JP2006009227A - Two-layer type shock cushioning safety hat - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、乗車用安全ヘルメットの構造に関する。 The present invention relates to a structure of a riding safety helmet.
二輪車の乗員や建設現場の作業員の頭部を事故の衝撃から保護するために、ヘルメット着用が法規制で義務づけされている。特に二輪車は事故率が高く、衝突後も走行速度による慣性で路上に投げ出された乗員が、路面あるいは衝突相手物に激突して致命的な傷害を頭部および頸部に受けることが多い。このため多くのヘルメットは衝撃に対して堅固な帽体で頭部を保護するとともに、この堅固な帽体から頭部への衝撃伝達を緩和するために、帽体内側に緩衝材を組み込むのが通例である。(例えば特許文献1.2.3.4)
以上の文献および日本、諸外国での市販品はいずれも緩衝材を堅い帽体の内側に組み込むものであり、帽体の外側に組み込むものは見当たらない。To protect the heads of motorcycle occupants and construction site workers from the impact of accidents, wearing helmets is required by law. In particular, motorcycles have a high accident rate, and even after a collision, an occupant thrown out on the road due to inertia due to traveling speed often collides with a road surface or a collision object and suffers fatal injury to the head and neck. For this reason, many helmets protect the head with a strong cap body against impact, and in order to reduce the shock transmission from the rigid cap body to the head, it is necessary to incorporate a cushioning material inside the cap body. It is customary. (For example, Patent Document 1.2.3.4)
All of the above-mentioned documents and commercial products in Japan and other countries are ones in which a cushioning material is incorporated inside a hard cap body, and there are no ones incorporated in the outside of the cap body.
これらのヘルメットの衝撃吸収構造は、ほぼ面垂直の衝撃入力方向の加速度緩和である。またJIS T 1833「乗車用安全帽」に見られるごとく、衝撃吸収性の試験も面垂直の加速度発生を想定している。衝撃吸収性の評価では、規定の試験法によりヘルメットの最大加速度を計測可能であり、あるレベル以上の加速度の大きさと継続時間から人体脳部への損傷度を数字として評価するHIC指数が用いられているが、いずれも頭部単体への面垂直の加速度入力を想定したものである。頭部を載せる頸部および胴体との組み合わせ試験、回転ねじり試験は考慮されていない。 The shock absorbing structure of these helmets is acceleration relaxation in the direction of impact input that is substantially perpendicular to the plane. Further, as seen in JIS T1833 “Safety cap for riding”, the shock absorption test also assumes the occurrence of vertical acceleration. In the impact absorption evaluation, the maximum acceleration of the helmet can be measured by a prescribed test method, and the HIC index is used to evaluate the degree of damage to the human brain as a number from the magnitude and duration of acceleration above a certain level. However, both are assumed to input acceleration perpendicular to the surface of the head alone. The combination test with the neck and the body on which the head is placed and the rotational torsion test are not considered.
しかしながら建設現場のごとく、停止状態で運動慣性を有さないヘルメット着用者の落下物事故とは異なり、ほとんどの重大事故は二輪車の走行時に発生している。衝突により急減速、あるいは転倒した二輪車から投げ出された乗員は、多くの場合は進行方向に慣性速度を持ったまま路面に落下激突し、路面上を滑って行く。ヘルメットごと頸部に支えられた頭部は、路面に真っ先に激突することになるが、図1に示すごとく、慣性で前方へ進む乗員の頭部に作用する衝撃は、落下による路面からの反力と進行方向の路面摩擦力との合成力であり、ヘルメットに面垂直ではなく、斜めに角度を持って入力する。路面に接触したヘルメット外周は路面との摩擦による回転力を受けることになる。この回転力は頭部ではなく、頭部を支える頸部へ作用する。従来のヘルメット構造では頭部への面垂直の衝撃は緩和できるが、人間頭部およびヘルメットの水平断面が長頭形であるために回転方向の拘束力が強いこと、また速度を持った路面衝突と摩擦による頸部への回転力を緩和する方策がないこと、左右への動きが滑らかな頸部は外部からの回転ねじりトルクに対する抵抗力が非常に小さいことから、保護されていない頸部へのねじりが事故の傷害度を重大なものにし、致命的な結果を導いている。米国で1967年1月に発効したヘルメット着用義務付け(FMVSS218)以降、頭部傷害を原因とする死亡事故が減った一方で、頸部傷害を原因とする死亡事故が激増したことが報告されている。 However, unlike a construction site, unlike a fallen object accident involving a helmet wearer who has no motion inertia in a stationary state, most serious accidents occur when a motorcycle is running. In many cases, an occupant thrown out of a motorcycle that suddenly decelerates or falls due to a collision falls and crashes on the road surface with an inertial velocity in the traveling direction, and slides on the road surface. The head supported by the neck along with the helmet will clash first on the road surface, but as shown in FIG. 1, the impact acting on the head of the occupant moving forward due to inertia is the reaction from the road surface due to the fall. It is the combined force of the force and the road friction force in the direction of travel, and is input with an angle at an angle, not perpendicular to the helmet. The outer periphery of the helmet in contact with the road surface receives a rotational force due to friction with the road surface. This rotational force acts not on the head but on the neck that supports the head. The conventional helmet structure can mitigate the impact perpendicular to the head, but the horizontal cross section of the human head and helmet has a long head shape, so the rotational force is strong and the road surface collides with speed. Because there is no way to relieve the rotational force on the neck due to friction, and the neck that moves smoothly to the left and right has a very low resistance to external rotational torsional torque. The torsion of the accident makes the seriousness of the accident serious and has fatal consequences. It has been reported that the number of fatal accidents due to cervical injuries has increased dramatically while the number of fatal accidents due to head injuries has decreased since the mandatory wearing of helmets (FMVSS 218), which took effect in January 1967 in the United States. .
さらに見過ごせないのは、ヘルメット着用が衝突の状況によっては、かえって傷害度を高めていることである。ヘルメットが人体頭部よりもかなり大きいために衝突相手物との距離が減少し、衝突あるいは接触頻度を増大させている。成人男子の頭部直径は18〜20cmであるのに対し、ヘルメットの直径は約28cmである。相手物との距離が4cm以上も減って接触頻度が増大している。また頭部中心軸からヘルメット外周入力点までの半径が大きくなる結果、頭部を経由して頸部に加わるねじりトルクは、単純計算で非着用時に比べて約45%増大する。ヘルメット着用により頭部へ垂直に入力する直接衝撃は緩和されるが、頸部へのねじり衝撃はかえって増大することになる。ヘルメット着用による頭部の衝撃緩和と頸部の衝撃増大がトレードオフの関係にあることが、米国(例:ミズーリー州立ABATEによる“モーターサイクリストのヘルメット着用義務づけの結果調査報告”)およびその他諸国での二輪車事故調査で報告されている。 What can't be overlooked is that wearing a helmet increases the degree of injury depending on the situation of the collision. Since the helmet is considerably larger than the human head, the distance to the collision partner decreases, and the collision or contact frequency increases. The head diameter of an adult male is 18-20 cm, whereas the diameter of a helmet is about 28 cm. The distance to the opponent has decreased by 4 cm or more, and the contact frequency has increased. Further, as a result of an increase in the radius from the head central axis to the helmet outer periphery input point, the torsional torque applied to the neck via the head increases by about 45% compared to when not worn by simple calculation. Wearing a helmet alleviates the direct impact that is input vertically to the head, but the torsional impact on the neck is rather increased. There is a trade-off between the reduction of head impact and increased neck impact due to helmet wearing in the United States (eg, “Report on the results of mandatory motorcyclists wearing helmets by Missouri State ABAT”) and other countries. Reported in a motorcycle accident investigation.
課題は事故時において、ヘルメットの面垂直衝撃緩和性を損なわずに、ヘルメットを経て乗員頸部に加わる回転ねじり衝撃を緩和することである。 The problem is to reduce the rotational torsional impact applied to the occupant's neck through the helmet without damaging the surface vertical impact mitigation of the helmet in the event of an accident.
投げ出されて落下した乗員頭部と路面あるいは衝突相手物との最初の衝突時が最も落下速度および進行方向速度が大きく、頸部に加わる回転ねじりエネルギーが最大であり、これの緩和如何が致命度を左右する。この課題を解決するために取った手段は、従来型安全帽体すなわちヘルメットの外側に、樹脂製の外被帽体を隙間なく装着し、衝撃を受けるとこの外被帽体が回転ねじりモーメントによって脱落するようにしたことである。これにより、加えられた回転ねじり衝撃が頸部に伝達されるのを緩和する。 When the first collision of the occupant's head thrown and dropped with the road surface or the collision object is the highest, the velocity of falling and the direction of travel is the greatest, and the rotational torsional energy applied to the neck is the maximum. Influences. The means taken to solve this problem is that a conventional outer cap body, that is, a helmet body made of resin is mounted on the outer side of the helmet without any gap, and when an impact is applied, the outer cap body is caused by a rotational torsional moment. It was to drop out. This mitigates transmission of the applied rotational torsional impact to the neck.
すなわち、内側帽体と外被帽体の衝撃吸収方向を分離し、内側帽体は主として面垂直の衝撃加速度を従来型の構造で吸収、緩和し、外被帽体は外周方向の衝撃加速度および路面擦過による衝撃、摩擦力を受けて変形あるいは脱落することにより、頸部に加わる回転ねじり衝撃のピーク値を緩和するものである。 That is, the shock absorption direction of the inner cap body and the outer cap body is separated, and the inner cap body absorbs and relaxes mainly the vertical surface impact acceleration by the conventional structure, and the outer cap body absorbs and reduces the impact acceleration in the outer circumferential direction. The peak value of the rotational torsional impact applied to the neck is relieved by receiving deformation or dropping upon receiving impact or frictional force due to road surface abrasion.
投げ出された乗員頭部および頸部への衝撃最大値は、落下速度および進行方向速度の最も大きい場合、すなわち路面との第一衝突により発生する。それ以降は全身の路面摩擦で慣性速度エネルギーを吸収し、路面と帽体との再衝突速度も大きく減少しているので、第一衝突で弾かれた後の第二衝突以降においては、頸部へのねじりトルクは大きく減少している。従い、第一衝突の際に効果的な衝撃吸収、緩和を行うことが重要である。また、外被帽体自体もやや軟質のプラスチック製であれば効果的で、面垂直の衝撃入力を緩和する効果を有する。内側帽体に衝撃加速度を伝達するに際して、外被帽体自体の厚さ圧縮と変形によるエネルギー吸収があり、また内側帽体の外形に隙間なく被さる構造によって衝撃荷重を分散するので、頭部への加速度を緩和する。外被帽体自体の重量増が懸念されるが、厚さ数mm程度のものであり、発泡成形などの軽量材料も使用できるので、これによる影響は小さい。 The maximum impact value on the head and neck of the occupant thrown out is generated when the fall speed and the traveling direction speed are the highest, that is, by the first collision with the road surface. After that, the inertial velocity energy is absorbed by the road friction of the whole body, and the re-collision speed between the road surface and the cap body is also greatly reduced. Therefore, after the second collision after the first collision, the neck The torsional torque is greatly reduced. Therefore, it is important to perform effective shock absorption and mitigation during the first collision. In addition, it is effective if the jacket itself is made of a slightly soft plastic, and has an effect of relaxing the impact input perpendicular to the surface. When transmitting the impact acceleration to the inner cap body, there is energy absorption due to thickness compression and deformation of the outer cap body itself, and the impact load is distributed by the structure that covers the outer shape of the inner cap body without gaps, so to the head Reduce the acceleration of Although there is a concern about an increase in the weight of the outer cap body itself, the thickness is about several millimeters, and a lightweight material such as foam molding can be used, so the influence of this is small.
本発明による二重構造の帽体を用いれば、従来は保護の難しかった路面衝突による頸部のねじれを大きく低減し、致命的な頸椎および脊椎の損傷を緩和することができる。特に成長途上の青少年および華奢な体格の女性には大きな安全効果を有する。また、自転車用、スポーツ用など動きの激しい運動に用いるヘルメットにも利用でき、安全性を高めることができる。 By using the double-structured cap body according to the present invention, it is possible to greatly reduce the torsion of the neck due to a road surface collision, which has been difficult to protect in the past, and to alleviate fatal cervical vertebra and spine damage. It has great safety benefits, especially for growing youth and delicate women. In addition, it can be used for helmets used for intense exercise such as bicycles and sports, and safety can be improved.
また、急病人の発生や歩行困難になった人に遭遇した場合、緊急避難の目的で外被帽体を取り外してこれらの人に貸与し、病院への短距離輸送に用立てることが考えられる。ただしあごひも装着などの安全要件を満たす必要がある。 In addition, when encountering a suddenly ill person or a person who has difficulty walking, it may be possible to remove the outer cap body for the purpose of emergency evacuation and lend it to these persons for short-distance transportation to a hospital. . However, it is necessary to satisfy safety requirements such as wearing a chin strap.
本発明は、面垂直方向および外周方向の加速度を効果的に分離し、衝撃を緩和するものであるが、内側帽体は従来の安全構造ヘルメットを使用することができる。外被帽体は、やや軟質の樹脂成型品で、内側帽体に隙間なく被さる形状とし、外側から押し込んで装着する構造である。風当たり、振動などで緩まないことが必要で、寸法関係は若干の締まり嵌めとする。開口部下端に両手をかけて左右に拡げれば、脱着することができる。
本発明の実施例について図2の側面図および図3の断面図により説明する。図2のヘルメットは、帽体本体及び内部の緩衝ライナー、バイザー、あごひもなど基本構造は従来の安全型であれば良い。内側帽体本体は硬質の樹脂製帽体で、本発明では内側帽体1となる。この内側帽体1の外側に隙間なく、弾力性のある樹脂製外被帽体2が装着されている。内側帽体1の外形を基本形として外被帽体2を成形しているので、若干の締まり代を与えることにより、隙間なく装着することができる。内側帽体1の内部には緩衝ライナー3が組み込まれている。外被帽体2の左右側面には、内側帽体に保持係留するために留め孔2aがそれぞれ明けられている。対応するこの内側には内側帽体1の突起状の留め具1aが留め孔2aに嵌り込むように成形され、脱け留めアンカーの役割を果たしている。この突起状留め具1aと留め孔2aの嵌り具合と、外被帽体2の内向き締まりによる保持力の度合いは、衝突時の衝撃力による各帽体の変形、外被帽体の脱落の程度と、エネルギー吸収量の最適値と、各帽体の材料特性を勘案して決められる。内外の帽体同士を係留する留め具および留め孔の構造は、走行時の風圧による脱落を防止できるものであれば良く、帽体同士のきつめの側面嵌め合い、ナイロンファスナー、段差による引っかけなどでも目的を達し得る。バイザーの留めピン孔1c、あごひもの留めピン孔1bは通常の構造で良い。外被帽体の外周に設けたスリット2bは、外被帽体と内側帽体との間に隙間が生じた場合に、この隙間内の空気を外周気流の負圧で排出して両者を密着させる。Although the present invention effectively separates the acceleration in the direction perpendicular to the surface and the outer peripheral direction and reduces the impact, a conventional safety structure helmet can be used for the inner cap body. The outer cap body is a slightly soft resin molded product that has a shape that covers the inner cap body without any gaps, and is pushed in from the outside. It is necessary not to loosen due to wind or vibration, and the dimensional relationship is a slight interference fit. If both hands are applied to the lower end of the opening and spread to the left and right, it can be detached.
An embodiment of the present invention will be described with reference to a side view of FIG. 2 and a cross-sectional view of FIG. The basic structure of the helmet shown in FIG. 2 such as the cap body and the internal buffer liner, visor, chin strap, etc. may be a conventional safety type. The inner cap body is a hard resin cap body, which is the inner cap body 1 in the present invention. An elastic
1. ヘルメットの内側帽体
1a.内側帽体左右側面の突起状の留め具
1b.あごひも留めピンの孔
1c.バイザー留めピンの孔
2. ヘルメットの外被帽体
2a.外被帽体左右側面の留め孔
2b.空気抜きスリット
3. 緩衝ライナー1. Inner cap body 1a. Protruding fasteners 1b. Chin strap pin hole 1c. 1. Visor retaining pin
Claims (1)
Priority Applications (1)
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2004
- 2004-06-28 JP JP2004217987A patent/JP2006009227A/en active Pending
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