(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
履物指先部に装着して用いる硬質材料製の先芯において、指先を覆う形状であって、頂部、周囲の立上り部及び両部を繋ぐ肩部とからなり、しかも上記硬質材料の厚みが先芯の各部位において略均一であり、頂部の断面が若干上方に湾曲するか又は略直線状に形成され、該頂部に加えられた力を、周囲の立上り部が略同時に受け止めることができるように、先芯の爪先方向に直角な断面において、左右の立上り部の各下端の間の長さと、左右の立上り部の各上端同士を繋ぐ頂部の長さとが等しく、かつ該断面において左右の立上り部が共に直線であり両者の長さが等しくなるように構成された上記立上り部が形成されていることを特徴とする履物用先芯。
【請求項２】
立上り部における爪先方向に直角なそれぞれの断面において、肩部を境に立上り部に繋がる頂部断面の上方への湾曲度合いに応じて、立上り部が上方に向かい若干内側に傾斜するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の履物用先芯。
【請求項３】
先端の立上り部が若干外側に湾曲していることを特徴とする請求項１又は２記載の履物用先芯。
【請求項４】
両側の立上り部の開口部寄り部分が若干内側に湾曲していことを特徴とする請求項１ないし３記載の履物用先芯。
【請求項５】
頂部断面における湾曲が、爪先方向に向かい減少されて爪先先端で湾曲がなくなるように形成されていることを特徴とする請求項１ないし４記載の履物用先芯。
【請求項６】
荷重を加えることによって働く立上りへの曲げモーメントを減ずるように開口部側の肩部を、他の部分より強度が小さくなるよう構成したことを特徴とする請求項１ないし５記載の履物用先芯。
【請求項７】
親指部と四指部とが別体で構成されていることを特徴とする請求項１ないし６記載の履物用先芯。
【請求項８】
立上り部の下端に連接してフランジ部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし７記載の履物用先芯。
【請求項９】
頂部及び／又は立上り部に隆起条が一体的に形成されていることを特徴とする請求項１ないし８記載の履物用先芯。
【請求項１０】
立上り部に設ける隆起条が、下端に達するよう直線状に形成されていることを特徴とする請求項９記載の履物用先芯。
【請求項１１】
立上り部に設ける隆起条の頂部の高さが、先端部から開口部にかけて若干低くなるように形成されていることを特徴とする請求項９又は１０記載の履物用先芯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、靴、長靴、地下たび等の履物爪先部に装着して用いる先芯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
安全靴や安全長靴と称されている作業用の靴あるいは地下たび等の履物の一部には、足の爪先部を落下物から防護するため、金属等の先芯が使用されたものがある。
ところが従来用いられている先芯は、爪先部を覆うことに主眼が置かれているため、必ずしも落下物等による外力に対し、抵抗し易い形状とはなっていないのが現状である。
【０００３】
ちなみに図１１に示す先芯１００がその一例であるが、全体として足の爪先部を覆う形状となっており、上方に湾曲する頂部１０１，これに連なる先端及び両側の立上り部１０２，１０３，１０３により全体が略半ドーム型になるよう曲面で構成され、下端にはフランジ部１０４が連接されてなっている。
【０００４】
このような先芯１００に対し、図１２のように上方から物体Ｘによって力が加えられると、頂部から立上り部にかけて変形を受け、さらには特定の部分に応力が集中して破壊を生じ、所期の目的を十分に達成しないことが起きてしまう。
すなわち図１２（Ａ）のように先芯１００を平坦な面に置いて下端が平坦な物体Ｘによって力を加えていくと、まず図１２（Ｂ）のように頂部１０１が押し潰され平らになり始める。このとき湾曲状断面の頂部１０１が平坦状になるために頂部１０１の材料が余って外側に伸びようとするが、周囲の立上り部及びフランジ部の存在によりこれに抗する力が働くため、一部は頂部１０１の凹みとなり残りは、両側の立上り部１０３、１０３が外側に倒れさせるために使われる。そしてさらに力が加えられると、図１２（Ｃ）のように立上がり部１０３、１０３の倒れ込みが激しくなり、これによる折曲部１０５の曲率が小さくなって、この部分が曲げ破壊を起こし、ついにはひび割れ状態の破壊に至ってしまう。こうなると先芯１００に加わる外力は、破壊部分に応力が集中し、抵抗力の限界になってしまう。
この状態を図１２（Ｄ）の横方向の断面図で見ると、先芯１００の先端部分は三方向が立上り部からなっているため強度が高いが、両側の立上り部１０３、１０３は外側に倒れ、後端の開口部の頂部１０１は矢印Ｙの箇所から下方に押下げられ、所期の空間が保持できなくなってしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような先芯の強度低下や変形を防ぐために、従来は全体の肉厚を大きくしたり、より強度の高い材料を選択する必要があったが、このようにすると先芯の重量が増加したり、成形加工も大変になったり、あるいは材料費も嵩みコスト高を招く問題があった。
本発明はこのような状況に鑑み、特別に肉厚を大きくすることなく、外力による変形を極力押さえて、所定の強度が発揮しうる先芯について検討し、発明を完成するに至ったものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その要旨とするところは、履物指先部に装着して用いる硬質材料製の先芯において、指先を覆う形状であって、頂部、周囲の立上り部及び両部を繋ぐ肩部とからなり、しかも上記硬質材料の厚みが先芯の各部位において略均一であり、頂部の断面が若干上方に湾曲するか又は略直線状に形成され、該頂部に加えられた力を、周囲の立上り部が略同時に受け止めることができるように、先芯の爪先方向に直角な断面において、左右の立上り部の各下端の間の長さと、左右の立上り部の各上端同士を繋ぐ頂部の長さとが等しく、かつ該断面において左右の立上り部が共に直線であり両者の長さが等しくなるように構成された上記立上り部が形成されていることを特徴とする履物用先芯にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を実施例として示す図面に従って説明する。
図１ないし図４は本発明の第１の実施例を示すもので、このうちの図１の履物用先芯は、一つで爪先全体を覆う形状に金属板を成形して作られており、もっぱら安全靴や安全長靴に装着されるものである。
図において、１は頂部でその断面が若干上方に湾曲するか又は略直線状に形成されて爪先部の上方をほぼ覆う形状となっており、２は先端の立上り部、３、３は両側の立上り部で、これらの立上り部２、３、３によって爪先部の周囲を囲むようになっている。しかも上記硬質材料の厚みが先芯の各部位において略均一に構成されている。
この例においては、頂部１の先端部７は、湾曲が小さく略直線状で、これから後端の開口部８にかけての湾曲が徐々に大きくなるように形成されている。又図中４は上記の頂部１と周囲の立上り部２、３、３を繋ぐ肩部であり、５は周囲の立上り部２、３、３の下端に連接されたフランジ部である。
【０００８】
本発明の第１の実施例は、このような先芯において、少なくとも両側の立上り部３、３の断面が略直線状で上方に向い内側に若干傾斜するように形成されたことを特徴とするものである。なお、この例では先端の立上り部２の断面は略垂直状に形成されている。
【０００９】
以下本発明における先芯の作用について、前記従来例の場合と同様に図２ないし図４に基づいて説明する。
まず本発明の先芯を、図２の如く平坦な面に置いて上方から物体Ｘにより力を加える。このとき本発明の先芯は、上述したように図２の（Ａ）、（Ｂ）のように両側の立上り部３、３の断面が略直線状で、上方に向い内側に若干傾斜しており、先端の立上り部２は略垂直状になっている。
【００１０】
この状態で上から力が加わると、頂部１は図３の如く外側に伸ばされて平坦化し、これにより傾斜していた両側の立上り部３、３は略垂直状となり、両部を繋ぐ肩部４も直交した状態となる。これは、先芯の爪先方向に直角な断面において、左右の立上り部の各下端の間の長さと、左右の立上り部の各上端同士を繋ぐ頂部の長さとが等しく、かつ該断面において左右の立上り部が共に直線であり両者の長さが等しくなるように周囲の立上り部２、３、３が構成され、全体が略長方形断面を呈することとなる。一方、先端の立上り部２は、大きな変形を受けないで両側の立上り部とほぼ同じ高さとなって、この断面も図３（Ｂ）のように同様な略長方形状を呈することになる。このような状態になると、周囲の立上り部２、３、３が頂部１に加えられた力を略同時に受止めて、全体に均一に力が加わることとなり、先芯の前後のバランスがとれることとなる。
【００１１】
この状態からさらに力が加わると、頂部１及び肩部４に加わる力は立上り部２、３、３全体に加わり、肩部４の曲率も殆ど変化しないため応力集中を起こすこともなく耐えるが、さらに力が加わっていくとついには、図４のように立上り部２、３、３全体が外側に膨らんで座屈していくことになる。この状態に至る段階では、先芯に加えられる荷重を立上り部全体で受け止めるため、従来品のように後端の開口部側が落ち込むような変形を起こすことはなく、同一厚み、同一材料の先芯と比べて、強度は大幅に増加することとなる。
【００１２】
したがって、先芯としての所定の強度を得るために、材料の厚みを大きくしたり、特別な材料を選択する必要がなくなり、重量の増加や成形加工の煩雑さを招くことはなく、履物に装着して使用した際に、全体の軽量化、前後のアンバランスを極力押さえて履き心地のよい爪先防護の履物を提供することができ、しかもコストを押さえ、製造方法も簡易化することも可能となる特徴を備えている。
【００１３】
上記第１の実施例では、両側の立上り部３，３を上方に向かい内側に若干傾斜するようにし、先端の立上り部２では略垂直状にしているが、これは頂部１断面の湾曲度合いとの相関で決定することが望ましい。すなわち立上り部２，３における爪先方向に直角なそれぞれの断面において、肩部４を境に繋がる頂部１断面の上方への湾曲度合いに応じ、この例のように、頂部１の先端部分では湾曲がなく略直線状で、後端にいくに従って湾曲を大きくし、それぞれの傾斜と略同じ傾きで両側の立上り部３，３を若干内側に傾斜させるとよい。このように構成することにより、頂部１に力が加えらたときに、これと立上り部２，３とによりバランスのとれた長方形状（図３参照）を形成することになるからである。又このように構成すると、足の爪先部形状に沿って覆うことができ、履用した際に好都合である。
【００１４】
図５は本発明の第２の実施例を示すもので、基本的には上記図１と同様の構成からなる先芯であるが、図１の例と異なる点は、頂部１の断面を略直線状に形成すると共に、先端及び両側の立上り部２，３の断面を直線状でかつ垂直状に形成したものである。この例においても上記硬質材料の厚みが先芯の各部位において略均一に構成されている。
この形状は、上記第１の実施例の先芯に力を加え、図３（Ａ）及び３（Ｂ）の如く全体が略長方形断面を呈したものと実質的に同様であり、先芯の爪先方向に直角な断面において、左右の立上り部の各下端の間の長さと、左右の立上り部の各上端同士を繋ぐ頂部の長さとが等しく、かつ該断面において左右の立上り部が共に直線であり両者の長さが等しくなるように構成された形状を先芯に取り入れたものである。この先芯は、全体として角張った形状とはなるが、先芯の頂部１に力が加えられたときには、周囲の立上り部２、３、３が略同時に力を受止めて全体にバランスよく力を支えることができ、実施例１の先芯と同様の効果を奏することができるものである。
なおこの例において、先端の立上り部２は直線状でなく若干外方に湾曲させて形成したり、あるいは両端の立上り部３，３を上方に向かい内側に若干傾斜させる等の変形を施すことも可能である。
【００１５】
図６は本発明の第３の実施例を示すもので、地下たびのような指股部を有する履物に装着することができる先芯の例である。そしてこの先芯は、親指Ａ用と四指Ｂ用の２つからなっていて、それぞれ地下たびの親指部及び四指部を別個に覆う形状となっているが、この先芯は上記第１の実施例と若干形状は異なるものの実質的に同じ構成となっている。
【００１６】
すなわち両先芯Ａ、Ｂは、若干上方に湾曲する頂部１、周囲の立上り部２、３、３及び両部を繋ぐ肩部４とからなり、頂部１の断面は若干上方に湾曲し、少なくとも両側の立上り部３、３の断面は略直線状で上方に向かい内側に若干傾斜するように形成されている。又、先端の立上り部２も略垂直状に形成されていて、立上り部下端に連接してフランジ部５も形成されている。
【００１７】
上記第３の実施例に示す先芯の作用は、親指Ａ用及び四指Ｂ用に分かれているものヽ、個々の先芯は前記図２ないし図４に基づく説明と実質的に同様に、すなわち頂部１に加えられる力を、周囲の立上り部２、３、３で略同時に受止めることができ、従来この種の用途に用いられている先芯と比較して、強度が大きくなり、この結果軽量化が図れ、履物としての重量増加、アンバランス等の難点を克服し、製造コストの低減にも寄与することができる。
【００１８】
図７は、本発明の第４の実施例を示すもので、全体としては図１と同様の形状の先芯となっており、この頂部１の横方向及び両側の立上り部３、３の後端寄りに縦方向にそれぞれ延びる隆起条６を一体的に形成したものである。このような隆起条６を設けると、この部分の座屈強度を向上させることができ、より一層効果が顕著となる。図では隆起条６を頂部１及び立上り部３、３に設けているが、いずれか一方の部分に設けてもよく、その数、形状も適宜なものを選べばよい。なおこの隆起条６は、先芯を成形加工する際に外側又は内側に隆起するよう一体的に形成することができる。又この隆起条６は、もっとも先芯で変形を受け易い両側の立上り部３，３の後端の開口部寄りにだけ設けるようにしてもよい。
【００１９】
さらに図８は本発明の第５の実施例を示すもので、上記第４の実施例と同様に隆起条を設けて、先芯の強度を一層向上させようとするものである。すなわちこの例では、先芯に加えられた力をもっぱら受け止める先端及び両側の立上り部２，３に、肩部４から下端に達する直線状の隆起条６を略全周にわたって設けたものである。このような隆起条６を設けると、頂部１に力が加えられ平坦状になった状態で、肩部４から十分にバランスよく支えることができる。
【００２０】
図９は、上記図８の例をさらに変形させた本発明の第６の実施例を示すものである。この例においては、図８と同様立上り部２、３の全周にわたり隆起条６が設けられているが、先端部７から開口部８にかけて若干高さが低くなるように、すなわち先端部７における隆起条６の高さをＨ１とし、開口部８の隆起条６の高さをＨ２としたとき、両者の関係がＨ１＞Ｈ２となるように徐々に低くなるようにしたものである。
【００２１】
ところで、本発明で対象とする先芯は、その構造上開口部８に比べて先端部７の抵抗力が強くなっており、圧迫による変形量は先端部がより小さくなっている。本来は圧迫に対して頂部１が潰れていくときに、底面と平行な肩部４で変形が止まるのが理想的であるが、実際は先端部７が少し潰れて低くなり、開口部８寄りの肩部４の方が高くなってしまい、これが立上り部３に及んでしまうこととなる。
【００２２】
上記の問題は、図８のように肩部４から下端に達する隆起条６が周囲の立上り部２、３に設けられている場合、開口部８側の隆起条６から順次先端部７の隆起条６へと座屈がすすむので、全体の隆起条６が同時に圧迫を受けることができず、圧迫抵抗力が若干弱くなるきらいがある。
これに対し図９に示す例では、先端部７から開口部８に向かって隆起条６が徐々に低くなっているので、先端部７が圧迫を受けて少し低くなったときに始めて開口部８側の隆起条６にも多くの力が加わるようになる。したがって、上記の例の場合に比べて、全体で均一に力を受止められるようになり、一層好ましい結果が得られる。
【００２３】
図１０は、別の機能を施した本発明の第７の実施例を示すもので、同図（Ａ）はその側面図で、上記第６の実施例における開口部８側の肩部４に、この部分の強度を小さくするための透孔９を設けたものである。
本発明のような先芯において、頂部１が圧迫されていくと、図１０（Ｂ）のように肩部４を境にして点線の状態から実線の状態に曲げられていく。すると立上り部３に曲げモーメントＭが働き、圧迫力Ｆも作用するので、座屈し易くなるが、この傾向は開口部８に近くなる程大きくなる。
この作用を減ずるためには、肩部４に透孔９を設けてその強度を小さくしておくと、曲げモーメントも大幅に減じられ、結果的に座屈しにくくなり、効果的である。
【００２４】
なお上記の例では、周囲の立上り部２、３に隆起条６を形成し、さらに透孔９を設けているが、この曲げモーメントを減ずるために強度を小さくする構成は、隆起条６を形成しない場合にも勿論適用することができるものである。
又強度を小さくする手段としては、透孔９を設ける以外に、この部分の厚さを他の部分より薄くしたり、あるいは切り込みを設けておくことが採用できる。
【００２５】
本発明に使用する先芯の材料としては、一般に用いられている鋼材、ステンレスの外、アルミ合金、チタン合金等の金属材料が使用できるが、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維で補強したプラスチックいわゆるＦＲＰ材料も使用可能である。特に本発明では、同一強度を得るために、先芯の肉厚を薄くすることが可能となるため一層有利となる。
【００２６】
なお上記の実施例では、周囲の立上り部２、３、３の下端に連接してフランジ部５を形成しているため、先芯の変形防止に有効であるが、目的によってはこのフランジ部５の一部又は全部を省略することも可能である。
又上記実施例では、先端の立上り部２が略垂直状になった先芯を使用しているが、この部分は他の部分と比較して変形を受けにくいため、若干外方に湾曲していても構わない。
【００２７】
又本発明の先芯の構造は、頂部１に加わる力を極力周囲の立上り部２，３で支持して強度を発揮させる機能をもっているので、とりわけ立上り部の強度を大きくすることが望ましい。
【００２８】
なお図示は省略したが、肩部４内隅及び／又はフランジ部５内隅に、断面三角状又は内面に曲率をもたせたフィレットを形成すると、その部分の応力集中を減少ないし解消することができるため有効である。したがってこのフィレットは、肩部４内隅及びフランジ部５内隅の両方に、又はいずれか一方にのみ形成させることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は以上詳述した如き構成からなるものであり、周囲の立上り部を独特な構成にしたことにより、外力が加わったときの変形、とりわけ後端の開口部の落ち込みによる変形を防止し、全体としてバランスよく外力を受け止めることができるため、同一厚み、同一材料を使用した先芯と比べて強度が大きく、したがって所定の強度を得るためには厚みを薄くして軽量化を図ることができ、このことから材料費及び成形加工費を抑えてコストを低減することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す履物用先芯の斜視図である。
【図２】本発明の先芯に外力を加えようとする状態を示す説明図で、図２（Ａ）が後端側からみた側面図、図２（Ｂ）がその断面図である。
【図３】本発明の先芯に外力を加え始めた状態を示す説明図で、図３（Ａ）が後端側からみた側面図、３（Ｂ）がその断面図である
【図４】本発明の先芯にさらに外力を加え座屈を起こした状態を示す説明図で、図４（Ａ）が後端側からみた側面図、図４（Ｂ）がその断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示す履物用先芯の斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施例を示す履物用先芯の斜視図である。
【図７】本発明の第４の実施例を示す履物用先芯の斜視図である。
【図８】本発明の第５の実施例を示す履物用先芯の斜視図である。
【図９】本発明の第６の実施例を示す履物用先芯の側面図である。
【図１０】本発明の第７の実施例を示すもので、図１０（Ａ）が履物用先芯の側面図、図１０（Ｂ）が作用の説明図である。
【図１１】従来の履物用先芯を示す斜視図である。
【図１２】従来の先芯に外力を加えた状態を示す説明図で，図１２（Ａ）が外力を加え始めようとする状態を後端側からみた側面図、図１２（Ｂ）が外力を加え始めた状態の同様の側面図、図１２（Ｃ）がさらに外力を加え一部で破壊を起こした状態の同様の側面図、図１２（Ｄ）が図１２（Ｃ）の状態の断面図である。
【符号の説明】
１                      頂部
２                      （先端の）立上り部
３、３                  （両側の）立上り部
４                      肩部
５                      フランジ部
６                      隆起条
７                      先端部
８                      開口部
９                      透孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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