JP2021105247A

JP2021105247A - ヘルメット

Info

Publication number: JP2021105247A
Application number: JP2021073802A
Authority: JP
Inventors: 貴之緑川; Takayuki Midorikawa; 信一大月; Shinichi Otsuki; 成根崔; Seikon Sai
Original assignee: Tanizawa Seisakusho Ltd
Current assignee: Tanizawa Seisakusho Ltd
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2021-04-26
Publication date: 2021-07-26
Anticipated expiration: 2038-04-09
Also published as: JP7199734B2; JP2018178351A; JP6883337B2; JP2022179636A; JP2020200579A; JP7133873B2; JP2020200576A; JP2020200577A; JP2020200578A

Abstract

【課題】衝撃吸収性能を低下させることなく外形を小さく且つ軽量とすることができる安全帽を提供する。【解決手段】安全帽１は、帽体２の頭頂部に衝撃が付与されたときから当該衝撃により帽体２が変形するまでの間に、着装体３が帽体２の下動と相対的に上方に伸長して帽体２の頭頂部内面に接近しつつ帽体２の頭頂部に付与された衝撃を緩和する。着装体３は、上方への伸長により着装体３の頭頂部が帽体２の頭頂部内面に対して所定距離まで接近したところで着装体３の伸長を規制する規制部９を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、硬質の帽体と人頭に接する着装体とを備えたヘルメットに関する。

ヘルメットは、帽体と、帽体の内側に設ける着装体とを備えている。帽体は、硬質の合成樹脂材料等で形成されており、人頭を外側から覆って保護する。着装体は、人頭に接して帽体内面との間に隙間を形成するハンモックと、ハンモックの下端側で人頭外周に装着して固定するヘッドバンドとを備えている。ハンモックとヘッドバンドは、何れも帽体に比べて柔軟性のある材料で形成されている（例えば、特許文献１参照）。

帽体の外側上方から人頭の頭頂部に向かう略鉛直方向に衝撃荷重が付与されると、帽体が変形するまでの間にハンモックが伸長し、この時のハンモックの伸びと、帽体の変形とによって衝撃エネルギーが吸収される。

こうした衝撃吸収性能は、日本工業規格（「産業用ヘルメット」ＪＩＳＴ８１３１：２０１５）において性能要件として規定されている。具体的には、ヘルメットを−１０±２℃の環境に４時間以上暴露する低温処理、ヘルメットを５０±２℃の環境に４時間以上暴露する高温処理、及び、ヘルメットを２５±５℃の水中に４時間以上浸漬する浸漬処理を行い、何れの処理後であっても、人頭（模型）に伝達される衝撃力が４．９ｋＮ以下である必要がある。

上記低温処理時においては、衝撃を受けたときの帽体の変形やハンモックの伸びが小さい。一方、上記高温処理時においては、衝撃を受けたときの帽体の変形やハンモックの伸びが大きくなる。このため、従来のヘルメットにおいては、高温処理時と同等の環境を考慮して、ハンモックの頭頂部と帽体の頭頂部内面との間に形成される空隙の垂直方向の距離（以下、内部垂直隙間寸法という）を可能な限り大きく確保して、帽体内でのハンモックの伸長による衝撃エネルギーの吸収を阻害しないようにしている。なお、内部垂直隙間寸法は日本工業規格（「産業用ヘルメット」ＪＩＳＴ８１３１：２０１５）における「内側垂直隙間」に相当する寸法である。

実公昭３３−１２４０号公報

しかし、上記従来のヘルメットは、内部垂直隙間寸法を大きく確保しているため、帽体の外形（主に高さ寸法）が大きい。そのため、ヘルメットの頭頂部が周囲に干渉して着用者の作業等の際の円滑な動きが阻害されるだけでなく、帽体重量も重いので着用者の負担が大きい不都合があった。また、内部垂直隙間寸法を大きく確保していることによりヘルメットの重心位置が高く、着用時にヘルメットが人頭から位置ずれし易く、着用状態での安定感が低い。このため、着用者はヘッドバンドや顎紐等をきつく締めなければならず、装着時に不快感が大きい不都合があった。

上記の点に鑑み、本発明は、衝撃吸収性能を低下させることなく外形を小さく且つ軽量とすることができるヘルメットを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、硬質の帽体と該帽体の内部に設けられて人頭に接する着装体とを備え、前記帽体の頭頂部に衝撃が付与されたときから当該衝撃により前記帽体が変形するまでの間に、前記着装体が前記帽体の下動と相対的に上方に伸長して前記帽体の頭頂部内面に接近しつつ前記帽体の頭頂部に付与された衝撃を緩和するヘルメットにおいて、
前記帽体と前記着装体との間に配設されて、前記着装体の上方への伸長により該着装体の頭頂部が前記帽体の頭頂部内面に対して所定距離まで接近したところで該着装体の伸長を規制する規制部を備え、
前記着装体を日本工業規格Ｔ８１３１：２０１５における人頭模型に密着させたときに人頭模型の頭頂から人頭中心軸に沿って５５mm下方に位置する水平面を基準水平面とし、人頭中心軸と基準水平面とが交わる点を基準点としたとき、
前記頭頂部は、前記基準水平面から上方の部分であり、
前記規制部は、前記基準点から前記基準水平面に対して０°〜上方に７０°の角度範囲内に延びる線が通る位置に設けられると共に、圧縮時の変形量を２mmとするために５００Ｎ以上の荷重が必要となる形状とすることで、該着装体の頭頂部が前記帽体の頭頂部内面に対して前記所定距離まで接近したところで該着装体の伸長を規制して該帽体の変形を促し該帽体の変形により該衝撃のエネルギーを吸収することを特徴とする。

また、本発明において、前記規制部は、前記着装体から前記帽体の内面に向って突出する形状に形成されていることを特徴する。

帽体の外部上方から帽体に衝撃が付与されたとき、着装体が上方に伸長し、帽体の頭頂部内面が人頭の頭頂部に接近する。そして、着装体の頭頂部が帽体の頭頂部内面に対して所定距離まで接近したとき、前記規制部が着装体の伸びを規制する。これにより、着装体は、規制部により規制されるまでの間、衝撃を吸収する。着装体は規制部に規制された後には殆ど伸長しないことにより着装体の上方には着装体が伸びきることを考慮して予め大きな空隙を設けておくことが不要となる。

着装体の伸びが少なく抑えられると、帽体の変形が生じて更に衝撃を吸収する。このように、着装体の伸びを抑えることで、帽体の変形による衝撃の吸収作用を早期に大きく発生させることができる。よって、着装体の頭頂部と帽体の頭頂部内面との間に形成される空隙の垂直方向の距離（内部垂直隙間寸法）を小さくすることができる。

そして、内部垂直隙間寸法を小さくすることができることにより、帽体の外形（特に高さ寸法）を小さくすることができる。これに伴い、ヘルメットの重心位置を低くすることができ、着用時の安定性が向上する。

本発明の前記規制部の一態様として、前記規制部は、前記帽体の頭頂部と前記着装体の頭頂部との間に設けられていることが挙げられる。着装体と帽体との間に形成される空隙のうち、着装体の頭頂部と帽体の頭頂部内面との間の空隙が最も大きい。従って、前記規制部を帽体の頭頂部と着装体の頭頂部との間に設けるようにすれば、規制部の大きさや形状等の設計自由度が高くなり、着装体の上方への伸長を規制する着装体の頭頂部と帽体の頭頂部内面との寸法の設定や、内部垂直隙間寸法の設定が容易となる。

また、本発明の前記規制部の他の態様として、前記着装体を日本工業規格Ｔ８１３１：２０１５における人頭模型に密着させたときに人頭模型の頭頂から人頭中心軸に沿って５５mm下方に位置する水平面を基準水平面とし、人頭中心軸と基準水平面とが交わる点を基準点としたとき、前記頭頂部は、前記基準水平面から上方の部分であり、前記規制部は、前記基準点から前記基準水平面に対して０°〜上方に７０°の角度範囲内に延びる線が通る位置に設けられている。

これによれば、前記規制部が設けられる位置は、着装体の伸長に伴う空隙の変化が比較的小さい位置となる。着装体の伸長に伴う空隙の変化が比較的小さい位置で前記規制部による着装体の伸長の規制を行うことにより、規制部を小さな形状とすることができる。

また、本発明の前記規制部は、前記着装体から前記帽体の内面に向って突出する形状に形成されている。このとき、前記規制部は、前記帽体内面に当接した状態で設けられていてもよく、或いは、前記着装体の上方への伸長により該着装体の頭頂部が前記帽体の頭頂部内面に対して所定距離まで接近したときに前記帽体内面に当接するように設けられていてもよい。

前記規制部を帽体内面に当接した状態で設ける場合には、規制部を帽体内面と着装体との間の隙間寸法と同等の長さに突出させればよいので、規制部の設計を容易とすることができる。

着装体の頭頂部と帽体の頭頂部内面とが所定距離まで接近したときに前記規制部が帽体内面に当接するように構成した場合には、規制部による規制位置が明確となるので、当該規制位置を正確に設定することができる。

また、本発明において、前記規制部は、圧縮時の変形量を２mmとするために５００Ｎ以上の荷重が必要となる形状とされている。

本発明の規制部は、衝撃吸収を目的とするものではなく、帽体と着装体との接近を規制するものである。このため、規制部は、着装体の伸長を確実に規制するための硬さ（圧縮強度）が必要となる。

そこで、本発明者等は、規制部の変形量が２mmになるときの荷重を計測する試験を行った。その結果、５００Ｎ未満の荷重で２mmの変形が生じる場合には、規制部による衝撃吸収作用が生じてしまうことが確認された。これにより、本発明者等は、着装体が帽体に所定距離まで接近したところで着装体の伸長を規制するために好適な規制部は、２mmの変形量を得るために５００Ｎ以上の荷重が必要となる硬さを有するものであることを知見した。

本発明は、この知見に基づくものである。よって、本発明によれば、圧縮時の変形量を２mmとするために５００Ｎ以上の荷重が必要となる形状に規制部を形成することにより、着装体の帽体への接近を確実に規制することができる。

本発明の実施形態のヘルメットの要部を示す説明的斜視図。本実施形態におけるハンモックを展開状態で示す説明的平面図。本実施形態のヘルメットの説明的断面図。本実施形態のヘルメットの作用を従来のヘルメットと比較して示す説明図。

本発明の実施形態として挙げるヘルメット１は、図１に示すように、硬質の帽体２（図中仮想線示）と、帽体２の内部に設けられて人頭に接する着装体３とによって構成される。着装体３は、ハンモック４及びヘッドバンド５を備えている。

ハンモック４は、合成樹脂（例えばポリオレフィン系合成樹脂等）を材料とする射出成形により一体成形されており、人頭に接して人頭と帽体２との間に所定の空隙を形成する。

ヘッドバンド５は、人頭を囲繞して人頭に固定される。ヘッドバンド５の後頭部側には図外のサイズ調節手段が設けられ、サイズ調節手段によって人頭のサイズに合わせてヘッドバンド５の周長が調節できるようになっている。

また、図１及び図２に示すように、ハンモック４は、頭頂部から放射状に延びる複数（本実施形態では４本）の脚部６と、各脚部６の上端を一体に連結する環状の脚部連結部７とを備えている。本実施形態のヘルメット１おいては、脚部連結部７の位置が着装体３の頭頂部となる。脚部６の数は通常４本や８本であるが、帽体２の形状及びヘルメット１の用途に応じて適宜選択可能である。

各脚部６の下端部には、帽体２の下端部内面に設けられている図示しない係止用突起に係脱自在に係止する係止部８が設けられている。また、各脚部６の下端部側縁にはヘッドバンドを連結するためのヘッドバンド連結部６ａが設けられている。

各脚部６は、帽体２の内部から取り外された展開状態では扁平になり、帽体２の内部に組み付けられたとき、人頭に対応するように湾曲する形状となる。このように柔軟性を有する脚部６及び脚部連結部７は、帽体２がその上方から下方に向かう衝撃を受けると伸長してそのときの衝撃を吸収する。

着装体３は、多角筒状（図１示の本実施形態では六角筒状）又は中実の突起形状に形成された規制部９を備えている。規制部９は、帯状の支持部１０を介してハンモック４の各脚部６間に設けられている。これにより、規制部９が帽体２とハンモック４との間に位置するとき、夫々の規制部９は、帽体２の前頭部側、後頭部側、右側頭部側、及び左側頭部側に配設された状態となる。

本実施形態においては、支持部１０の中央部に規制部９を一体に設け、各脚部６間に支持部１０を掛け渡して連結することにより後付けして設けている。規制部９はハンモック４の脚部６と同じ材料で形成してもよいが、規制部９をハンモック４に後付けすることにより、規制部９をハンモック４と異なる材料（エラストマ）で形成することも選択可能となる。

規制部９が設けられる位置について更に詳しく説明すると、図３に示すように、規制部９は、人頭中心軸Ａと基準水平面Ｂとが交わる点を基準点Ｃとしたとき、基準点Ｃから基準水平面Ｂに対して０°〜上方に７０°の位置（仮想線Ｄで示す）の角度範囲Ｅ内に延びる線（後述の線Ｆなど）が通る位置に設けられている。

上記の角度範囲Ｅは、好ましくは、基準水平面に対して上方に２０°〜６０°であるが、より好ましくは基準水平面に対して上方に４０°〜５０°とすることで、規制部９を十分に小さな形状とすることができる。

人頭中心軸Ａは、人頭（日本工業規格Ｔ８１３１：２０１５における人頭模型Ｗ）の中心を通って鉛直方向に延びる仮想線である。基準水平面Ｂは、人頭模型Ｗの頭頂から人頭中心軸Ａに沿って５５mmの距離Ｇを存して下方に位置した水平に広がる仮想面である。

なお、本実施形態における規制部９は、基準水平面Ｂに対して上方に４５度の角度で延びる線Ｆが通る位置に設けられている。なお、本発明において、頭頂部とは、人頭中心軸Ａが通る頭頂のみでなく、基準水平面Ｂから上方の比較的広範囲の部分に相当している。

また、本実施形態では六角筒状（図１参照）とされている規制部９は、圧縮時の変形量を２mmとするために５００Ｎ以上の荷重が必要となる形状となっている。なお、規制部９の変形量は、圧縮試験機を用い、試験速度を１００mm／分として行われた試験による測定値を採用した。

このように構成された本実施形態のヘルメット１の衝撃に対する作用について図４を参照して説明する。図４においては、本実施形態のヘルメット１の作用を下段に示し、比較のために従来のヘルメット１１の作用を上段に示している。

衝撃を受けていない着用状態である「状態１」で、従来のヘルメット１１は、内部垂直隙間寸法Ｈ（帽体１２の頭頂部内面とハンモック１３の頭頂部との間に形成される空隙の垂直方向の距離）が３５〜４５mm必要とされていたが、本実施形態のヘルメット１の内部垂直隙間寸法Ｊは２０〜３０mmとなっている。

次に、帽体２，１２の頂部に衝撃を受けたときの状態を試験用の半球形ストライカ２０を落下させることにより確認すると、次の「状態２」及び「状態３」に示す結果が見られた。

従来のヘルメット１１の「状態２」ではハンモック１３が大きく伸びてハンモック１３の頂部が帽体１２の内面に接近し、更に帽体１２の下縁部側が広がるように変形して衝撃を吸収する。

従来のヘルメット１１においては、打撃点である頭頂部から遠く離れた下端部で帽体１２とハンモック１３とが連結されているために、帽体１２の変形発生が円滑でなく、帽体１２による衝撃エネルギーの吸収が不十分となる。このとき、ハンモック１３の大きな伸びによる帽体１２への接触を防止するために、予め内部垂直隙間寸法Ｈを大きく設定しておく必要がある。

その後、「状態３」のように帽体１２の変形が生じるが、「状態２」で衝撃エネルギーの吸収が不十分であったために「状態３」での帽体１２の変形においては、衝撃エネルギーの吸収が効率よく行われない。

それに対して、本実施形態のヘルメット１は、「状態２」においてハンモック４が大きく伸びる前に規制部９がハンモック４の伸びを規制する。同時に、人頭に対する帽体２の下降も規制されて、ハンモック４の頭頂部と帽体２の頭頂部内面との接近が停止される（或いは接近する動きが極めて低速となる）。

ハンモック４の伸びが規制された状態が維持されたことにより、規制部９が規制している部位で帽体２の変形が進行する。即ち、早期に「状態３」に移行して帽体２が変形する。このとき、帽体２においては、打撃点である頭頂部に比較的近い位置で規制部９により規制されているので、帽体２の変形による衝撃エネルギーの吸収が円滑に行われる。

このように、本実施形態のヘルメット１によれば、ハンモック４に規制部９を設けることにより、ハンモック４の伸びを少なく抑えて、帽体２による衝撃エネルギーの吸収を効率よく発揮させることができる。これにより本実施形態のヘルメット１は帽体２の高さ寸法Ｍを従来のヘルメット１１の帽体１２の高さ寸法Ｎより小さくすることができる。

なお、規制部９は、上述の位置以外に、ハンモック４の頭頂部（例えば、脚部６の上端や、脚部連結部７の上面、又は脚部連結部７の近傍等）に設けてもよい。

また、本実施形態においては、規制部９がハンモック４の伸びを規制していないときには、規制部９の先端が帽体２の内面から空隙を存して離間している。これにより、規制部９は、帽体２の内面に当接したとき（ハンモック４の上方への伸長によりハンモック４の頭頂部が帽体２の頭頂部内面に対して所定距離まで接近したとき）からハンモック４の伸びを規制する。上記所定距離は、ハンモック４の形状や材質、内部垂直隙間寸法Ｊ等から適宜設定され、規制部９の突出寸法を調節することによって設定することができる。

具体例を示すと、ヘルメット１の内部垂直隙間寸法Ｊが２０〜３０mmである場合、規制部９の突出寸法は、１０〜２５mmの範囲で設定するのが好ましく、１５〜２０mmの範囲で設定すればより好ましい。

これ以外に、図示しないが、規制部９は、帽体２が衝撃を受けていない状態で、帽体２
の内面に当接する形状や大きさに形成してもよい。この場合には、規制部９は、帽体２の内面との距離が所定距離になるまでは殆どハンモック４の伸びを規制しないように変形し（潰れ）、ハンモック４の上方への伸長によりハンモック４の頭頂部が帽体２の頭頂部内面に対して所定距離まで接近したときには、規制部９の変形がハンモック４の伸びを規制する。

また、規制部９は、衝撃を吸収する目的で設けられたものではないので、所定以上の硬さ（圧縮強度）を有することが好ましい。規制部９の硬さは形状や材質により適宜設定されるものであるが、具体的には、規制部９は、２mmの変形量を得るために５００Ｎ以上の荷重が必要となる硬さを有していることが好ましい。

規制部９が、５００Ｎ未満の荷重で変形量が２mmとなった場合には、ハンモック４の伸びを十分に規制することができないおそれがあるが、圧縮時の変形量を２mmとするために５００Ｎ以上の荷重が必要となる形状に規制部９を形成することにより、着装体３（ハンモック４）の帽体２への接近を確実に規制することができる。

また、本実施形態においては、規制部９をハンモック４に後付けして設けた例を示したが、規制部９はハンモック４（脚部６、脚部連結部７）に一体成形することで設けてもよい。

また、本実施形態においては、規制部９をハンモック４に設けた例を示したが、規制部９はハンモック４と別体に形成し、帽体２とハンモック４との間に配設（例えば、ハンモック４に載置する、或いは、帽体２の内面に接着して設ける等）してもよい。

１…ヘルメット、２…帽体、３…着装体、４…ハンモック、５…ヘッドバンド、６…脚部、９…規制部、Ａ…人頭中心軸、Ｂ…基準水平面、Ｃ…基準点。

Claims

硬質の帽体と該帽体の内部に設けられて人頭に接する着装体とを備え、前記帽体の頭頂部に衝撃が付与されたときから当該衝撃により前記帽体が変形するまでの間に、前記着装体が前記帽体の下動と相対的に上方に伸長して前記帽体の頭頂部内面に接近しつつ前記帽体の頭頂部に付与された衝撃を緩和するヘルメットにおいて、
前記帽体と前記着装体との間に配設されて、前記着装体の上方への伸長により該着装体の頭頂部が前記帽体の頭頂部内面に対して所定距離まで接近したところで該着装体の伸長を規制する規制部を備え、
前記着装体を日本工業規格Ｔ８１３１：２０１５における人頭模型に密着させたときに人頭模型の頭頂から人頭中心軸に沿って５５mm下方に位置する水平面を基準水平面とし、人頭中心軸と基準水平面とが交わる点を基準点としたとき、
前記頭頂部は、前記基準水平面から上方の部分であり、
前記規制部は、前記基準点から前記基準水平面に対して０°〜上方に７０°の角度範囲内に延びる線が通る位置に設けられると共に、圧縮時の変形量を２mmとするために５００Ｎ以上の荷重が必要となる形状とすることで、該着装体の頭頂部が前記帽体の頭頂部内面に対して前記所定距離まで接近したところで該着装体の伸長を規制して該帽体の変形を促し該帽体の変形により該衝撃のエネルギーを吸収することを特徴とするヘルメット。
前記規制部は、前記着装体から前記帽体の内面に向って突出する形状に形成されていることを特徴する請求項１記載のヘルメット。