Football shoes

本発明はフットボールシューズに関する。

最初に、フットボールシューズには２つの機能がある。 一方で、競技場表面、すなわち、フィールド上でのシューズのグリップ力は、スタッドなどのプロファイル要素を提供することにより増す。 他方で、プレーヤーのボール・コントロールおよび鋭いクロスの供給を改善するようにフットボールシューズのアッパーを設計することが意図されている。 例えば、プレーヤーのボール・コントロールを容易にするために、摩擦増大要素をフットボールシューズのインステップの表面に設けることが知られている。

フットボールシューズのさらなる設計目的は、ランニングシューズと同様に、シューズをできるだけ軽くすることにある。 これにより、克服すべき慣性力はシューズの質量に比例して増加するので、運動の過程に必要なプレーヤーのパワーが減少する。 軽量のシューズを動かすのには、重いシューズと比べて小さい力しか必要としない。 このことは、ランニングとボールのキックの両方に当てはまる。 軽量で安定性の高いプラスチック材料が益々使用されるようになって、今日では、総重量が３００ｇ未満のフットボールシューズを製造できる。

しかしながら、トレーニングを目的とする場合、脚部（leg）と足部（foot）の筋肉を選択的に強化するためにシューズに錘を設けることが知られている。 この概念の例は、シューズの様々なソール区域へのトレーニング用錘の配置を開示している特許文献１、２および３に見ることができる。 フットボールシューズに関して、特許文献４から、完成したシューズに特に重いスタッドを設けることにより、トレーニング中にシューズの重量を増大させることも具体的に知られている。 それゆえ、プレーヤーは、別のシューズを使用する必要なく、追加のパワーを蓄えることができる。 しかしながら、試合のために、重いトレーニング用スタッドは、特に軽量のシューズの上述した利点を得るために、一般的な軽量スタッドに交換される。

米国特許出願公開第２００２／００００８３５号明細書

米国特許出願公開第２００２／００１７０３９号明細書

米国特許第５７５８４３５号明細書

米国特許第５９０１４７３号明細書

追加の錘が設けられたフットボールシューズは、長い目で見れば、アスリートの全体的なパフォーマンスを向上させるであろう。 しかしながら、プレーヤーのシュートするパワーや、ボールの感触は、この手法では直接的には改善されない。 したがって、本発明の課題は、従来技術のフットボールシューズよりも、より鋭く、よりコントロールされた様式でプレーヤーがボールを蹴ることができるフットボールシューズを提供することにある。

本発明は、足を受け入れるためのシューズアッパーと、踵部分およびフォアフット部分を持つソールユニットとを有するフットボールシューズであって、ボールを蹴るときに作用する少なくとも一種類のトルクに対して足を安定化させる少なくとも１つの追加の錘がソールユニットのフォアフット部分に配置されているフットボールシューズに関する。

従来技術の均一に分布したトレーニング用錘とは対照的に、本発明による追加の錘は、キックのパフォーマンスを向上させるために、フットボールシューズのソールユニットのフォアフット部分に選択的に配置されている。 それゆえ、外側または内側への足の回転に関して、フットボールシューズの追加の慣性モーメントが生じる。 この慣性モーメントは、内側または外側のボールとの接触により生じるトルクに逆らって作用し、それによって、運動のコースを安定化させる。 所望の位置で鋭いキックをするために足を維持する労力が減る。 転じて、これにより、ボールをより鋭く蹴ることができ、それによって、プレーヤーのパフォーマンスが向上する。

さらに、追加の錘により達成される安定化によって、慣性モーメントがより大きい足は、ボールとの接触中により正確に導くことができるので、ボール・コントロールが改善される。 ボールに加わるトルクのために、ボールとの接触中に意図する運動のコースおよび方向から足がずれることによって生じるミスキックが起こりにくくなる。

追加の錘は、足の中足骨および／または基節骨の下および／または隣接して配置することが好ましく、追加の錘は、中足指節軸１＋２および／または中足指節軸３，４＋５の周りに実質的に対称に分布していることが好ましい。 この配置により、シューズの総重量の増加を最小にして、慣性モーメントが最大となり、それによって、安定化の効果が最大となる。 ほとんどの場合、ボールとの接触は足の上述した部分で行われるので、このことが当てはまる。

追加の錘の質量は、好ましくは、３０ｇ以上、より好ましくは、４０ｇ以上、最も好ましくは、４５ｇから９０ｇである。 そのような小さな錘でさえ、プレーヤーのシュートするパフォーマンスをかなり改善できる。 特に、フォアフット部分にある追加の錘が、シューズの残りの部分の特に軽量の構造により相殺される場合、シューズの総重量はわずかしか増加しない。

追加の錘は、プラスチック材料と、金属、好ましくは、タングステンとの複合材料からなることが好ましく、タングステンは、本発明の好ましい実施の形態においては、プラスチック材料のポリマー母材中に埋め込まれている。 高密度のタングステンにより、追加の錘を比較的小さな部材で所望の質量値にすることができる。 この部材は小さいので、ソールユニットのフォアフット部分に非常に選択的に配置することができる。

好ましい実施の形態において、追加の錘は、ソールユニットのソールプレートに１つ以上のバラスト部材として組み込まれている。 この例では、追加の錘により与えられる慣性モーメントは決まっている。 あるいは、例えば、追加の錘を取外可能な挿入物中に組み込むことにより、またはソールユニットのレセプタクル中に追加の錘をねじ込むための手段を設けることにより、ソールユニットのフォアフット部分に追加の錘を取外可能に取り付けることも考えられる。 取外可能に取り付けることにより、プレーヤーは、シューズから追加の錘を一部または完全に取り外したり、もしくはフォアフット部分における正確な位置を変更したりすることができる。 これにより、ボールとの接触中にフットボールシューズの動的性質を個別に適合させる可能性が与えられる。

以下、本発明によるフットボールシューズの現在好ましい実施の形態をさらに詳しく説明する。 「フットボールシューズ」という用語は、足でボールなどを動かすように働く全てのスポーツシューズを称する。 したがって、本発明は、ボールが手でも取り扱われるラグビーやアメリカンフットボールなどのスポーツにも使用できる。

図１は、シューズ１０とボール１との間で作用する物理的ベクトル量を示している。 大きな方の矢印の方向へのキックの場合、力Ｆが、ニュートンの法則の作用反作用にしたがって、シューズ１０に作用している。 力ＦはトルクＭを生じる。 Ｍの量は、力Ｆと足の回転軸Ｄ（ほぼ下肢の端部に位置する）までの距離ｄ１との積により決まる。 図１に示すように、インステップの内側によるキックの場合、トルクＭは反時計方向を持ち、インステップの外側によるキックの場合、トルクはシューズ１０の時計方向に作用する（図示せず）。

従来技術によるフットボールシューズの場合、プレーヤーの足の筋肉が全トルクＭに耐えなければならない。 しかしながら、足は、筋肉が高張力下にある場合でさえも、完全には剛性に維持され得ないので、足は、ボールとの接触中にトルクＭの方向にわずかに曲がる（図１の小さい方の矢印）。 この曲りにより、転じて、ボール１への線形モーメントの伝達が減少し、それによって、結果として生じるプレーヤーのシュートのパフォーマンスが低減する。

本発明は、シューズ１０が上述した回転に関して増大した慣性モーメントＴを生じる場合、作用するトルクＭを減少させられるという認識に基づく。 増大した慣性モーメントは、フォアフット部分にある追加の錘２０の質量および回転軸Ｄまでの距離ｄ２の二乗により決まる。 本発明の意味におけるフォアフット部分の追加の錘は、例えば、プロファイルの形状、アッパーの安定性または挿入物の形状などのシューズへの他の任意の機能的要件により生じない任意の錘である。

体重の慣性が線形加速に抵抗するのと同様の様式で、シューズ１０の追加の錘２０により生じる追加の慣性モーメントＴは、ボールとの接触中に上述したトルクＭに抵抗する（図１参照）。 ボールを高速でキックするプレーヤーの筋肉への要件は、それに対応して減少し、したがって、より速いボール速度が達成できる。

カルガリー大学でのコンピュータシミュレーションでは、２５０ｇから３５０ｇの総重量を持つフットボールシューズにおいて、３０ｇ以上の質量のフォアフット部分における追加の錘により、それによって生じるボールの速度が数パーセント上昇することが示された。 より重い質量、好ましくは、４５ｇから９０ｇの質量では、さらに高い値が得られた。 このことは、様々な質量の追加の錘を備えたフットボールシューズを試したアスリートの供述により確認されている。 ６０ｇ〜９０ｇの範囲にある追加の錘の質量が乾燥条件では理想的であることが分かったが、湿ったプレー条件では４５ｇの値が好ましいことが分かった。

シュートのパフォーマンスを向上させるためには、追加の錘の質量が重いことが都合よい。 しかしながら、走るための労力は、追加の錘と共に増加するシューズの総重量に応じて増加する。 したがって、ここに記載した値が、大きな慣性モーメントおよび小さな総重量の２つの相反する要件の間の現在好ましい譲歩を示している。 他の状況について、例えば、試合の時間がより短い場合、または休憩が頻繁にある場合、追加の錘の質量には他の値が適当であるかもしれない。 このことは、新たな材料または他の技術的利点を使用してフットボールシューズの総重量を減少させられる場合にも当てはまる。

シュートのパフォーマンスを向上させることは別にして、フォアフット部分の追加の錘は、ボールのコントロールを改善する。 シューズ１０の降伏モーメント（図１に左下への矢印により示されているように）が追加の慣性モーメントＴにより減少する場合、ボールをより正確に案内でき、ミスキックの可能性が減る。

さらに、上述した試験により、追加の錘を、図２に示した人間の足３０の骨格の平面図に見られる中足骨３１および基節骨３２の領域に配置することが好ましいことが示された。 さらに、図２は、２つの内側の中足骨３１と基節骨３２との関節に延在する中足指節軸１＋２、および中足骨３１と基節骨３２との間の３つの外側の関節に延在する中足指節軸３，４＋５を示している。

図２は、上述した中足指節軸に加え、足の縦軸１００の位置、並びに距腿軸１１０および距骨下軸１２０を示している。 回転軸Ｄの周りのトルクＭに加え、足の別の軸の周りの他のトルクもキック中に効力を持つようになるので、物理的ベクトル量の上記議論は単純化されている。 例えば、真上にキックする場合、距腿軸１１０の周りに相当なトルクが生じるのが分かるであろう。 しかしながら、追加の錘２０は、シューズのフォアフット部分、すなわち、ボールと接触するシューズの部分に位置しているので、これらのトルク全ての影響は、追加の錘２０により減少し、このことにより、上述した軸のいずれの周りの回転についても追加の慣性モーメントが与えられる。

図３は本発明の第１の実施の形態を示しており、ここでは、フットボールシューズ１０の他のスタッド１２より重いスタッド１１が、フォアフット部分に配置されている。 例えば、前方のスタッド１１は適切な高密度金属から製造されるであろうが、後方のスタッド１２には軽量のプラスチック材料が用いられる。 重いスタッド１１には、複合材料、例えば、プラスチック材料の母材中に埋め込まれたタングステンまたは鉛を使用することも考えられる。

図３の側面から分かるように、フォアフット部分の重いスタッド１１は、足３０の中足骨３１および基節骨３２の下に配置されている。 使用する軽量スタッド１２および重いスタッド１１の正確な配置および数は様々であってよい。 スタッド１１がシューズ１０のソールユニット１３に取外可能に取り付けられる場合には、追加の錘の質量は、プレーヤーの必要に応じて個別に調節することができる。

別の例（図示せず）に、追加の錘を提供するために、スタッドとシューズとの間に重いワッシャー等を配置することがある。 追加の錘が必要ない場合、または調節する必要がある場合、重いワッシャーを、適切なプラスチック材料から製造された軽量ワッシャーと交換しても差し支えない。

図４ａ〜４ｆは、本発明によるフットボールシューズの別の群の実施の形態を示しており、ここでは、追加の錘がソールユニット１３のフォアフット部分中にプレート１５として組み込まれている。 また、挿入物としてプレート１５を提供することにより、取外可能な実施の形態も考えられる。 この場合、プレート１５は、取り外しても、異なる質量の挿入物と交換してもよい。 図４ａにおいて、プレート１５は中間のソール層中に埋め込まれており、一方で、図４ｂは、プレート１５がアウトソール内またはその下に配置されている実施の形態を示している。

図４ｃ〜４ｆは、ソール区域におけるプレート１５の配置例を示している。 プレート１５およびそれによる追加の錘は、図４ｃでは、実質的に内側に配置されており、図４ｄは中央配置を、図４ｅは外側への位置取りを示している。 最後に、図４ｆの実施の形態において、２つの部分プレート１５ａ，１５ｂからなる追加の錘は、それぞれ、ソール区域の内側と外側に配置されている。 これらの例示の配置に加えて、中足骨３１および／または基節骨３２に隣接して１つ以上の追加の錘を配置しても差し支えない（図示せず）。

図４ｃ〜４ｆに加えられた中足指節軸１＋２および３，４＋５から分かるように、プレート１５はこれらの軸に関してソール区域上に実質的に対称に分布していることが好ましい。 したがって、その位置が上述した慣性モーメントＴを決定する追加の錘の重心はほぼ、中足骨３１および基節骨３２の間の移行領域にある。 これは、パフォーマンスを向上させるための試験に見られた重心の最も好ましい位置と一致している。

最後に、図５ａおよび５ｂは、本発明の別の実施の形態を示す。 プレート１５の代わりに、複数のバラスト部材１６がソールユニット１３のフォアフット部分中に組み込まれている。 この実施の形態について、バラスト部材１６を全ての種類のソール層に配置することができる。 さらに、個々のバラスト部材１６は、ソールユニット１３にねじで取り付けたり、任意の他の様式で取外可能に取り付けられていてもよい。 バラスト部材１６を取り外したときに、対応するネジ山または他の取付装置中に土や泥が入り込むのを防ぐために、プラスチック材料等から製造されたダミースクリュー（図示せず）または対応するカバー部材（図示せず）を使用することができる。 図５ｂは、ソールユニットのフォアフット部分の内側と外側のバラスト部材１６の分布例を示している。 この実施の形態において、この分布は、中足指節軸１＋２および３，４＋５に関して実質的に対称である。 個別のバラスト部材１６の使用は、特に、シューズの縦方向における、ソールユニット１３の柔軟性を追加の錘により損なうべきではない場合、プレート１５の使用と比較して、都合よい。

既に述べたように、金属がプラスチック材料のポリマー母材中に埋め込まれている複合材料を追加の錘に使用することが好ましい。 金属片のバリエーションにより、追加の錘の質量を容易に調節できる。 柔軟なプラスチック材料またはゲルを母材として使用する場合、ソールユニット１３の曲げ特性は、追加の錘の配置により実質的に影響を受けないでいる。 複合材料にとって好ましい金属は、高密度のために、ソールユニットのフォアフット部分の所望の領域に集中した質量を選択的に配置できるタングステンである。 さらに、タングステンの物理的性質および化学的性質は、ソールユニット中への挿入にうまく適している。 しかしながら、鉛やスチールなどの他の金属や合金を使用しても差し支えない。

本発明の好ましい実施の形態によるフットボールシューズ中の追加の錘による慣性モーメントＴによって生じた安定化効果を示す概略図

人間の足の骨格の平面図

フォアフット部分の特に重いスタッドを用いた実施の形態における追加の錘の配置例を示す概略図

追加の錘がフットボールシューズのソール層中にプレートとして組み込まれている実施の形態の側面図と底面図

追加の錘がフットボールシューズのソール層中に複数の別個のバラスト部材として組み込まれている実施の形態の側面図と底面図

符号の説明

１０ シューズ １１ 重いスタッド １２ 軽量スタッド １３ ソールユニット １５ プレート １６ バラスト部材 ２０ 追加の錘 ３０ 足 ３１ 中足骨 ３２ 基節骨