JP2018527477A - 衝撃により発生したエネルギーを吸収して散逸させるための複合幾何構造物および前記構造物を備える安全ヘルメット - Google Patents

Abstract

本発明は、互いに隣接し、互いに安定して接続された複数の中空セル（２、２’、２’’）を備える、衝撃により発生したエネルギーを吸収して散逸させるための複合幾何構造物（１）に関する。各セル（２、２’、２’’）上で、セルの、複合幾何構造物（１）の外周縁部（４）の２つの並列領域から始まり、展開する１つまたは複数の円弧要素（３、３’、３’’）が特定され、そのような円弧要素（３、３’、３’’）が、弾性的に変形するように構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、衝撃により発生したエネルギーを吸収して散逸させるための複合幾何構造物に関し、排他的に示すのではなく詳細には、人体を保護するための複合幾何構造物に関する。

本発明はまた、前述の複合幾何構造物を備える安全ヘルメットに関する。

衝撃から人体を保護するために使用する、さまざまなタイプの構造物が、公知である。詳細には、頭部の保護に関しては、一般に以下の３つの要素から構成されたヘルメットが使用される：
−衝撃を受ける外部剛性キャップ；
−前述のキャップ内に収容され、衝撃後に発生したエネルギーを散逸させるのに役立つ、通常はポリスチレンから作られた内層；
−柔らかな材料から作られた、ユーザの頭部のためのハウジング。

自転車乗り、詳細には都市交通で乗っている自転車乗り、スケートをする人、インラインスケートをする人、スケートボードをする人は、主に以下の２つの目的に役立つことができるヘルメットを必要とする：
−衝撃後に発生したエネルギーを効率的に吸収して散逸させる；
−ヘルメットが、使用されていないときに、リュックサックまたはバッグの中に容易にしまうことができるように、スペースをほとんど占有しない。

スペースを節約するために、ジョイントまたはヒンジなどの固定手段によってその後組み立てられる複数の構成要素を備えるキャップが提供された。

一方では、この解決策により、スペースを節約する問題を克服することが可能になるが、他方では、キャップが、互いに直接協働しない、いくつかの部分により形成され、したがって、衝撃があった場合に分離する可能性があるという点で、衝撃があった場合に、ユーザの頭部を保護するヘルメットの機能を、効率的に実現させることができるキャップを、もはや提供しない。

特許出願第ＰＤ２０１２Ａ３３５号明細書の所有者であるＭｒ．Ａｌｅｓｓｉｏ Ａｂｄｏｌａｈｉａｎ氏が、単体を形成するために、互いに接続された不規則な六角形を用いたハニカム構造物を有する外部キャップを備える、折りたたみできる安全ヘルメットを提供することにより、この欠点を克服しようと試みた。

この解決策によれば、キャップが、エラストマーを使用して作られる、好ましくは、熱可塑性ポリウレタンを使用して作られる、さらにより好ましくは、ＴＰＵ−９２Ａ、すなわち、３Ｄ印刷技術または従来の印刷技術によって得られる、ポリウレタンに基づく材料から作られる、不規則な六角形を用いたハニカム構造物を有する。

この場合、前述のヘルメットの試験中に行われた力伝達試験が、衝撃に対する、キャップの良好な耐性を明らかにしたが、ヘルメットのハニカム構造物が、衝撃により発生したエネルギーを散逸させるのに不十分であることが明らかになった。

特許出願第ＰＤ２０１２Ａ３３５号明細書

本発明の目的は、前述の欠点を克服することである。

詳細には、本発明の目的は、一体成形で作られ、衝撃の際に弾性変形可能であり、身体の保護される部分に、より一般的に、構造物により保護される対象物に、衝撃を伝達することなく、衝撃のエネルギーを散逸させるように構成された、衝撃により発生したエネルギーを吸収して散逸させるための構造物を提供することである。

本発明の別の目的が、ユーザが簡単かつ容易に使用することが可能であり、快適に着用することができる可能性がある構造物を提供することである。

前述の目的は、請求項１による、衝撃により発生したエネルギーを吸収して散逸させるための複合幾何構造物により達成される。

上述の目的はまた、請求項７による安全ヘルメットにより達成される。

本発明のさらに詳細な特性について、従属クレームで概要を明らかにする。

有利には、本発明による、単体および複合幾何構造物により、互いに隣接し、接続された、３次元の展開および空洞を用いた、複数の幾何学的要素の並列領域から始まり、展開する、弾性変形可能な円弧要素が存在するために、衝撃により引き起こされたエネルギーを散逸させることが可能になる。これは、衝撃のエネルギーが、ユーザの身体に、またはそのような構造物により保護される対象物に、伝達されることなく行われる。

実際には、衝撃により引き起こされたエネルギーが、空洞の幾何学的要素の下にあり、かつ空洞の幾何学的要素を接続する、円弧要素の変形により吸収される。さらに有利には、本発明による、単体および複合幾何構造物が、フォームラバーとして本発明の目的に役に立つこと以外に、前述の弾性円弧要素が存在するために、本発明による、単体および複合幾何構造物を使用する人の快適さを改善する。

さらに有利には、弾性材料から作られているので、本発明による複合幾何構造物を、内部が中空の楕円形を得るために、容易に折りたたむことができ、それにより、中空の楕円形の中に手袋、キャップなどのような装身具を含むことが可能になる。

基本的に、本発明による複合幾何構造物が、保護のためにもはや使用されなくなると、対象物のための、スペースを節約する入れ物の役割を果たす。

上述の目的および利点が、添付図面を参照して、限定しない例として提供する、本発明の好ましい実施形態の説明から、より明らかになるであろう。

本発明による、衝撃のエネルギーを吸収して散逸させるための複合構造物の不等角投影図を示す。 本発明による、衝撃のエネルギーを吸収して散逸させるための複合構造物の、図１と異なる不等角投影図を示す。 図１の構造物の詳細な図を示す。 図１の構造物の、図３と異なる詳細な図を示す。 本発明による安全ヘルメットに属するキャップの不等角投影図を示す。 本発明による安全ヘルメットに属するキャップの、図５と異なる不等角投影図を示す。 図５のキャップの側面にある締め具ユニットの詳細な分解図を示す。 本発明によるヘルメットの正面図を、折りたたんだ構成で示す。

図１を参照すると、全体が１で示され、隣接し互いに相互接続された複数の中空セル２を備える、衝撃により発生したエネルギーを吸収して散逸させるための複合幾何構造物が示されている。

図１に示す実施形態では、セル２が主に六角形の形状である。図１はまた、八角形の形状をしたいくつかのセル２０が存在することを示す。しかしながら、変形の実施形態（図示せず）によれば、セルはまた、異なる形状を、たとえば、六角形の形状と異なる多角形の形状、または円形の形状さえも有することができる。また、すべて同じ幾何学的形状を有するセル、または互いに異なる幾何学的形状を有するセルを提供することができる。

図１を参照すると、本発明によれば、図２に見える、互いに間隔を置いて配置された複数の円弧要素３が立ち上がる多面体構造物を、各セル２が有する。

詳細には、図２および図３を観察すると、前述の円弧要素３の各々が、各セル２の同じ外周縁部４から始まり、展開する。

有利には、前述の円弧要素３の各々により、その立体構造物のために、衝撃のエネルギーがユーザの頭蓋に至るまで伝達されることなく、衝撃のエネルギーを散逸させることが可能になる。これは、各セル２の円弧要素３が、衝撃の際に弾性変形を受け、変形し、衝撃エネルギーを隣接セルに向けて分散させるという事実により可能になる。

構造物１が実際には、上部に、蜂の巣に類似する、剛性を有するハニカム構造物を有することに注意されたい。

有利には、複合幾何構造物１の上部が、構造物１を損傷することなく衝撃エネルギーを吸収するように、十分な剛性を有する。

基本的に、有利には、図４を参照すると、第１の実質的に剛性を有する領域Ａ、およびより弾性のある材料から作られた第２の領域Ｂが図４の中に特定されるように、複合幾何構造物１が構成される。

第１の領域Ａにより、衝撃エネルギーを吸収することが可能になり、その一方で、第２の領域Ｂが、単一セル２上の衝撃のエネルギーを散逸させるだけではなく、円弧要素３が弾性変形することによって、隣接セルにエネルギーを伝達するのに寄与する。

このようにして、衝撃エネルギーの散逸がかなり増大し、それによって、問題となっているエネルギーが、人の頭蓋に伝達されるのを防止することができるようになる。

詳細には、図３および図４を参照すると、エネルギー散逸効果が、以下が存在するために生じる：
−セル２’の円弧要素との幾何学的連続性を有する、複数の第１の円弧要素３’；
−セル２’’の円弧要素との幾何学的連続性をそれぞれ有する、複数の第２の円弧要素３’’。

基本的に、第１の事例では、エネルギー散逸が、図４に見える展開Ｘと同じ方向を有する円弧要素３’間で生じ、幾何学的連続性が、接続面５により保証される。第２の事例では、実際には、エネルギー散逸が、互いに異なる展開方向を有する円弧要素３’’間で生じる（図３参照）。

図３から特定できるように、第２の事例の場合、衝撃エネルギーの散逸を可能にする面が、実質的にらせん状の展開を有する。

この事実は、有利には、球体の緯度線（たとえば、緯度線Ｘ）に類似する配置により、同じ高さに位置するセル２’の円弧要素３‘間でだけではなく、互いに隣接し、互いに異なる高さに位置する、セル２’およびセル２’’にそれぞれ属する円弧要素３’および３’’の間でも生じるエネルギー散逸に導く。これは、エネルギー散逸が、（構造物１と球体の一部を対照する）異なる平行線に従って展開するセル間でも生じることを意味する。

エネルギー散逸が、異なる平行線の間でも生じるという事実が、衝撃エネルギー散逸効果を増大させる。

さらに、図２で特定できるように、円弧要素３’’が、円弧要素３’が配置される平行線Ｘと異なる平行線Ｘ’に沿って互い違いに配置される。この特徴が、有利には、はるかにより大きな衝撃エネルギー散逸全表面積を有することにつながる。

本発明による複合幾何構造物はまた、たとえば、背中、膝、腕などのような、人体の他の部分を保護するために適用してもよいことに注意されたい。

また有利には、本発明による複合幾何構造物はまた、一般に、たとえば、コンピュータモニタなどの対象物に影響を及ぼす衝撃から保護するために使用することができることに注意されたい。

ここで、サイクリング、スケート、およびスケートボード乗りでの、構造物１の使用法に戻ると、構造物１が、（図８で全体が見える）安全ヘルメット１０の一部であってもよく、ヘルメット１０のキャップ１１の中に収容されてもよい。

この場合、図５，図６、および図８で特定できるように、ヘルメット１０のキャップ１１が、複数の開口部１２を具備する。

有利には、開口部１２が、安全ヘルメット１０の良好な換気を可能にする。

また、開口部１２の各々で、複合構造物１のセル２が突出するように、キャップ１１が、その中に複合構造物１を受け入れる。

図５および図６は、ヘルメットが、側面に２つの締め具ユニット１３を有することを示す。

図７で詳細に識別できるように、各側面の締め具ユニット１３が、以下を備える：
−有利には、衝撃エネルギーを吸収するのに役立つ、発泡ポロン（ｐｏｒｏｎ）から作られた２つの要素１８；
−雌雄結合に従って２つずつ相互に結合した、４つのベルクロ（Ｖｅｌｃｒｏ）（登録商標）要素１４、１４’；
−中央の要素１５が固定されているが、その一方で、２つの側面の要素１６が可動性のある３つの要素。

図７はまた、締め具ユニット１３全体を一緒に保持するのに役立つストリップ１７を示し、ストリップ１７が、ユーザの頭部にヘルメットを留めて保持するように、ユーザの下顎の下で滑るストラップ（図では見えない）に固定されるのに適していることを示す。

各締め具ユニット１３が、以下のように動作する。

ユーザが自分のヘルメットを使用し終わり、自分のリュックサックまたはバッグの中に入れたいとき、ヘルメットを折りたたむ。

折りたたむとき、ポロンから作られた要素１８が、互いに対して重ね合わさるまで、折りたたまれて、Ｖ字形を形成する。

ポロン要素１８が、ベルクロ（登録商標）要素１４と一体化していることを考慮すると、第１のポロン要素１８が折りたたまれるとき、同じくベルクロ（登録商標）要素１４を折りたたませて、Ｖ字形を形成する。

ベルクロ（登録商標）要素１４が、ベルクロ（登録商標）要素１４’に結合していることを考慮すると、ベルクロ（登録商標）要素１４が折りたたまれるとき、同じくベルクロ（登録商標）要素１４’を折りたたませて、Ｖ字形を形成する。

最後に、ベルクロ（登録商標）要素１４’が、側面の要素１６と一体化していることを考慮すると、側面の要素１６もまた折りたたまれて、Ｖ字形を形成し、その一方で、中央の要素１５が固定したままである。

有利には、中央の要素１５が、２つの目的にかなう：
−２つのポロン要素１８間の分離線１９により表される折り線を覆う；
−上述の下顎の下にあるストラップが滑る部分を形成する。

２つの締め具ユニット１３を折りたたむことにより、有利には、キャップ１１を折りたたむことが可能になる。同様に、キャップ１１の中に含まれる複合構造物１もまた、その円弧要素３が適切に弾性変形するために、折りたたむことができる。

キャップ１１と、その中に含まれる複合幾何構造物１の両方を折りたたむことにより、図８に見える、ラグビーボールに実質的に類似する、楕円形の形状をした構成を得ることができるようになる。

明らかに、たとえば、車両内の子供用安全ベルトのために使用される締め具ユニットに類似する、３地点締め具ユニットを提供する、本発明によるヘルメットの、締め具ユニットの変形実施形態（図示せず）が提供されてもよい。

図に例示する外部キャップ１１が、複合幾何構造物１の輪郭に追従する形状を有するにもかかわらず、図に例示しない変形の実施形態によれば、外部キャップ１１が、構造物１の輪郭に追従しない異なった形状を有することができることに注意されたい。たとえば、外部キャップが、従来の形状を有することができる、または一般に、折りたたむことができる幾何形状を有する、任意の形状をとることができる。

本発明による複合幾何構造物の折りたたみが、一般に発泡ポリウレタンから、詳細にはＴＰＵから構成される弾性材料により可能になる。

詳細には、弾性的に変換する円弧要素の立体構造により、内部の中空な楕円形を得るまで、このタイプの折りたたみが可能になる。有利には、中空の楕円形の形状をした構成により、ユーザが、このように折りたたまれたヘルメットを、対象物の容器として、たとえば、メガネ、手袋などの容器として使用し、かつヘルメットをリュックサックまたはバッグの中にしまうことが可能になる。

最後に、このようにして得た、楕円形の形状をした構造物を、適切なストリップまたは類似の手段を使用して、閉じてもよい。

有利には、ヘルメットのキャップは、簡単な分離器具、たとえば、押しボタンまたは類似の手段を用いて、ヘルメットから容易に取り外すことができ、したがって、ユーザが好むように、交換可能な要素になる。

キャップは、一般に塑性物質、ＡＢＳ、または任意の類似の材料から作られる。

それ自体公知のタイプの、そのような製法が、特殊な樹脂の層を堆積させることによる成型によって複合構造物のモデルを作成する、特殊なステレオリソグラフィ機械を使用する。

上記の観点から、本発明による、複合幾何構造物および安全ヘルメットが、事前設定した目的を達成する。

詳細には、衝撃により引き起こされたエネルギーを吸収して散逸させることができる複合幾何構造物を達成するという目的が達成された。さらに、円弧要素を伴う下側の領域が、ユーザの頭部と接触したときに、その領域で構造物をより柔軟に支持することを可能にするという点で、ユーザにとって着用しやすく、快適な構造物を達成するという目的が達成された。

有利には、複合幾何構造物の下側の領域を形成する円弧要素が、１方向だけではなく複数の方向でエネルギーの散逸を可能にするという点で、衝撃エネルギーの散逸が、従来技術に対してかなり増強される。

このようにして、エネルギー散逸効果が増大し、本発明による複合構造物の、はるかに大きな全表面積に沿って分散し、これはすべて、衝撃エネルギーをユーザの頭蓋に伝達することなく、したがって、致命的な事故からユーザを保護する。

さらに有利には、本発明による複合幾何構造物はまた、人体の他の部分に適用可能であり、たとえば、対象物を覆うために使用することができる。

さらに有利には、本発明による、複合幾何構造物およびヘルメットが、さまざまな衝突試験を受けて合格し、その結果、ＵＮＩ−１０７８規格に適合する。

さらに、本発明による複合幾何構造物は、衝撃に対して引き続き数回使用することができ、したがってまた、１回しか使用することができない、ポリスチレンから作られた、通常の吸収構造物の欠点を克服する。

さらに、本発明による、複合幾何構造物およびヘルメットを折りたたむことにより、円弧要素の弾性変形能のために、ヘルメットを容易に持ち運ぶことが可能になり、ヘルメットを利用した後に、ユーザにとって全体寸法がかなり低減する。

最後に、使用して折りたたむと、本発明による安全ヘルメットを、対象物を保持するための容器として使用することができる。

Claims (10)

1. 互いに隣接し、互いに安定して接続された複数の中空セル（２、２’、２’’）を備える、衝撃により発生したエネルギーを吸収して散逸させるための複合幾何構造物（１）であって、各セル（２、２’、２’’）上で、前記セルの同じ外周縁部（４）の２つの並列領域から始まり、展開する、少なくとも１つの円弧要素（３、３’、３’’）が特定され、前記少なくとも１つの円弧要素（３、３’、３’’）が、弾性的に変形するように構成される複合幾何構造物（１）であって、各セル（２、２’、２’’）が多面体の形状であることを特徴とする複合幾何構造物（１）。
2. 各セル（２、２’、２’’）が、断面が多角形の形状であることを特徴とする、請求項１に記載の複合幾何構造物（１）。
3. 各セル（２、２’、２’’）が、断面が六角形の形状であることを特徴とする、請求項１に記載の複合幾何構造物（１）。
4. 各セル（２、２’、２’’）が、断面が円形の形状であることを特徴とする、請求項１に記載の複合幾何構造物（１）。
5. 各円弧要素（３）が、接続面（５）によって前記隣接セルの前記円弧要素との幾何学的連続性を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の複合幾何構造物（１）。
6. 各円弧要素（３’’）が、互いに異なる展開線を有する各前記隣接セルの前記円弧要素との幾何学的連続性をさらに有することを特徴とする、請求項５に記載の複合幾何構造物（１）。
7. −外部キャップ（１１）と、
   −前記キャップの中に収容され、衝撃により発生したエネルギーを吸収して散逸させるように構成された複合幾何構造物（１）と
   を備える安全ヘルメット（１０）であって、
   前記複合構造物が、請求項１〜６のいずれか一項によって得られることを特徴とする安全ヘルメット（１０）。
8. 前記キャップ（１１）に束縛された少なくとも１つの留め具ユニット（１３）をさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載の安全ヘルメット（１０）。
9. 前記少なくとも１つの留め具ユニット（１３）の中に、
   −折りたたむことができるように構成された１つまたは複数の衝撃吸収要素（１８）、
   −互いに結合し、前記衝撃吸収要素（１８）と一体化した、１つまたは複数のベルクロ（Ｖｅｌｃｒｏ）（登録商標）要素（１４、１４’）
   が存在することを特徴とする、請求項８に記載の安全ヘルメット（１３）。
10. 前記１つまたは複数の衝撃吸収要素（１８）が、ポロン（ｐｏｒｏｎ）から作られることを特徴とする、請求項９に記載の安全ヘルメット（１０）。

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