JP2001226815A - ヘルメットにおける帽体の積層構造 - Google Patents

ヘルメットにおける帽体の積層構造

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Abstract

(57)【要約】 【課題】高い安全性を確保した上で、ヘルメットの更な
る軽量化を実現する帽体の積層構造の提供。 【解決手段】補強基材を積層した帽体１の全域、又は、
一部における積層間に、網状体２、又は、多数の孔部を
有するシート状体を、その表裏が対面する層に沿い、且
つこの層に食い込んで固定されるように介在させた積層
構造とした。これにより、ヘルメットの高い安全性を確
保した上で、さらなる軽量化を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、乗車用ヘルメット
における帽体の積層構造に関する。
【０００２】
【従来技術】ヘルメットは、転倒時においてその衝撃を
広い面積に分散することにより、その衝撃を着用者の頭
部の一点に集中させないような構造が必要である。そこ
で、堅く丈夫でありながら、衝撃を分散させるために弾
性を備えた繊維強化プラスチック製の帽体と、この帽体
で分散させた衝撃を広い面積で吸収する高い衝撃吸収性
能を有する発泡スチロール製の衝撃吸収ライナーとを組
み合わせることによって、着用者に対する安全性を確保
している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ヘルメ
ットの性能規格としてスネル規格がある。この規格に合
格したヘルメットは、世界的に高い安全性を備えたもの
として認められる。
【０００４】上記スネル規格に対応するために様々な工
夫がされている。例えば、補強基材にガラス繊維を用い
た繊維強化プラスチックの帽体で、積層自体の厚みを増
したり、補強基材に高強度ガラス繊維を用いて成型した
ものもある。しかしながら、このような単一補強基材の
層からなる構造では、必要とする耐衝撃性は得られるも
のの軽量化は難しい。そこで、上記ガラス繊維からなる
層に加え、例えば比重が低く、且つ弾性を有する不織布
のような、異なる特性を有する補強基材を複数層積層
し、各層の特性が活きるように組合せることによって、
スネル規格に対応する耐衝撃性を確保しながら軽量化を
実現している例もある。
【０００５】上記ヘルメットの軽量化は、着用者に対す
る使い勝手の向上と疲労軽減にも極めて有効であること
から、ヘルメットに対する更なる軽量化への要求は止ま
ることがない。
【０００６】すなわち、本発明の目的は、スネル規格に
対応するような高い耐衝撃性を確保した上で、ヘルメッ
トの更なる軽量化を実現する帽体の積層構造を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した目的
を達成するために下記の技術的手段を採用した。
【０００８】請求項１の発明は、補強基材の層を２層以
上、複数積層し、この各層を合成樹脂により一体成型す
ることによって、各層の特性が統合されて帽体に必要な
機能を発揮するようにした積層構造において、帽体の全
域、又は、一部における積層間に、伸縮性が少ない線
状、又は、繊維状素材により構成される網状体を、その
表裏が対面する層に沿い、且つこの層に食い込んで固定
されるように介在させていることを特徴とする。
【０００９】請求項２の発明は、補強基材の層を２層以
上、複数積層し、この各層を合成樹脂により一体成型す
ることによって、各層の特性が統合されて帽体に必要な
機能を発揮するようにした積層構造において、帽体の全
域、又は、一部における積層間に、伸縮性が少ないクロ
ス状、又は、フィルム状シート材に多数の孔部を開孔し
て構成されるシート状体を、その表裏が対面する層に沿
い、且つこの層に食い込んで固定されるように介在させ
ていることを特徴とする。
【００１０】本発明によれば、帽体に介在された伸縮性
が少ない素材である網状体、又は、シート状体が、不織
布相互に食い込んで硬化一体化される。そして、この網
状体、又は、シート状体が帽体の伸縮を抑制して帽体の
曲げ応力を向上させる。したがって、帽体の曲げ応力の
向上によって層間剥離の発生が抑制されて耐衝撃性の向
上が期待できる。
【００１１】本発明は、２層以上のものであれば積層数
は問わないが、少なくとも外層と内層はＦＲＰを用いて
おり、２層の場合、成型時に層間に間に網状態、又はシ
ート状体を介在させた状態で外層及び内層と一体成型す
る。また、中間層を有する３層の場合にも、成型時に層
間に間に網状体、又は、シート状体を介在させた状態で
外層、内層及び中間層と一体成型する。この中間層は、
例えば、マット状に形成した不織布や、クロスやフィル
ムのようなものである。
【００１２】ここでいう高強度繊維とは、通常ヘルメッ
トの帽体を構成するのに用いられるもの全てを包含し、
例えば、ガラス繊維、高強度プラスチック繊維、カーボ
ン繊維等が挙げられる。また、この高強度繊維に含浸さ
れる合成樹脂とは、通常ヘルメットの帽体を構成するの
に用いられるもの全てを包含し、例えば、不飽和ポリエ
ステル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００１３】上記網状体、又は、シート状体は帽体の全
域、又は、一部に用いてもよいが、一部である場合、少
なくとも、後頭部、側頭部、頭頂部に用いることが望ま
しい。
【００１４】上記網状体、又は、シート状体における網
目、又は、孔の大きさは、その辺の長さ、又は、直径が
２ｍｍ乃至４５ｍｍの範囲内のいずれかが好ましい。こ
れは、大きさが２ｍｍ未満である場合、樹脂が貫通しに
くく食い込み部の食い込みが不充分となる可能性があ
り、４５ｍｍを超えた場合、網目、又は、孔が大きすぎ
て各層間の伸縮の制御ができず、網目、又は、孔内で層
間剥離が発生する可能性があるためである。
【００１５】上記網状体、又は、シート状体における網
部及び非開孔部の大きさは、直径、又は、幅及び高さを
０．１ｍｍ乃至４ｍｍの範囲内のいずれかが好ましい。
これは、大きさが０．１ｍｍ未満である場合、強度及び
層への食い込み量が不足する可能性があり、４ｍｍを超
えた場合、重量の増加の可能性があるためである。
【００１６】上記の網状体やシート状体の他に、例え
ば、表裏に多数の凸部を備え、この凸部が各層に食い込
んで固定される構成の構造物が挙げられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の積層構造によっ
て成型された帽体であり、本例ではフルフェース型のヘ
ルメット用のものを示す。尚、本発明は例示したフルフ
ェース型のヘルメット用の帽体に限定されるものではな
く、あらゆるタイプのヘルメットの帽体が対象となる。
【００１８】例示する帽体１は、図２に示すように、外
層１１及び内層１２にＦＲＰを用い、中間層１３にマッ
ト状に形成した不織布１３１，１３２，１３３を３層用
いて、各層を合成樹脂により一体成型したものを基本と
し、不織布１３２と１３３の間に網状体２が介在されて
いる。
【００１９】網状体２は、例えば、熱可塑性樹脂（ポリ
エチレン・ポリスチレン・ポリプロピレン・ポリ塩化ビ
ニル等）や熱硬化性樹脂（フェノール樹脂・尿素樹脂・
メラミン樹脂）のような軽量、且つ、伸縮性が少ない素
材を用いて成型した成形品である。また、化学繊維や天
然繊維を撚った糸を用いて網状に織ったものでもよい。
【００２０】網状体２は、網目２１…２１を１４ｍｍ□
とし、網部２２…２２の径を約２ｍｍとして帽体１の形
状に沿わせて成型されている。このようにした網状体２
は図２に示すように、介在された状態において網目２１
…２１から不織布１３２，１３３の合成樹脂が貫通し、
網部２２…２２を囲むように硬化することによって、網
部２２…２２の表裏が不織布１３２，１３３相互に対し
て食い込んだ状態で硬化一体化される。
【００２１】尚、本発明は、上記網状体を例示した位
置、枚数で介在させるものに限定されず、その位置、枚
数に関しては任意である。例えば、各層間全てに介在さ
せてもよいし、不織布１３１，１３２，１３３間全てに
介在させてもよい。
【００２２】
【実施例】以下、本願発明を実施した帽体を備えたヘル
メットと、従来の帽体を備えたヘルメットの衝撃吸収性
試験を下記の測定法により測定した結果を示すと表１の
通りである。
【００２３】・測定に使用するヘルメット構造 Ａ．本願発明品：内外各１層のＦＲＰ層間に、３層の不
織布でなる中間層を有し、さらに、２層目と３層目の層
間に１辺１４ｍｍの正方形の網目を有し、網部の径が約
２ｍｍの網状体を介在した帽体。網状体はポリプロピレ
ンの成形品である。 Ｂ．比較品 ：内外各１層のＦＲＰ層間に、３層の不
織布でなる中間層を有した帽体。尚、網状体以外は本願
発明品と全て同じ材料を用いて、夫々同厚の層を同構造
で構成したものであり、これを用いたヘルメットの衝撃
吸収性能についてはスネル規格に不合格である。衝撃吸
収ライナーはＡ及びＢとも同じ構造の発泡スチロールで
あり、厚みが３０〜３５ｍｍのもの。 ・測定法：スネル２０００年規格の衝撃吸収試験であ
り、質量５ｋｇの人頭模型にヘルメットを被せ、そのヘ
ルメットを、所定の衝撃エネルギー量（Ｊ）が作用する
ように、鋼鉄製の半球形の衝撃アンビルにヘルメットを
落下させて、そのときの衝撃加速度（Ｇ）を測定する。
具体的には、１回目３．１２ｍの高さからヘルメットを
落下させて１５０Ｊの衝撃エネルギー量をヘルメットに
与える。２回目２．２２ｍの高さからヘルメットを落下
させて１１０Ｊの衝撃エネルギー量をヘルメットに与え
る。２回とも３００Ｇ以下の値であれば合格とする。 ・試験個所：Ａ及びＢとも左右の両側頭部。 ・試験位置帽体厚み：２．５ｍｍ乃至２．８ｍｍ。
【００２４】
【表１】
【００２５】上記の試験結果から明らかなように、本願
発明の帽体を用いたヘルメットの衝撃吸収性は、２回と
もに３００Ｇ以下の数値が得られた。しかも、本願発明
品の帽体の構造が比較品の帽体と同構造のものでありな
がら、この数値が得られたということは、上記網状体の
存在が衝撃吸収性能の向上をさせる上で大きな効果を有
するということが証明される。つまり、スネル規格に合
格しない比較品の帽体に網状体を介在させただけで、高
い耐衝撃性を備えたヘルメットとなる。したがって、従
来行なわれていたＦＲＰの層を厚くしたりするような構
造とすることなく、高い耐衝撃性を備えた上で更なる軽
量化を実現したヘルメットを構成することができる帽体
の積層構造であることが証明された。
【００２６】この結果については、本願発明における帽
体に介在された伸縮性が少ない素材である網状体が、不
織布相互に食い込んで硬化一体化されて、衝撃による帽
体の伸縮を抑制することによって、帽体の曲げ応力が向
上したものと思われる。そして、帽体の曲げ応力の向上
によって層間剥離の発生が抑制されて衝撃吸収性能が向
上したものと思われる。
【００２７】尚、この試験での衝撃個所を左右の側頭部
とした理由としては、この個所が事故例において最も衝
撃を受ける部分であり、この個所において規格に合格す
る数値が得られることで、他の部位も安全性が確保され
るからである。
【００２８】次に、網目の大きさが上記したものとは異
なる網状体を介在させたヘルメットの衝撃加速度（Ｇ）
を測定した結果を下記の表２に示す。この試験における
ヘルメットの構造は、上記した試験に用いたもの同様の
もので、この試験では右側頭部のみを測定した。表中、
ｍｍ□単位は網目の大きさである。
【００２９】
【表２】
【００３０】以上の試験結果から、網目の大きさが３ｍ
ｍ□〜４０ｍｍ□の範囲においてスネル規格に合格する
数値が得られ、この範囲内の網目の網状体であれば、上
記した表１に示す試験結果と同様に、スネル規格に合格
しないヘルメットに網状体を介在させることで、ヘルメ
ットに必要な耐衝撃性を備えさせることができることが
証明された。
【００３１】衝撃吸収性能の上限、下限を上記試験結果
から推測すると、上限は４５ｍｍ□、下限は２ｍｍ□で
あると思われる。また、衝撃吸収性能にはある程度の余
裕を持たせるとよく、数値的には２００Ｇを超えない程
度が望ましい。この場合、４ｍｍ□以上３５ｍｍ□以内
の網目の網状体を用いると最適であると思われる。ま
た、網目の面積で言えば、４平方ｍｍ乃至２０２５平方
ｍｍの範囲内、望ましくは、１６平方ｍｍ乃至１２２５
平方ｍｍの範囲内であれば、ヘルメットに必要な耐衝撃
性を備えさせることができるので、試験に用いた正方形
の網目以外に、長方形及び三角形を含む多角形や真円
形、楕円形を含む円形でも、同様の効果が期待できる。
さらに、網部の径は、上記試験における衝撃を与えたと
きに切断しない強度を有するものであれば２ｍｍ未満の
ものでもよい。また、重量的に影響を与えない程度であ
れば、２ｍｍを超すものでもよい。すなわち、網目の径
は、衝撃に耐え、且つ重量的に影響を与えない範囲で決
定する。また、試験で用いた網状体はポリプロピレンを
用いた成形品であるが素材については上記した素材にお
いても同様の効果が期待できる。さらに、化学繊維や天
然繊維を撚った糸を用いて網状に織った網状体でも同様
の効果が期待できる。さらに、網状体に代えてフィルム
状シート材に多数の孔部を開孔して構成されるシート状
体としても同様の効果が期待できる。
【００３２】
【発明の効果】本発明は以上説明した通り、補強基材の
積層間に網状体、又は、シート状体が介在された積層構
造の帽体としたことにより、ガラス繊維の量を増やすこ
となく衝撃吸収性能を大幅に向上させたヘルメットを構
成することができる。したがって本発明は、スネル規格
に対応する高い耐衝撃性を確保した上で、ヘルメットの
更なる軽量化を実現できる極めて有用な帽体の積層構造
である。すなわち、軽量でありながら高い安全性を有す
るヘルメットを構成する上で、極めて有効な帽体の積層
構造である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における積層構造の帽体の斜視図であ
り、一部切欠して示す。
【図２】図１の（Ａ）―（Ａ）線拡大断面図である。
【図３】網状体の一部を示す平面図である。
【符号の説明】
１：帽体 ２：網状体 １１：外層 １２：内層 １３：中間層 ２１：網目 ２２：網部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 補強基材の層を二層以上、複数積層し、
    この各層を合成樹脂により一体成型することによって、
    各層の特性が統合されて帽体に必要な機能を発揮するよ
    うにした積層構造において、 帽体の全域、又は、一部における積層の間に、伸縮性が
    少ない線状、又は、繊維状素材により構成される網状体
    を、その表裏が対面する層に沿い、且つこの層に食い込
    んで固定されるように介在させていることを特徴とする
    帽体の積層構造。
  2. 【請求項２】 補強基材の層を二層以上、複数積層し、
    この各層を合成樹脂により一体成型することによって、
    各層の特性が統合されて帽体に必要な機能を発揮するよ
    うにした積層構造において、 帽体の全域、又は、一部における積層の間に、伸縮性が
    少ないクロス状、又は、フィルム状シート材に多数の孔
    部を開孔して構成されるシート状体を、その表裏が対面
    する層に沿い、且つこの層に食い込んで固定されるよう
    に介在させていることを特徴とする帽体の積層構造。
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