 발명의 신발은 미즈노 웨이브 라이더(Mizuno Wave Rider) 기술에 대비하여 시험되었는데, 이 기술은 소정의 현재 중간 신발창 기술보다 22% 많은 충격 흡수를 갖는 것을 주장한다.
본 발명은 지면으로부터 발의 고압 영역을 분산시키는 충분한 능력을 갖는다. 보조기구에 의한 기능 회복 훈련(orithotics)이 발에 제공하는 효과에 대한 자세한 비교가 이루어 질 수 있다. 보조기구에 의한 기능 회복 훈련은 과잉 내전 운동 또는 과잉 외전 운동 대신에 중립의 위치에서 발을 안정화시키기 위해 지면으로부터 부정적인 발 이동을 교정한다. 발 앞부분 또는 발의 볼(ball)에서, 각각의 발허리뼈 헤드에는 더욱 균일한 로드가 작용한다. 신체 역학이 소정의 발허리뼈 상에 무거운 부하를 가할 때, 이 부하는 나머지 것들에 의해 분할된다. F-스캔 시험은 특히 발허리뼈의 균일한 부하, 본 발명의 신발을 착용하였을 때 현저하게 감소된 발뒤꿈치 압력을 나타낸다.
4. 충격 흡수 시험
충격 흡수 시험은 본 발명의 신발 및 표준 신발에 대하여 수행되었다. 충격 흡수 시험은 한 쌍의 선형 볼 베어링에 의해 안내되는 2.54 cm(1 인치)의 직경을 갖는 금속 로드를 특징으로 하는 아텍(ARTECH)에 의해 제조된 발뒤꿈치 충격 시험 기계를 사용한다. 상기 로드 무게 3.63kg(8 파운드)와 1.36kg(3 파운드)는 5kg(11파운드)의 전체 무게를 주기 위해 로드에 클램핑 된다. 표본 아래에 위치된 226.8kg(5백 파운드) 로드 셀(load cell)은 충격 중 발생하는 힘을 측정한다. 12비트 데이터 수집 시스템을 사용하는 컴퓨터에 의해 0.256초 동안 0.001초 간격으로 힘 및 변위는 기록된다.
아텍(ARTECH) 시스템은 하강 샤프트 상의 가속도계보다는 표본 아래 로드 셀을 사용한다. G-힘은 최대 부하력에서 하강 샤프트의 무게 및 탄성력을 뺌으로써 계산되고, 이는 용이하게 더 직접적인 측정값을 제공할 수 있다.
컴퓨터 소프트웨어는 상기 설명한 것처럼 최대 부하 및 g-힘을 계산하고, 제1 복원 높이를 완전 압축 상태에서 하강 높이와 비교함으로써 에너지 복귀를 계산한다.
시험 데이터는 각 유형의 신발에 대해 10회 하강의 평균이다. 일반적으로, 낮은 부하 및 충격(g 수치)은 착용자에게 편안함을 제공한다. 편안함에 결정적인 것은 아니지만, 높은 에너지 복귀는 스텝에서 매력적인 "탄성"을 제공할 수 있고, 에너지 소비를 감소하고, 완충 재질의 부하의 인가에 대한 저항을 나타낼 수 있다.
첨부된 시험 결과와 대체적인 비교를 제공하기 위하여, 매우 편한 운동화는 5.4의 g 수치를 갖고, 고무 신발창, 이브이에이(EVA) 중간 신발창 및 삭라이너(sockliner)를 포함한다. 매우 불편한 운동화는 8.7의 g 수치와 남성용 간편화 16.2 피스(fees)를 갖는다.
이들 신발을 시험하는 동안 시험 절차는 약간 변경되었다. 제시된 신발은 평균 5kg(11 파운드)의 중량으로 시험된 뒤, 전체 10kg(22 파운드)의 중량으로 늘려서 시험되었다. 신발은 또한 편평한 표면 및 30°의 경사면에서 시험되었다.
시험 결과는 아래의 표에 도시되어 있다.
샘플 번호 출원인의 신발 미즈노 신발
평가 특성
발뒤꿈치 낙하 5.0kg(11lb.)하중 10.0kg(22lb.)하중 5.0kg(11lb.)하중 10.0kg(22lb.)하중
충격 흡수평균(R&L 신발)"g" 값복귀된 에너지(%)낙하 높이 mm(in.) 1.1283.319.5(0.7683) 1.0986.215.5(0.6111) 1.1382.921.1(0.8314) 1.1079.020.8(0.8107)
30°각도 30°각도
발뒤꿈치 낙하 5.0kg(11lb.)하중 10.0kg(22lb.)하중 5.0kg(11lb.)하중 10.0kg(22lb.)하중
충격 흡수평균(R&L 신발)"g" 값복귀된 에너지(%)낙하 높이 mm(in.) 1.1084.014.8(0.5808) 1.0070.7521.4(0.8438) 1.1183.413.7(0.5407) 1.1288.019.5(0.7675)
5. 물리적 시험
세가지 일반 현상들은 본 출원의 발명에 대해 관찰된다.
1. 수직 에너지 복귀 - 신발은 사용자가 출발한 위치에서부터 수직으로 복귀되거나 또는 복원된다.
2. 안내 - 신발은 실제로 측방 이동 없이 수직으로 이동한다.
3. 충격 완화 - 신발은 종래 운동화보다 긴 지속시간 동안 계속이동해서, 보다 큰 충격 흡수를 한다.
달리는 동안 신발이 지면과 부딪칠 때, 사용자는 감속하고 에너지를 잃는다. 그 후, 다음 걸음을 개시하기 위해서 중력에 대항하여 발과 다리를 들어올리기 위해서 에너지가 요구된다. 본 출원의 발명은 발을 들어올릴 때 발뒤꿈치 및 하부 다리를 돕기 위해서 상당한 양의 에너지를 복귀시키기 때문에, 달리는 데 적은 일(에너지)이 필요하며, 적은 산소가 달리는 데 요구된다. 이 에너지 복귀는 개개의 "비가중(unweighting)"으로 한정될 수 있다.
소정의 상표의 운동화를 파지 하여, 벽에 직각으로 충돌시켜서 벽에서 복원되는 길이로부터 기록된 자료를 측정하는 장치가 사용되고, 각 신발이 벽에서부터 복귀되는 거리(30.48 cm(12 인치) 및 45.72 cm(18 인치)에서 측정이 이뤄짐)와 가중값(53.071kg(117 파운드))은 시험에서 사용된 에너지 복귀 자료를 우리에게 제공한다. 사용된 신발은 나이키 에어 테일윈드(Nike Air tailwind), 나이키 에어 트리액스(Nike Air Triax), 아식스 젤 카나노(Asics Gel Kayano), 아식스 젤 2030, 브룩스 비스트(Brooks Beast), 사우코니 그리드 허리케인(Saucony Grid Hurricane) 및 본 출원의 신발이다. 본 출원의 신발은 현재의 운동화보다 22 퍼센트까지의 더 많은 에너지를 복귀시킨다.
수직 도약 시험과 측정
수직 도약을 시험하는 2가지의 다른 방법은 출원인의 슈즈의 수직 도약 능력을 기존의 운동화와 비교하도록 수행될 수도 있다.
제1 시험에 대해서, 콜로라도 대학 보울더 캠퍼스에서, 운동부 트레이닝 룸은 베르테크(VERTECK)라는 수직 도약 측정 장치를 사용한다. 이 장치는 종합 대학, 단과 대학 및 고등학교 운동선수 트레이닝 센터에서 통상 발견된다. 베르테크는 다양한 측정을 나타내는 칼라형 플라스틱 스트립을 갖는 스탠딩이 자유로우며, 이동가능하고, 수직 조절 가능한 막대형 장치이다.
먼저, 스탠딩 상태의 수직 도달이 이루어진다. 손가락을 스트레칭하거나 또는 수직 연장한 하나 또는 두개의 아암으로 플랫 푸트 상태로 스탠딩하여, 피시험자는 플라스틱 스트립을 바깥으로 이동시키도록 시도한다. 스트립이 이동된 표시 또는 높이는 피시험자의 수직 도달을 표시한다. 이 높이는 수직 측정을 위한 시작점을 또한 나타낸다.
그런 후, 피시험자는 스트레칭, 달리기, 바운딩 및 도약을 하여 워밍업을 한다. 시험은 각 순서당 최소 2명의 피시험자에 의해 수행될 수도 있다.
제1 피시험자는 베르테크 장치 아래에서 똑바로 스탠딩하고, 아래로 웅크린 후, 수직으로 도약을 하여 플라스틱 스트립을 뗀다. 스탠딩 수직 도달(또는 제로)과 이동한 가장 높은 플라스틱 스트립 사이의 측정량은 수직 도약 측정량이다. 그런 후, 시험은 다음과 같이 진행될 수도 있다.
* 라운드 1: 피시험자 1은 필라(Fila) 신발을 사용 - 2번의 시도(도약)가 측정될 것이다.
피시험자 2는 출원인의 슈즈를 사용 - 2번의 시도가 측정될 것이다.
* 라운드 2 : 피시험자 1은 출원인의 슈즈를 사용
피시험자 2는 필라 신발을 사용
* 피시험자가 지칠 때까지 상기 라운드를 반복
* 각 피시험자에 의한 모든 라운드와 시도를 기록 및 비교
상대적인 시험은 출원인의 발명의 프로토타입과 베르테크 장치를 사용하여 아직 수행되지 않았다.
베르테크 장치를 사용할 수 없으면, 제2의 측정 프로토콜이 사용될 수도 있다. 방법 1에 있어서와 같이, 수직 도달은 피시험자의 중간 손가락 끝을 초크 칠하고, 수직 벽에 45도 각도로 또는 수직 벽에 대해 보도에 플랫 푸트 상태로 스탠딩하거나 또는 벽을 대면함으로써 이루어질 수도 있다. 수직으로 도달하면, 초크 표시의 상부는 수직 도달로 결정된다. 각 수직 도약 시도에 손가락 끝을 다시 초크 칠하고 수직 도달로부터 손가락 끝 초크 표시의 상부로의 거리를 측정함으로써, 수직 도약이 결정된다. 이 시험에 있어서, 출원인은 피시험자, 시도 횟수, 각 립에 대한 점수를 기록하였다. 출원인의 슈즈를 사용한 경우 여러 번의 시도에서 필라 슈즈에 비해 평균 10%의 수직 도약 개선이 나타났다.
본원에 기재된 다양한 실시예로부터의 다양한 요소는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서도 다른 실시예로 사용될 수도 있다는 것을 알 것이다. 또한, 임의의 변경 및 변화가 당업자로부터 제안될 수도 있다는 것을 알 것이다. 특히, 소정의 임의 치수는 단지 예시적이며 임의의 특정 크기 또는 형태로 본 발명을 제한하도록 구성되지 않을 것이다. 본 발명의 범위는 도시 또는 전술된 기재에 의해 제한되기보다는 첨부된 특허청구범위로만 제한된다.

Claims (71)

  1. 발의 적어도 일부분을 지지하기 위한 지지 구조물이며,
    제1 측면 상에 제1 면을 갖고 제1 면에 대향하는 제2 측면 상에 제2 면을 갖는 탄성층과,
    탄성층의 제1 측면 상에 위치된 프로파일 편과,
    탄성층의 제2 측면 상에 위치되며, 압축력이 지지 구조물에 인가될 때 프로파일 편과 제1 챔버가 서로를 향해 이동하고 프로파일 편이 제1 챔버로 이동하여 탄성층을 제1 챔버 내로 신축하도록 프로파일 편에 상응하게 구성되고 크기가 결정되는 제1 챔버를 갖는 강성재의 층과,
    제1 챔버 내의 탄성층의 제2 측면 상에 위치되는 적어도 하나의 플런저를 포함하며,
    프로파일 편이 적어도 하나의 플런저를 수용하도록 적어도 하나의 제2 챔버를 둘러싸서, 압축력이 지지 구조물에 인가될 때 플런저와 제2 챔버가 서로를 향해 이동하고 플런저가 제2 챔버로 이동하여 탄성층을 제2 챔버 내로 신축시키는 것을 특징으로 하는 지지 구조물.
  2. 제1항에 있어서, 프로파일 편이 발의 발뒤꿈치 부분의 대체로 하부에 놓이도록 위치된 것을 특징으로 하는 지지 구조물.
  3. 제2항에 있어서, 프로파일 편이 대체로 여섯 로브(six-lobe) 형상을 갖는 보조 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 지지 구조물.
  4. 제3항에 있어서, 플런저가 여섯 로브 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 지지 구조물.
  5. 제2항에 있어서, 프로파일 편이 적어도 하나의 제2 챔버를 둘러싸는 바닥면을 갖는 것을 특징으로 하는 지지 구조물.
  6. 제1항에 있어서, 프로파일 편이 발의 발가락 부분의 대체로 아래에 위치되는 것을 특징으로 하는 지지 구조물.
  7. 제6항에 있어서, 프로파일 편이 각각이 발의 발가락 중 하나의 대체로 아래에 위치되는 플런저에 상응하는 복수의 제2 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 지지 구조물.
  8. 제7항에 있어서, 각각의 제2 챔버가 프로파일 편의 상부로부터 바닥부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 지지 구조물.
  9. 제1항에 있어서, 프로파일 편이 발의 발허리뼈 부분의 대체로 아래에 위치되는 것을 특징으로 하는 지지 구조물.
  10. 제9항에 있어서, 프로파일 편이 각각이 발의 발허리뼈 중 하나를 적어도 부분적으로 보호하도록 위치된 플런저에 상응하는 복수의 제2 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 지지 구조물.
  11. 제10항에 있어서, 각각의 제2 챔버는 프로파일 편의 상부로부터 바닥부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 지지 구조물.
  12. 제1항에 있어서, 강성재의 층이 제1 챔버를 둘러싸는 상부면과 측벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 지지 구조물.
  13. 제1항에 있어서, 프로파일 편과 탄성층이 일체식으로 형성된 것을 특징으로 하는 지지 구조물.
  14. 제1항에 있어서, 강성재의 층과 적어도 하나의 플런저가 일체식으로 형성된 것을 특징으로 하는 지지 구조물.
  15. 신발창 구조물이며,
    제1 측면과 제2 측면을 갖는 제1 신축층과,
    기초층의 적어도 하나의 신축 챔버와 정렬된 신축가능한 탄성 재질로 된 적어도 하나의 부분을 갖는 상기 제1 신축층의 제1 측면 상에 배치되어 적어도 하나의 신축 챔버를 형성하는 기초층과,
    상기 제1 신축층의 상기 제2 측면 상에 배치되며, 적어도 하나의 신축 챔버를 형성하고, 상기 기초층의 상기 적어도 하나의 신축 챔버 및 제1 스러스터 층과 상기 기초층 사이에 배치된 상기 제1 신축층의 신축가능한 탄성 재질의 상기 적어도 하나의 부분과 정렬된 강성재로 된 적어도 하나의 스러스터를 갖는 제1 스러스터 층과,
    상기 제1 스러스터 층이 제2 신축층의 제1 측면 상에 배치되어 상기 제1 신축층과 상기 제2 신축층 사이에 놓이도록 배치된 제2 측면과 제1 측면을 갖는 제2 신축층과,
    상기 제2 신축층의 상기 제2 측면 상에 배치되어 상기 제1 스러스터 층의 상기 적어도 하나의 신축 챔버와 정렬된 적어도 하나의 스러스터를 포함하는 제2 스러스터 층을 포함하며,
    상기 신발창 구조에 인가된 압축력은 상기 제1 스러스터 층의 적어도 하나의 스러스터와 상기 제2 스러스터 층의 상기 적어도 하나의 스러스터가 상기 제1 및 제2 스러스터 층에 대해 상기 각각의 적어도 하나의 신축 챔버로 개별적으로 이동하도록 하는 것을 특징으로 하는 신발창 구조물.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 스러스터 층의 상기 적어도 하나의 신축 챔버가 상기 제1 스러스터 층 내의 구멍에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 신발창 구조물.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 스러스터 층 내의 상기 구멍이 착용자의 발의 발뒤꿈치 부분의 대체로 아래에 중심에 위치되는 것을 특징으로 하는 신발창 구조물.
  18. 제15항에 있어서, 상기 기초층이 상기 제1 신축층의 상부측에 배치되는 것을 특징으로 하는 신발창 구조물.
  19. 제15항에 있어서, 상기 기초층은 착용자의 발의 발뒤꿈치 부분의 대체로 아래에 주연에 위치된 복수의 신축 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 신발창 구조물.
  20. 신발창 구조물이며,
    제1 측면과 제2 측면을 구비한 신축층과,
    착용자의 발의 적어도 발뒤꿈치 부분의 아래에 위치하도록 주연에 위치된 복수의 신축 챔버를 형성하며, 기초층의 상기 신축 챔버와 정렬된 적어도 한 부분의 신축가능한 탄성 재질을 갖는 상기 신축층의 상기 제1 측면 상에 배치된 기초층과,
    상기 신축층의 상기 제2 측면 상에 배치된 복수의 스러스터를 포함하는 스러스터 층을 포함하며,
    상기 복수의 스러스터는 단지 상기 스러스터 층의 주연을 따라 배치되고, 착용자의 발에 의해 상기 신발창 구조물에 인가된 에너지를 상기 신축층의 상기 부분의 기계적 신축으로 변환하고 상기 신축 챔버 내로 임시 저장하도록 상호 작용이 상기 신발창 구조물과 지지 표면의 접촉 중에 인가된 압축력에 반응하여 상기 기초층, 신축층 및 복수의 스러스터 사이에서 발생할 수 있도록 상기 복수의 스러스터와 상기 기초층 사이에 배치된 상기 신축층의 신축가능한 탄성 재질의 상기 부분 및 상기 기초층의 상기 신축 챔버와 정렬되며, 그 후 상기 저장되고 인가된 에너지는 상기 복수의 스러스터와 상기 신축층의 신축가능한 탄성 재질의 상기 신축된 부분들의 반동의 형태로 복원되는 것을 특징으로 하는 신발창 구조물.
  21. 제20항에 있어서, 상기 복수의 스러스터가 상기 스러스터층 내의 중심 구멍을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 신발창 구조물.
  22. 제20항에 있어서, 상기 주연에 위치된 신축 챔버들은 상기 기초층 내에서 단부 대 단부식으로 이격되어 일반적으로 U자형 배열로 형성된 복수의 연장된 슬롯에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 신발창 구조물.
  23. 제22항에 있어서, 상기 복수의 스러스터들은 연장된 형태이며 상기 신축 챔버와 정렬하도록 단부 대 단부식으로 이격되어 일반적으로 U자형 배열로 위치되는 것을 특징으로 하는 신발창 구조물.
  24. 제20항에 있어서, 상기 복수의 스러스터들은 일반적으로 신발창 구조물의 전방부에서 보다 신발창 구조물의 후방부에서 높이가 큰 것을 특징으로 하는 신발창 구조물.
  25. 제20항에 있어서, 상기 신축층의 상기 제2 측면 상에 복수의 압축성 러그들을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 신발창 구조물.
  26. 제20항에 있어서, 상기 신축층의 상기 제1 측면은 상부측이며 신축층의 상기 제2 측면은 하부측인 것을 특징으로 하는 신발창 구조물.
  27. 발의 적어도 일부분을 지지하는 지지 구조물이며,
    대체로 착용자의 발의 발뒤꿈치 아래에 위치하는 중심에 위치된 신축 챔버를 갖는 기초층과,
    제1 측면 및 제2 측면을 가지며 신축가능한 탄성 재질로 된 중심부를 갖는 신축층과,
    상기 신축층의 상기 제2 측면에 제공되는 주 스러스터를 포함하며,
    상기 기초층은 상기 신축층의 제1면 상에 제공되며, 상기 중심부는 상기 중심에 위치된 신축 챔버를 가로질러 연장되며, 상기 주 스러스터는 상기 지지 구조물에 인가된 에너지를 신축층의 중심부의 기계적 신축으로 변환하고 상기 중심에 위치된 신축 챔버 내로 저장하도록 상호 작용이 상기 신발창 구조물과 지지 표면의 접촉 시에 인가되는 압축력에 반응하여 상기 기초층, 신축층 및 복수의 스러스터 사이에서 발생할 수 있도록 상기 주 스러스터와 상기 기초층 사이에 배치된 상기 신축층의 상기 중심 부분 및 상기 기초층의 상기 중심에 위치된 신축 챔버와 정렬되며, 그 후, 상기 저장되고 인가된 에너지는 상기 복수의 스러스터와 상기 신축층의 신축가능한 탄성 재질의 상기 신축된 부분들의 반동의 형태로 회수되는 것을 특징으로 하는 지지 구조물.
  28. 제27항에 있어서, 상기 주 스러스터는 돔 형상이며, 접지면을 갖는 것을 특징으로 하는 지지 구조물.
  29. 제28항에 있어서, 상기 신축층의 상기 제1 측면 상의 상기 중심에 위치된 신축 챔버 내에 위치된 보조 스러스터와, 상기 신축층의 상기 제2 측면 상의 상기 주 스러스터 내에 위치된 보조 챔버를 추가로 포함하며,
    상기 보조 스러스터는 상기 주 스러스터와 상기 기초층 사이에 배치된 상기 신축층의 상기 중심부 및 상기 주 스러스터 기초층의 상기 제2 챔버와 정렬되는 것을 특징으로 하는 지지 구조물.
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