JP4043450B2 - スポーツシューズのソール構造体 - Google Patents

Description

本発明は、スポーツシューズ、とくにランニングシューズのソール構造体に関し、詳細には、単純な構造で走行時のライド感を向上させたものに関する。

一般に、ランニングシューズに要求される機能としては、衝撃緩和性、踵安定性、フィット性、グリップ性および捩れ剛性などがあり、これらの機能を高めるべく、これまで様々な改良がなされてきた。

その一方、実際にシューズを着用する着用者にとっては、実際の走行時における「ライド感」ともいうべき乗り心地または走り心地によって、シューズの着用感を評価している。この「ライド感」は、走行時に着用者が様々な感覚器から受ける情報を統合して判断したものであり、その評価の基準は、単に衝撃緩和性が優れているとか、あるいは単に踵安定性が優れているといった単一的なものではなく、シューズの種々の機能が組み合わされた複合的なものであるとこれまで考えられてきた。

本願発明に係る発明者らは、このような「ライド感」の正体を突き止めるべく、これまで種々の研究を進めてきた結果、「ライド感」を作用する要因を発見するに到った。

本発明が解決しようとする課題は、単純な構造で走行時のライド感を向上させる点にある。

本願発明に係る発明者らは、走行中のシューズ着用者の足に作用する力を運動力学的観点から考察するために、図１（ｂ）に示すように、着用者の足関節上方の脛骨に加速度計Ａcを貼り付け、走行中の着用者の足に作用する前後方向の加速度の時間的変化を測定してみた。

測定結果は、図１（ａ）に示されている。同図中の横軸は時間を示しており、図１（ｂ）中の各図に示された足の着地状態の変化と上下に対応している。図１（ａ）中の縦軸は加速度を示しており、走行方向後方への加速度を縦軸の原点から上側に、走行方向前方への加速度を縦軸の原点から下側に示している。また、同図には、（ｉ）〜（iii）の３種類のシューズについての結果が示されている。

図１（ａ）に示すように、接地してから離地に移行するまでの一連のゲートサイクル(gait cycle)において、走行中の足には、後方および前方への加速度が交互に繰り返し作用していることが分かる（図１（ｂ）中の矢印参照）。図１（ｂ）中の中央の図に示すような、踵がフラットになった局面（つまり踵全面が接地した局面）における前後方向の加速度のピーク値を同図（ａ）中の白抜き矢印で示している。この値は、シューズによって異なっており、（ｉ）のシューズが（ii）および（iii）のシューズに比べて低かった。

本願発明に係る発明者らは、このような前後方向の加速度のピーク値に着目した。そして、種々のソール構造を有するシューズにおいてさらに実験を行い、各シューズについて、着用者が走行時に感じたライド感を評価してもらった。このライド感は、着用者が走行時に感じる官能値であるため、５段階評価を行なうなどして、各シューズについてのライド感が相対評価できるようにした。その結果は、図２にプロットされている。

図２において、縦軸はライド感を、横軸は前後方向の加速度のピーク値を示している。また同図には、図中にプロットされた各データから求められた回帰直線を記入している。図２から明らかなように、前後方向の加速度のピーク値が高いほどライド感が低下し、逆に前後方向の加速度のピーク値が低いほどライド感が向上していることが分かる。言い換えれば、走行中の足の前後方向の「揺れ」がライド感と密接な関係を有しているといえる。

次に、本願発明に係る発明者らは、着地時にシューズに作用する前後方向の力Ｆy と鉛直方向の力Ｆz（図３参照）とのそれぞれの時間的変化を求めた。その結果をグラフにしたものが図４である。図４の上側のグラフは力Ｆy についての時間的変化（力曲線）を示し、同図の下側のグラフは力Ｆz についての時間的変化（力曲線）を示している。

図４から分かるように、Ｆz の力曲線のファーストピークPf の局面において、Ｆy の力曲線もピークとなっている。したがって、これら双方がピークとなるときに、これらの合力である地面反力Ｆyz （図３参照）も最大値をとる。力Ｆyz がＦy 前方方向となす角度をθ（図３参照）として、θを求めると、θ≒７０°であった。

その一方、地面反力Ｆyz が最大となる局面とほぼ同一位相で、鉛直方向の加速度Ａz が最大となることが観測された。このとき、前後方向の加速度Ａy との合成加速度Ａyz がＡy 方向となす角度をα（図５参照）とするとき、α≒７０°であり、その標準偏差は約１０°であった。

以上の点から、本願発明に係る発明者らは、着地時にシューズに作用する地面反力Ｆyzを効果的に吸収緩和することができれば、足への加速度Ａyz を効果的に減少させてシューズ着用者のライド感を向上できるものと考えた。

本発明は、このような観点からなされたものであり、地面反力Ｆyz の作用方向と直交する方向、つまり衝撃加速度Ａyz の作用方向と直交する方向に、受圧部材としての板状部材を配置したことを最も主要な特徴とする。

請求項１の発明に係るスポーツシューズのソール構造体は、シューズの少なくとも踵部に設けられた軟質弾性部材からなるソール本体と、ソール本体に設けられ、その前端側が後端側よりも上方に位置するようにシューズ側面方向からみて斜めに配設された板状部材とを備えている。板状部材は、ソール本体の足裏当接側の面においてシューズの踵中心線上で踵後端から足長の１７％の距離の位置に中心を有しかつ足長の８％の長さの半径を有する円形領域を、中心がラスト中心線と平行な線分を含む鉛直方向断面に沿いつつ当該中心から前方の前記線分に対して７０度をなす移動方向に移動するように、ソール本体の内部に向かって投影したときの投影領域に存在している。また板状部材は、前記線分を含む鉛直方向断面と直交しかつ足裏当接側の面と傾斜角２０度をなす仮想平面に対して、上方または下方にそれぞれ１０度の傾斜角を有する仮想平面の間に配置されるように、その傾きが設定されている。

請求項１の発明によれば、ソール本体の足裏当接側の面と７０度をなす方向と直交する方向またはこの直交方向と±１０度をなす方向に板状部材を設けたので（図３中の符号１０参照）、上述した地面反力Ｆyz の作用方向とほぼ直交する方向、つまり衝撃加速度Ａyz の作用方向とほぼ直交する方向に板状部材が配設されることになり、これにより、地面反力Ｆyz を効果的に分散して、加速度Ａyz を効果的に減少させることができ、その結果、シューズ着用者のライド感を向上させることができる。

請求項２の発明においては、前記円形領域が、踵着地時の足圧分布状態に基づいて決定されている。

板状部材は、請求項３ないし５の発明にそれぞれ記載されるように、円板状、楕円板状または矩形板状のいずれの部材でもよい。

板状部材は、請求項６の発明に記載されているように、ソール本体内外側面まで延設されていてもよい。

板状部材は、請求項７の発明に記載されているように、ソール本体内において前後端に湾曲部を有していてもよい。

請求項８の発明では、板状部材が、ソール本体よりも硬度の高い硬質弾性部材から構成されている。

請求項９の発明では、ソール本体が上下２層構造を有しており、板状部材が、これら２層構造の各界面の間に配置されている。

請求項１０の発明では、ソール本体が上下２層構造を有しており、板状部材が、これら２層構造の界面に塗布される接着層から構成されている。この場合には、硬化した接着層が板状部材として機能し得る。

請求項１１の発明では、ソール本体が上下２層構造を有しており、板状部材が、これら２層構造の界面に介在する布帛と、界面に塗布された接着層とから構成されている。この場合には、硬化した接着層が布帛とともに板状部材として機能し得る。

請求項１２の発明では、ソール本体の内部において板状部材の下方に、板状部材の下方への変形を許容するクッションホールが形成されている。この場合には、クッションホールによって、板状部材の下方への変形が容易となり、これにより、地面反力Ｆyz をより効果的に分散できるようになる。

請求項１３の発明では、請求項１の発明において、板状部材の曲げ剛性が、後端側から中央部または前端側にかけて徐々に小さくなっている。請求項１の発明では、板状部材を地面反力Ｆyz の作用方向とほぼ直交する方向に配設したことにより、板状部材は前方にいくにしたがい斜め上方に、つまりつま先上がりの向きに傾斜しているが、請求項１１の発明では、板状部材の前端側が後端側よりも変形しやすくなっていることにより、地面反力Ｆyz の作用時には、前方への荷重移動をスムーズに行なえるようになる。

請求項１４の発明においては、板状部材の曲げ剛性が、後端側および前端側から前後方向中央部にかけて徐々に小さくなっている。この場合には、板状部分の中央部が前後端側部分よりも撓みやすくなっており、これにより、地面反力Ｆyz を板状部分の中央部で効果的に吸収緩和できる。

請求項１５の発明においては、板状部材が、ソール本体の内部に配設された、波形状部を有するプレートに連結されている。この場合には、該プレートにより走行安定性を向上できるとともに、地面反力Ｆyz を効果的に分散して、加速度Ａyz を効果的に減少でき、シューズ着用者のライド感を向上させることができる。

本発明に係るソール構造体によれば、地面反力Ｆyz の作用方向とほぼ直交する方向に板状部材を設けるようにしたので、地面反力Ｆyz を効果的に分散して、加速度Ａyz を効果的に減少させることができ、その結果、シューズ着用者のライド感を向上させることができる。

図６および図７は、本発明によるソール構造体の基本構造を説明するための図であって、図６はソール構造体の平面図、図７は図６のVII-VII線断面を示し、板状部材が設けられる領域を説明するための図である。

図６および図７に示すように、このソール構造体は、シューズの踵部から前足部にかけて延設された軟質弾性部材からなるソール本体Ｓと、その内部に設けられた板状部材１０とを備えている。板状部材１０は、その前端側が後端側よりも上方に位置するようにシューズ側面方向からみて斜めに、すなわちつま先上がりの向きに配設されている。

ソール本体Ｓは、足裏当接側の面Ｓa と、接地側の面Ｓb とを有しており、厚みはｔである。ソール本体Ｓは、たとえば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の熱可塑性合成樹脂の発泡体やポリウレタン（ＰＵ）等の熱硬化性樹脂の発泡体、ブタジエンラバーやクロロプレンラバー等のラバー素材の発泡体、あるいはラバーまたはエラストマー（たとえばＰＡＥ）などのような、クッション性を有する素材から形成されている。

図６において、Ｌは足長（つまり着用者の足のサイズ）を示しており、これはラスト中心線Ｃに沿って測った長さである。ΔＬは捨寸（つまりシューズ内で足の遊びとなる寸法部分）であり、これは通常、５〜１０ｍｍ程度に設定される。また、Ｃo は踵中心線である。

ソール本体Ｓにおいて足裏当接側の面Ｓaに図示された円形領域Ｈは、足の踵接地領域である。円形領域Ｈは、足裏当接側の面Ｓa上において、踵中心線Ｃo上で踵後端Ｅから足長Ｌの１７％の距離ｅの位置に中心Ｏを有しかつ足長Ｌの８％の長さの半径ｒを有する円で囲繞された領域である。たとえば、足長Ｌが２７０ｍｍの場合、ｅ＝０．１７×Ｌ＝４５．９ｍｍであり、ｒ＝０．０８×Ｌ＝２１．６ｍｍである。なお、円形領域Ｈは、踵着地時の足圧分布状態に基づいて決定される領域とほぼ一致している。また、図６中、Ｃpは、中心Ｏを通ってラスト中心線Ｃと平行な線分である。

次に、円形領域Ｈを、中心Ｏがラスト中心線Ｃと平行な線分Ｃpを通る鉛直方向断面に沿いつつ足裏当接側の面Ｓa に対して前方に７０度をなす方向に移動するように、ソール本体Ｓの内部に向かって投影する（図７参照）。このときの投影領域は、図７中の下側の図の平行四辺形ＡＢＣＤの領域で示されている。板状部材１０は、この平行四辺形領域に存在する、たとえば円板状、楕円状または矩形状の部材である。

図７に示すように、足裏当接側の面Ｓa と傾斜角２０°をなしかつ線分Ｃpを通る鉛直方向断面と直交する、同図紙面垂直方向に延在する仮想平面Ｐを平行四辺形領域に想定する。板状部材１０は、この仮想平面Ｐに対して上方または下方にそれぞれ１０°の傾斜角を有する仮想平面Ｐu，Ｐd の間に配置されるように、その傾きが設定されている。

板状部材１０は、ソール本体Ｓよりも硬度の高い硬質弾性部材から構成されているのが好ましく、たとえば、ポリウレタンやポリアミドエラストマー（ＰＡＥ）、ＡＢＳ樹脂などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂やポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂、または硬質の合成ゴムや合成繊維などのその他の高分子化合物から構成されている。

この場合には、ソール本体Ｓの足裏当接側の面Ｓa と７０度をなす方向と直交する方向（つまり仮想平面Ｐの配設方向）またはこの直交方向と±１０度をなす方向（仮想平面Ｐu，Ｐd の配設方向）に板状部材１０を配置したので、図３を用いて説明した地面反力Ｆyz の作用方向とほぼ直交する方向、つまり衝撃加速度Ａyz の作用方向とほぼ直交する方向に板状部材１０が配設されることになり、これにより、地面反力Ｆyz を効果的に分散して、加速度Ａyz を効果的に減少させることができる。その結果、シューズ着用者のライド感を向上させることができる。

[他の実施例]
図８Ａおよび図８Ｂは、本発明の他の実施例によるソール構造体の縦断面部分図であって、図８Ａは踵中心線Ｃo を通る縦断面を、図８Ｂは中心Ｏを通りラスト中心線Ｃと平行な線分Ｃpを通る縦断面をそれぞれ示している。また、図９ないし図１４はこの他の実施例の第１ないし第６の変形例を示しており、これらはいずれも図８Ｂに対応している。このソール構造体においては、ソール本体Ｓの踵部位の周囲に巻上げ部Ｓu が形成されている点が、前記実施例と異なっている。

この場合、踵後端部分にも巻上げ部Ｓu が形成されているために、踵後端Ｅの位置が不明確となるが、図８Ａ中に示すように、踵中心線Ｃo を通る縦断面において、踵後端部分の巻上げ部Ｓu における踵当接面のソール本体内部への近似直線Ｓu′と、足裏当接側の面Ｓa のソール本体内部への近似直線Ｓa′との交点を、このような巻上げ部を有するソール構造体の踵後端Ｅと本明細書中では定義する。

第１の変形例を示す図９においては、ソール本体Ｓの内部において板状部材１０の下方にクッションホール１５が形成されている。この場合には、クッションホール１５によって、板状部材１０の下方への変形が容易となり、これにより、地面反力Ｆyz をより効果的に分散できるようになる。

クッションホール１５の形状は、図９に示すようなものには限定されず、図１０の第２の変形例に示すように、前方に向かうにしたがい徐々に穴１５′の大きさが大きくなるようにしてもよい。この場合には、板状部材１０の前端側が後端側よりも下方に撓みやすくなるために、地面反力Ｆyz の作用時には、前方への荷重移動をスムーズに行なえるようになる。また、クッションホール１５の内部にスポンジのような軟質部材を充填することにより、板状部材１０の撓みを調節するようにしてもよい。

第３の変形例を示す図１１においては、板状部材１０の後端側に厚肉部分１０ａが形成されており、板状部材１０の肉厚が後端側から中央部または前端側にかけて徐々に薄肉になっている。これにより、板状部材１０の曲げ剛性が、後端側から中央部または前端側にかけて徐々に小さくなっており、板状部材１０の前端側がより曲がりやすくなっている。その結果、地面反力Ｆyz の作用時には、前方への荷重移動をスムーズに行なえるようになる。

なお、板状部材１０の曲げ剛性を変化させる手法としては、板状部材１０全体の肉厚を変化させる他に、部分的にリブを設けて高剛性部を構成したり、孔を形成して低剛性部を構成したりすることなどが考えられる。

第４の変形例を示す図１２においては、板状部材１０の後端側および前端側にそれぞれ厚肉部分１０ａ，１０ｂが形成されており、板状部材１０の肉厚が後端側および前端側から中央部にかけて徐々に薄肉になっている。これにより、板状部材１０の曲げ剛性が中央部で小さくなっており、中央部がより撓みやすくなっている。その結果、地面反力Ｆyz の作用時には、地面反力Ｆyz を板状部分の中央部で効果的に吸収緩和できる。また、この場合には、クッションホール１５が形成されているので、板状部材１０の中央部の下方への変形がより容易に行われる。

第５の変形例を示す図１３においては、ソール本体Ｓが上部ソール本体Ｓ_１および下部ソール本体Ｓ_２からなる上下２層構造を有している。板状部材１０は、これら２層構造の界面Ｓ_１bおよびＳ_２aに塗布される接着層から構成されている。この接着層は、同じ界面の他の部分に塗布される接着層よりも厚く塗布されている。この場合には、硬化した接着層が板状部材として機能し得る。

この第５の変形例においては、上下２層構造の界面に布帛を介在させて、布帛を介して各界面を接着するようにしてもよい。この場合には、硬化した接着層が布帛とともに板状部材として機能し得る。布帛の例としては、たとえば編物、織物、不織布、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、液晶繊維などがある。また、厚く塗布した接着層のかわりに、前記実施例で説明した樹脂成形品の板状部材１０を上下２層構造の界面に配置するようにしてもよい。

板状部材１０の前後端には、第６の変形例である図１４に示すように、わずかに湾曲する湾曲部１０ｂを延設するようにしてもよい。なお、板状部材１０の前後端に延設される形状としては、このような湾曲形状には限定されず、任意の形状を採用できる。また、延設される領域としては大きい方が、板状部材全体を大きく撓ませることができる点で好ましい。

なお、前記実施例では、板状部材１０として、円板状、楕円板状または矩形板状のものを例にとって説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。円形領域Ｈを包含する平面形状を有するものであれば、その他の任意の形状を採用できる。また、プレート１０はソールＳの内外面まで延設されていてもよい。

また、前記実施例では、プレート１０が単独でソールＳ内に設けられた例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。波形状部を有する波状プレートをソールＳ内に設けるとともに、該波状プレートにプレート１０を連結するようにしてもよい。

（ａ）は走行中にシューズ着用者の足に作用する前後方向の加速度の時間的変化を示すグラフ、（ｂ）は足の着地状態の変化を示す図である。 前後方向の加速度と着用者が感じるライド感との相関関係を示すグラフである。 着地時にシューズに作用する前後方向の力、鉛直方向の力および地面反力を説明するための図である。 前後方向の力および鉛直方向の力の時間的変化を示すグラフである。 着地時に足に作用する前後方向の加速度および鉛直方向の加速度を説明するための図である。 本発明の一実施例によるソール構造体の平面図である。 図６のVII-VII線断面図であって、板状部材が設けられる領域を説明するための図である。 本発明の他の実施例によるソール構造体の縦断面部分図であって、踵中心線Ｃo を通る縦断面図である。 本発明の他の実施例によるソール構造体の縦断面部分図であって、中心Ｏを通りラスト中心線Ｃと平行な線分Ｃpを通る縦断面図である。 前記他の実施例の第１の変形例を示す図であって、図８Ｂに対応している。 前記他の実施例の第２の変形例を示す図であって、図８Ｂに対応している。 前記他の実施例の第３の変形例を示す図であって、図８Ｂに対応している。 前記他の実施例の第４の変形例を示す図であって、図８Ｂに対応している。 前記他の実施例の第５の変形例を示す図であって、図８Ｂに対応している。 前記他の実施例の第６の変形例を示す図であって、図８Ｂに対応している。

符号の説明

１０： 板状部材

Ｓ： ソール本体
Ｓa： 足裏当接側の面
Ｅ： 踵後端
Ｌ： 足長
Ｃo： 踵中心線
Ｃp： 線分
Ｏ： 中心
ｒ： 半径
Ｈ： 円形領域
Ｐ： 仮想平面
Ｐu，Ｐd： 仮想平面

Claims (15)

1. スポーツシューズのソール構造体であって、
   シューズの少なくとも踵部に設けられた軟質弾性部材からなるソール本体（Ｓ）と、
   ソール本体（Ｓ）に設けられるとともに、その前端側が後端側よりも上方に位置するようにシューズ側面方向からみて斜めに配設された板状部材（１０）とを備え、
   板状部材（１０）が、
   ソール本体（Ｓ）の足裏当接側の面（Ｓa）においてシューズの踵中心線（Ｃo）上で踵後端（Ｅ）から足長（Ｌ）の１７％の距離（ｅ）の位置に中心（Ｏ）を有しかつ足長（Ｌ）の８％の長さの半径（ｒ）を有する円形領域（Ｈ）を、中心（Ｏ）がラスト中心線（Ｃ）と平行な線分（Ｃｐ）を含む鉛直方向断面に沿いつつ中心（Ｏ）から前方の線分（Ｃｐ）に対して７０度をなす移動方向に移動するように、ソール本体（Ｓ）の内部に向かって投影したときの投影領域に存在するとともに、
   線分（Ｃｐ）を含む鉛直方向断面と直交しかつ足裏当接側の面（Ｓa）と傾斜角２０度をなす仮想平面（Ｐ）に対して、上方または下方にそれぞれ１０度の傾斜角を有する仮想平面（Ｐu，Ｐd）の間に配置されるように、板状部材（１０）の傾きが設定されている、
   ことを特徴とするスポーツシューズのソール構造体。
2. 請求項１において、
   円形領域（Ｈ）が、踵着地時の足圧分布状態に基づいて決定されている、
   ことを特徴とするスポーツシューズのソール構造体。
3. 請求項１において、
   板状部材（１０）が円板状の部材である、
   ことを特徴とするスポーツシューズのソール構造体。
4. 請求項１において、
   板状部材（１０）が楕円板状の部材である、
   ことを特徴とするスポーツシューズのソール構造体。
5. 請求項１において、
   板状部材（１０）が矩形板状の部材である、
   ことを特徴とするスポーツシューズのソール構造体。
6. 請求項１において、
   板状部材（１０）がソール本体（Ｓ）の内外側面まで延設されている、
   ことを特徴とするスポーツシューズのソール構造体。
7. 請求項１において、
   板状部材（１０）がソール本体（Ｓ）内において前後端に湾曲部を有している、
   ことを特徴とするスポーツシューズのソール構造体。
8. 請求項１において、
   板状部材（１０）が、ソール本体（Ｓ）よりも硬度の高い硬質弾性部材から構成されている、
   ことを特徴とするスポーツシューズのソール構造体。
9. 請求項１において、
   ソール本体（Ｓ）が上下２層構造を有しており、板状部材（１０）が、これら２層構造の各界面の間に配置されている、
   ことを特徴とするスポーツシューズのソール構造体。
10. 請求項１において、
    ソール本体（Ｓ）が上下２層構造を有しており、板状部材（１０）が、これら２層構造の界面に塗布される接着層から構成されている、
    ことを特徴とするスポーツシューズのソール構造体。
11. 請求項１において、
    ソール本体（Ｓ）が上下２層構造を有するとともに、板状部材（１０）が、これら２層構造の界面に介在する布帛と、界面に塗布された接着層とから構成されている、
    ことを特徴とするスポーツシューズのソール構造体。
12. 請求項１において、
    ソール本体（Ｓ）の内部において板状部材（１０）の下方には、板状部材（１０）の下方への変形を許容するクッションホールが形成されている、
    ことを特徴とするスポーツシューズのソール構造体。
13. 請求項１において、
    板状部材（１０）の曲げ剛性が、後端側から中央部または前端側にかけて徐々に小さくなっている、
    ことを特徴とするスポーツシューズのソール構造体。
14. 請求項１において、
    板状部材（１０）の曲げ剛性が、後端側および前端側から前後方向中央部にかけて徐々に小さくなっている、
    ことを特徴とするスポーツシューズのソール構造体。
15. 請求項１において、
    板状部材（１０）が、ソール本体（Ｓ）の内部に配設された、波形状部を有するプレートに連結されている、
    ことを特徴とするスポーツシューズのソール構造体。

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