JP2022505077A - 衝撃からの保護用ヘルメット - Google Patents

Abstract

一実施形態によれば、本発明は、着用者の頭（１０７）を保護するヘルメット（１００）であって、ヘルメット（１００）が力（１０５）による衝撃を受けたとき、圧縮によって該力の法線方向成分（１０２）を吸収し、力の接線方向成分（１０３）が既定のしきい値を超えたときに破断する（２１１，２１２，５１０，６０１）よう構成された保護層（１０６）を有することを特徴とするヘルメット（１００）に関する。

Description

本発明は、一般に、保護用ヘッドウェアに関する。特に、本発明は、着用者の頭を衝撃から保護するヘルメットに関する。

人が例えばスポーツまたは工業環境において自分の頭に衝撃を受ける危険があるときに外傷を防ぎまたは軽減するために衝撃によって生じるエネルギーを吸収し、それにより脳を保護するためにヘルメットが用いられている。例えば、ヘルメットは、サイクリングをしているとき、スキーをしているとき、アイスホッケーをしているとき、または人が自分の頭が地面に当たる恐れがあるとともに／あるいは人に物体、例えばホッケーパックが当たるような任意他の活動を行っているときに習慣的に用いられている。

ヘルメットは、典型的には、内側パッドとして、衝撃時にエネルギーを吸収する緩衝材料を有する。一般に、外側ケーシングまたは外側シェルが追加の保護、スムーズな空気力学的特性および美的理由のために内側パッドを覆っている。

外側シェルに衝撃を及ぼす力は、現実の状況では、法線方向成分および接線方向成分から成る。次に、これら２つの成分は、内側パッドに伝達される。その結果、法線方向成分は、内側パッドの直線吸収特性および力の大きさに応じて着用者の頭を押すことによって直線衝突を生じさせる。他方、接線方向成分は、方向および同様に力の大きさに応じて頭蓋内の脳の回転運動を生じさせる。

回転衝撃により生じる脳の外傷は、直線衝突によって生じる脳の外傷と比べると異なっており、しかも架橋静脈破裂、急性硬膜下血腫、およびびまん性軸索損傷のように重篤なので、ヘルメットは、これに加わる衝撃力の大きさおよび方向または角度に基づいてヘルメットが各様に応動するような仕方で設計される場合がある。

国際公開第２０１５／０８９６４６（Ａ１）号パンフレットでは、かかるヘルメットは、衝撃力の法線方向および接線方向成分に対して各様に応動するよう構成された内側パッドを有するものとして開示されている。これまで、内側パッドは、衝撃力の接線方向成分に応動して弾性的に変形するコネクタのアレイに連結されたショックアブソーバとして配置された種々の材料から成る複合構造を有する。それにより、ヘルメットの外側シェルは、接線方向成分が着用者の頭にのみ部分的に伝達され、それにより脳の回転に起因した外傷の恐れを減少させるようにショックアブソーバに対して相対運動することができる。しかしながら、ヘルメットが複合構造に起因して組み立てるのが困難であることが欠点である。

別の解決策が米国特許出願公開第２００４／０１６８２４６（Ａ１）号明細書に開示されており、ここでは、衝撃力の接線方向成分は、ヘルメットの互いに異なる場所、例えばヘルメットの先端に配置された硬質破断手段によって吸収される。破断手段は、ヘルメットの外側シェルを内側シェルに剛結しており、そして力の接線方向成分が外側シェルに当たったときに衝撃力をこれら破断手段に案内することによって破断するよう構成されている。しかしながら、外側シェルが衝撃力をこれら破断手段に効率的に導くためには完全に丸くなければならないということが欠点である。さらに、破断手段が外側シェルを内側層に固定的に取り付けているので、一体形の連結状況がこれら固定箇所のところで生じ、それにより特にこれら連結箇所のところで直線衝撃を吸収する能力が減少する。

国際公開第２０１５／０８９６４６（Ａ１）号パンフレット 米国特許出願公開第２００４／０１６８２４６（Ａ１）号明細書

本発明の目的は、上述の欠点を軽減するとともにヘルメットが力によって衝撃を受けたときの脳の回転加速に起因した外傷の恐れを軽減するための改良策を提供することにある。

これは、着用者の頭を保護するヘルメットであって、
‐ヘルメットが力による衝撃を受けたとき、圧縮によって該力の法線方向成分を吸収し、力の接線方向成分が既定のしきい値を超えたときに破断するよう構成された保護層を有することを特徴とするヘルメットによって達成される。

ヘルメットは、例えばサイクリング、スキーまたはアイスホッケーのようなスポーツ活動の際、ヘルメット着用時に着用者の頭を保護する。ヘルメットは、かくして、頭を、特に着用者の脳を外傷から保護するために着用者によって着用される保護具である。

ヘルメットは、保護層をさらに有する。保護層は、着用者の頭を覆い、そして、ヘルメットが用いられるのに適した種類の活動およびヘルメットがこの種の活動に対して提供する快適さの度合いに応じる場合のある、ある特定の厚さを有する。保護層は、その保護特性を制限しないで通気穴をさらに有するのが良い。

保護層は、一方において、かくしてヘルメットがその表面に加わる力によって衝撃を受けたときに衝撃力からの法線方向成分を吸収するよう構成されている。法線方向成分は、表面上の衝撃点のところで頭の重心に向いた方向を有する成分である。この力は、例えば、着用者が転んで自分の頭が地面に当たった場合またはヘルメットに当たる物体、例えばホッケーパックに由来する。次に、衝撃力の法線方向成分は、圧縮によって吸収される。換言すると、保護層は、衝撃力の大きさおよび保護層の弾性率に応じて弾性変形または塑性変形を行うことによって法線方向成分から着用者の頭およびかくして着用者の脳を保護する。換言すると、保護層は、接線方向成分を着用者の頭または追加の弾性またはプラスチック層に伝達せず、主として保護層の破断によって接線方向成分を吸収する。

さらに、衝撃力は、力が湾曲面に衝撃を与え、そしてこれを保護層に伝達する角度に応じて、接線方向成分をさらに含む場合がある。接線方向成分は、かくして、法線方向成分に垂直な衝撃点のところの接線方向成分である。かくして、他方、保護層は、力の接線方向成分が既定のしきい値を超えたときに破断するよう構成されている。換言すると、力の接線方向成分が既定のしきい値を超えると、保護層は、ちぎれまたは破断する。かくして、保護層は、圧縮ではなく破断することによって接線方向成分を吸収する。別の構成では、衝撃力の接線方向成分に由来するエネルギーは、保護層を破断させる。かくして、斜めの衝撃の際、接線方向成分の効果は、接線方向成分が生じさせる荷重分布下において割れにより軽減される。

保護層がその体積全体にわたる除圧によって衝撃力の法線方向成分を吸収するので、硬いこぶ（node）が存在しないことが有利である。硬いこぶは、かかるこぶに力の衝撃が加わったときに着用者の頭に対して有害である。このようにして、着用者の頭が保護され、というのは、圧縮し、それにより着用者の脳への衝撃力の法線方向成分の伝達を制限するのが保護層だからである。

さらに、頭蓋内の脳の回転運動もまた阻止され、というのは、接線方向成分の伝達が破断による接線方向成分の吸収に起因して妨げられるからである。さらに、保護層が破断することができるので、接線方向成分を吸収するその能力は、弾性変形またはそれどころか塑性変形と比較して高い。このように、着用者が地面に転びまたは物体によって叩かれたときに頭蓋内の回転運動または加速が阻止される。さらに、接線方向成分は、ヘルメット層の体積全体にわたって吸収可能であり、かかる接線方向成分は、最初に、この成分を吸収することができる任意他の手段に案内される必要はない。

加うるに、破断は、ヘルメットがそれ以上使用するのに不適切であることが目に見えやすいという別の利点を有する。このように、ヘルメットの保護特性が著しく損なわれあるいはそれどころかなくなったときに着用者がヘルメットを着用し続けるということが阻止される。別の構成では、衝撃力の接線方向成分への反作用としての連続弾性または塑性変形の結果として、特に材料がしばしば曲げられまたは剪断され、そしてこれからの経時的な劣化がその材料の内部に生じるときにヘルメットの保護特性の低下が生じる一方でこれが着用者に見えないままであり、したがってそれ以上の不適当な使用を阻止しない。他方、破断は、すぐに見えるだけでなく、ヘルメットの保護能力がもはや保証できないときにヘルメットがもはや使用されないようにする。

一実施形態によれば、保護層は、吸収および破断を行うよう構成された独立気泡フォームから成る。

保護層は、かくして、直線衝撃を吸収するうえで有効な例えばポリエチレンフォームまたはポリスチレンフォームのような固体構造を備えた軽量材料である。さらに、独立気泡フォームを用いることにより、保護層を効率的かつ経済的な仕方で所望の形態に容易に形作ることができる。加うるに、独立気泡フォームにより、衝撃力の接線方向成分に起因して破断したときに輪郭のくっきりしたまたは鋭利なエッジが生じることがない。換言すると、保護層は、有害なまたは危険な箇所を生じさせないで破断することになる。

独立気泡フォーム材料は、さらに、所望の形状のほかに、通気穴を提供することができる。最後に、たった１種類の材料を用いて保護層を得ることができ、それにより、製作プロセス中にミスを起こすことが少なくなる。

一実施形態によれば、独立気泡フォームは、発泡性ビーズから成る。

保護層は、かくして、例えば圧縮して融着させることができる発泡性ビーズを構成するインモールド発泡ポリスチレンである。次に、互いに異なる特性を備えたビーズの混成物を用いて保護層を製作して保護層の異方性強度特性を達成することができる。次に、他のビーズと比較して密度の低いビーズのところで破断を開始させることができる。このように、他のゾーンと比較してより破断しやすい保護層中のゾーンを選択することができ、その結果、ヘルメットは、これが主として用いられる種類の活動に適合させることができる。追加的にまたはそれと同時に、例えば、チームスポーツにおいてヘルメットの色に基づいて選手を識別する必要がある場合、特定の色のまたはそれどころか様々な色のビーズを美的理由でまたは他の理由で用いることができる。このように、保護層を所望の色でさらに塗装する必要がなく、しかも、保護層を当該色で直接製造することができる。

一実施形態によれば、保護層は、
‐第１の層と、
‐第１の層から延びる突起とを有し、
突起は、既定のしきい値を超えると、第１の層から破断するよう構成されている。

換言すると、第１の層およびこの第１の層から延びる突起は、保護層を形成し、突起は、着用者の脳を衝撃力の接線方向成分が既定のしきい値を超えたときに回転運動または加速に対して保護するために破断するよう構成されるとともに設計されている。さらに、破断を制御することができ、というのは、破断は、層と突起との移行部のところで現れまたは始まるからである。このように、突起の寸法および数により破断特性に対する良好な管理が達成される。

突起をヘルメットが着用されたときに着用者の頭の方へ向けることができる。このようにすると、頭は、これら突起のところで保護層と接触関係をなし、それと同時に、空気が突起相互間を流れることができ、その結果、頭は、激しいスポーツ活動中に低温状態のままで、それと同時に、回転運動または加速に対する保護が保証される。

突起を着用者の頭から遠ざかる方向に向けることもでき、その結果、頭は、第１の層と直接的接触関係をなす。これはまた、例えば、第１の層を介してヘルメットが快適にかつ安全な仕方で頭を覆う一方で、外部において突起が同様に回転運動または加速に対する保護を保証するよう形作られたときに有益である場合がある。

一実施形態によれば、保護層は、突起を覆う第２の層をさらに有する。

第２の層は、突起が着用者の頭から遠ざかる方向に向いたときに外部か、突起が着用者の頭の方へ向いたときに内部かのいずれかの突起を覆うことができる。第１の形態では、突起は、外部状況、例えば雨および／または埃から保護される。同様に、ヘルメットを着用したときに第２の層は着用者の頭を覆うと、第２の層は、スポーツ活動中に汗を吸収するのに適しているといえ、かかる第２の層を後で容易に交換することができ、それにより第１の層の突起を清潔な状態に保つことができる。

一実施形態によれば、第２の層はまた、既定のしきい値を超えると、第２の層から破断するよう構成された突起を有する。

換言すると、回転運動または加速に対する二重の保護が第１の層および第２の層の突起の両方によって提供される。

一実施形態によれば、第１の層の突起と第２の層の突起は、互いに向かい合う。

第１または第２の層が着用者の頭を覆い、他の層、かくして、着用者の頭を覆っていない層がヘルメットの外側に位置する。２つの層相互間の間に突起が存在し、１つの突起が第１の層から延び、１つの突起が第２の層から延びる。第１および第２の層の突起は、着用者の脳を回転運動または加速から保護する。加うるに、このようにすると、第１および第２の層は、互いに対してさらに相対運動することができ、それにより回転運動または加速に対する追加の保護が得られる。さらに、このようにすると、保護層は、製造するのが容易であり、というのは、その突起を備えた第１の層は、その突起を備えた第２の層上に容易に載ることができるからである。

一実施形態では、第１の層と第２の層は、突起によって互いに連結される。

換言すると、互いに向かい合った両方の層から延びる突起は、形態または形状が互いに一致するのが良くかつ突起が反対側の突起と留め具で留められることができ、それにより第１の層と第２の層を連結するような仕方でそれぞれの層上に配置されるのが良い。

有利には、ヘルメットは、２つの部分、すなわち突起を備えた第１の層および同様に突起を備えた第２の層によって組み立てられるのが良く、このことから、一方は、外側層と見なされ、これは外側に向き、一方の層は、内側層と見なされ、これは着用者の頭を覆う層である。この場合、内側層は、全ての形式のヘルメットについて同一であるのが良く、かくして経済的に製造でき、他方、外側層は、内側層上の留め具のためにかつ後で使用される種類の活動に合わされるのが良い。

一実施形態では、第１の層の突起は、第２の層の突起と相互に連係される。

好ましくは、第１の層と第２の層は、突起を介して相互に連係されまたは連結される。この場合、保護層は、全体として第１の層および第２の層が突起と接合されまたは相互連係されたものから成る。突起相互間におよびかくして第１の層と第２の層との間にも、空気または別の気体が存在する場合があり、それにより直線衝撃および回転衝撃に対する保護を可能にする軽量化保護層が得られる。このように、保護層およびかくしてヘルメットは、軽量化ヘルメットが例えばタイムトライアル中のようなパフォーマンスをもたらすのに有益なスポーツ活動に適している。さらに、例えば突起相互間の空間を最小限に減少させることによって保護層の厚さを減少させることができる。さらに、保護層を容易に組み立てることができ、というのは、第１の層の突起を第２の層の突起内に容易にカチッと音を立てて押し込むことができるからである。

２つの層を相互に連係させることによって、固定された連結部を作り、その結果、ヘルメットが例えばアイスホッケーのような活動している間に、動的にかつ強く動く際に用いられた場合に２つの層が互いに連結状態のままであるようになっていることがさらにもう１つの利点である。

一実施形態によれば、突起は、
‐管形突起、
‐ビーム形突起、
‐楕円形または多角形ベースを備えた円錐形突起から成る群から選択された少なくとも１つを含む。

突起は、管、ビーム形物またはバーおよび円錐またはピラミッドのように互いに異なる形状を有することができる。このように、接線方向成分を上回ったときに破断に対する突起のこれらの能力に関して突起の特性を適合させることができる。例えば円錐形突起は、基部および頂点を有し、それにより、その基部からその頂点までのテーパ付きまたは円錐形の形態により特性がその漸変する断面によって長手方向に変化する。それゆえ、頂点は、かくして基部の破断に先立って破断しがちとなる。このように、保護層中の専用スポットをこれらが他のスポットと比較してより迅速に破断するよう選択することができる。さらに、基部は、楕円形であっても良くあるいは円形、三角形、長方形または任意他の多角形であっても良い。他のスポット上において、長手方向にわたって強度を等しくするのが好ましく、それにより管形またはビーム形突起が用いられる。かくして、交互パターンをなす突起が、接線方向成分に由来する応力を保護層の専用の位置に集中させるよう生じるとともに構成されるのが良い。

別の好ましい実施形態では、保護層は、ビーズと第２の粒体の混成物を含む。

変形例として、保護層は、ビーズの混合物の他に、第２の粒体をさらに有しても良い。第２の粒体は、ビーズと比較して異なる組成を有し、これら第２の粒体は、保護層内に配置される。粒体はまた、既定の形状でクラスタとして保護層内に配置されても良い。

一実施形態によれば、保護層は、さらに、破断がビーズと粒体との間の境界部のところで始まるよう構成されている。

粒体を用いることによって、破断が粒体の境界部のところ、かくしてビーズと粒体との間のインターフェースのところで開始されるのが良い。このように、保護層の専用箇所を選択することができ、この場合、粒体は、保護層内に配置され、その結果、これら境界部またはインターフェースのところにおいて、接線方向成分が既定のしきい値を超えると、破断が開始されるようになっている。さらに、このようにすると、破断の開始が好ましい箇所の良好な管理が得られる。

一実施形によれば、ビーズおよび粒体は、約０．５ｍｍ～約５ｍｍ、好ましくは約１ｍｍ～約３ｍｍの直径を有する。

換言すると、ビーズおよび粒体は、ビーズおよび粒体を圧縮して融着させることによって保護層を経済的に製造することができるように同一の直径を有するのが良い。さらに、粒体が等しい直径を有するので、ビーズは、圧縮および融着中、粒体によって損傷を受けることはない。

一実施形態によれば、ビーズは、５０～７０ｍ^-3・ｋｇ、好ましくは６０ｍ^-3・ｋｇの第１の密度を有し、粒体は、９０～１１０ｍ^-3・ｋｇ、好ましくは１００ｍ^-3・ｋｇの第２の密度を有する第２のビーズに一致している。

別の構成では、互いに異なる密度、すなわち、好ましくは６０ｍ^-3・ｋｇの第１の密度および好ましくは１００ｍ^-3・ｋｇの第２の密度を有するビーズの混合物を用いても保護層を組み立てることができる。次に、ビーズの混合物を圧縮して融着させ、それにより保護層が形作られる。

一実施形態によれば、混成物は、第１の密度を有するビーズの２５～７５重量パーセント、好ましくは５０重量パーセントを占める。

この場合、第２の密度を備えたビーズの重量パーセントは、第１の密度を備えたビーズの重量パーセントによって定められる。

次に、添付の図面を参照して幾つかの実施形態について説明する。

本発明の例示の実施形態に係るヘルメットを示す図である。 図１Ａのヘルメットの断面図である。 第１および第２の層ならびに突起を有する本発明の第１の例示の実施形態に係る保護層を示す図である。 突起が破断した状態の図２Ａの保護層を示す図である。 第１および第２の層ならびに突起を有する本発明の第２の例示の実施形態に係る保護層を示す図である。 逆方向に差し向けられた突起を有する図３Ａの例示の実施形態と類似した保護層を示す図である。 第１および第２の層ならびに突起を有する本発明の第３の例示の実施形態に係る保護層を示す図である。 逆方向に差し向けられた突起を有する図４Ａの例示の実施形態と類似した保護層を示す図である。 第１の層および突起を有する本発明の第５の例示の実施形態に係る保護層を示す図である。 突起が破断した状態の図５Ａの保護層を示す図である。 本発明の第６の例示の実施形態に係る保護層を示す図である。 本発明の第６の例示の実施形態に係る保護層を示す図である。

図１Ａは、本発明の例示の実施形態に係るヘルメットを示し、図１Ｂは、このヘルメットの断面図である。ヘルメット１００は、例えばサイクリングまたはスキーのようなスポーツ活動中に着用されるのに適している。ヘルメット１００は着用されると、着用者の頭は、位置１０７内にある。

ヘルメット１００は、活動中に頭へのヘルメット１００の安全着用を保証するよう着用されると、着用者の顎の周りに巻き付け可能な留め具またはバックル１１０を有するのが良い。ヘルメット１００は、外側シェル１０１および通気穴１１１をさらに有するのが良い。外側シェル１０１は、外部状況、例えば風または雨に対する保護層として機能することができ、通気穴は、着用者の頭の温度調節を管理するとともに／あるいは空気力学的および／または美観の理由で機能することができる。さらに理解されるべきこととして、これら機能１１０，１１１は、例示であり、ヘルメットの設計対象でありまたはそれどころかヘルメットの設計対象である種類の活動で様々であって良く、あるいはそれどころかなくても良い。

ヘルメット１００は、保護層１０６を有し、保護層１０６は、図１Ｂでは断面図１２０で示されている。保護層１０６は、外部に設けられた湾曲面１１２を有し、この保護層は、外側シェル１０１によってさらに覆われるのが良い。変形例として、保護層１０６の湾曲面１１２は、それ自体、ヘルメット１００の外側層を構成することができ、このことは、外側シェル１０１が存在しないことを意味している。

活動中、ヘルメット１００は、衝撃力１０５によって示された力によって衝撃を受ける場合がある。この力は、例えば、地面上に転んだことまたは物体で叩かれたことに由来する場合がある。衝撃力１０５の大きさおよび方向は、先験的には知られてはおらず、これらを法線方向成分１０２および接線方向成分１０３から成るベクトル１０５によって表示可能である。ベクトル１０５は、さらに、衝撃点を表す点１０４に向いている。しかしながら、衝撃点はまた、ヘルメット１００の着用者が転ぶ際の表面またはヘルメット１００に当たる物体の形状および寸法に応じて、衝撃領域またはゾーンを構成する場合があることはさらに理解されるべきである。

衝撃力１０５は、図２Ａにさらに示されており、図２Ａは、第１のまたは外側の層２００および第２のまたは内側の層２０１を有する保護層１０６を示している。保護層１０６は、この第１の例示の実施形態では、両方の層２００，２０１から延びかつ層２００，２０１を互いに連結する突起２０２をさらに有する。

力１０５は、保護層から見て外部でかくして、湾曲面１１２のところで保護層１０６に衝撃を及ぼし、その接線方向成分１０３は、保護層１０６の他のゾーンに伝達される。同様に、法線方向成分１０２は、保護層１０６の他のゾーンに同様に伝達される。

変形例として、ヘルメット１００が外側シェル１０１を有する場合、衝撃力１０５は、最初に、外側シェル１０１に衝撃を及ぼし、力１０５は、その後、保護層１０６に伝達される。

法線方向成分１０２は、圧縮を介して保護層１０６によって吸収される。換言すると、保護層１０６が圧縮し、その結果、外側層２００、突起２０２および内側層２０１が圧縮中、互いに近づき、その後、衝撃力１０５がもはや存在しなくなったときに層２００，２０１および突起２０２がこれらの最初の形状に戻ることができまたは保護層１０６の弾性率に関して法線方向成分１０２の大きさに応じて、しかもちぎれずまたは破断しないで、塑性変形可能である。

接線方向成分１０３は、保護層１０６の本体に伝達され、この伝達の仕方は、矢印２１０によって示されている。かくして、矢印２１０は、衝撃力１０５の接線方向成分１０３に起因して、突起２０２および／または内側層２０１に対する外側層２００の相対運動が起こることを示している。

接線方向成分１０３が既定のしきい値を超えると、保護層１０６の突起２０２は、破断するよう構成されている。破断は、かくして、衝撃力１０５の接線方向成分１０３によって開始され、この破断は、衝撃力１０５が保護層１０６に当たる（１０４）角度およびその大きさで決まる。

突起２０２の破断は、破断部２１１および破断部２１２によって示されている。突起２０２は、この第１の例示の実施形態では、管形またはビーム形突起から成る。このために、突起の強度特性は、これらのそれぞれの長手方向全体にわたって等しいままである。このことは、突起は、断面がもはや既定のしきい値に対して耐性がない箇所で破断することになることを意味している。これは、例えば、破断部２１１によって示されているように突起の中間部のところまたは突起２１２によって示されているように端のところに位置する場合がある。この位置は、かくして、衝撃力１０５の作用場所１０４および衝撃力が突起２０２に伝達される（２１０）仕方によって決まることになる。衝撃力１０５の大きさおよび方向に応じて、破断はまた、破断部２１３によって示されているように層２００のところで起こる場合がある。

破断の結果として、外側層２００は、内側層２０１から離される（２０３）。突起の一部分だけが破断されることがさらに起こる場合がある。換言すると、衝撃力１０５、特にその接線方向成分１０３に由来する回転衝撃または加速は、次に、突起の一部分の破断によって吸収され、他方、他の突起は、無傷状態のままである。

突起は、管形またはビーム形の形状と比較して他の形状を取ることも可能である。図３Ａおよび図３Ｂでは、本発明の第２の実施形態が示されており、この第２の例示の実施形態は、円錐形突起３００、例えば円錐形３０２を有する。さらに理解されるべきこととして、円錐は、底辺から頂点まで滑らかにテーパした三次元幾何学的形状であり、この場合、底辺および頂点は、円形であっても良いが、任意他の多角形の形状であっても良い。突起３００は、かくして、例えばピラミッド形から成っていても良い。

円錐形突起３００は、頂点３１１によって示されているようにこれらのそれぞれの頂点によって外側層２００、そしてこれらのそれぞれの底辺、例えば底辺３１０によって内側層２０１に連結されている。この形態は逆であっても良く、図３Ｂの突起３０１によって示されているように、底辺が外側層２００に連結され、頂点が内側層２０１に連結される。

突起３００，３０１のテーパ付き形態に起因して、強度特性は、漸変断面のために変化している。例えば、接線方向成分１０３が伝達されると、これに由来する応力が円錐形突起の頂点のところに集中する場合があり、その結果、破断がこれら頂点のところで開始される。これは、外側層２００のところの破断部３１２および内側層２０１のところの破断部３１３によって示されている。衝撃力１０５の大きさおよび方向に応じて、破断はまた、破断部３１４によって示されているように外側層２００のところで起こる場合がある。

円錐形突起の一様な方向上の構造、例えば、底辺が全て内側層２０１のところに配置された形態３００または頂点が全て内側層２０１のところに配置された形態３０１のほかに、円錐形突起は、突起４００によって図４Ａに示されているように交互のパターンをなして配列されても良い。この第３の実施形態では、テーパ付き形態の方向を変えることができ、この実施形態は、ビーム形および／または管形突起をさらに有することができる。換言すると、突起のパターンは、これが様々な形状、様々な断面および／または構造を有するようになっていても良い。

突起４００の一部が外側層２００からも延びることはでき、他の部分は、内側層２０１から延び、それにより外側層２００と内側層２０１は、突起によって互いに連結される。両方の層２００，２０１の突起は、保護層１０６の第４の例示の実施形態によって図４Ｂに示されているように相互連係されても良い。突起４０１は、突起が反対側の突起と相互連係しまたは留め具で留められるように形作られている。例えば、外側層２００から延びる突起４０３は、内側層２０１から延びる突起４０２と留め具で結合している。その結果、相互連係された突起４０１のパターンは、内側層２０１および外側層２００と一緒になって、保護層１０６を形成している。

第５の例示の実施形態によれば、保護層１０６は、図５Ａおよび図５Ｂに示されているように、突起の延びた１つの層を有しても良い。突起５０２が延びる場所から見て、層５００は、ヘルメット１００の外側層であっても良く、あるいは、かくして着用者の頭１０７が着用時に設けられる内側層であっても良い。

次に、衝撃力１０５は、突起５０２に伝達される（５０３）か、あるいは、突起５０２は、力によって直接的に衝撃が及ぼされる。突起５０２は同様に、衝撃力１０５の接線方向成分１０３が既定のしきい値を超えたときに破断するよう構成されている。これは、図５Ｂの破断５１０によって示されている。

保護層１０６は、第６の実施形態によれば、全体として１つの形状６００を有しても良く、例えば、発泡ビーズおよび粒体６０２を構成するインモールド発泡ポリスチレンから成っていても良い。粒体６０２は、接線方向成分１０３が既定のしきい値を超えたときに破断が粒体６０２の境界部のところで開始されるよう配置されている。この場合、破断の結果として、保護層１０６の長さ全体にわたって破断６０１が生じる場合がある。

図６Ａに示されているような保護層は、粒体６０２が設けられていないが、互いに異なる密度を備えたビーズの混成体を含む全体として１つの形状から成っていても良い。例えば、密度が５０～７０ｍ^-3・ｋｇ、好ましくは６０ｍ^-3・ｋｇのビーズの第１の混成体および密度が９０～１１０ｍ^-3・ｋｇ、好ましくは１００ｍ^-3・ｋｇのビーズの第２の混成体が設けられる。両方の混成体は、次に、均等に、かくして各々が５０重量パーセントに分割されても良く、あるいは、第１の混成体は、２５～７５重量パーセントを有しても良く、これに対し、結果として、第２の混成体は、第１の混成体の重量パーセントによって定められる重量百分率を有する。

特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上述の例示の実施形態の細部には限定されないことおよび本発明をその範囲から逸脱することなく種々の変更および改造を加えて実施できることは当業者には明らかであろう。したがって、上述の実施形態は、あらゆる意味で例示と見なされるべきであって本発明を限定するものではなく、本発明の範囲は、上述の説明ではなく、特許請求の範囲の記載によって定められ、したがって、請求項に記載された発明の意味および均等範囲に属するあらゆる変更は、本発明に含まれる。換言すると、基本的な基礎としての原理の範囲に属し、本質的な属性が本願にクレーム請求されている任意かつ全ての改造例、変形例または均等例を含むことが想定される。さらに、本願の読者によって、原文の用語“comprising”または“comprise”（訳文では、「～を有する」としている場合が多い）は、他の要素またはステップを排除するものではないこと、用語“a”または“an”は、複数を排除しないこと、そして単数形の要素、例えばコンピュータシステム、プロセッサ、または任意の一体形ユニットが特許請求の範囲に記載された幾つかの手段の機能を実行できることはさらに理解されよう。原文請求項に記載されている参照符号は、関連のそれぞれの請求項を限定するものと見なされるべきではない。「第１」、「第２」、「第３」、「ａ」、「ｂ」、「ｃ」などの用語は、本文または特許請求の範囲に用いられた場合、類似の要素またはステップを区別するよう導入され、そして必ずしも場所的なまたは時間的な順序を説明するものではない。同様に、「頂部」、「底部」、「～上」、「～の下」などの用語は、説明の目的のために導入されており、必ずしも、相対位置を示すものではない。理解されるべきこととして、このように用いられた用語は、適切な環境下において互換性があり、本発明の実施形態は、上記において説明しまたは例示した順序または向きとは異なる他の順序、または向きで本発明に従って作用することができる。

Claims (15)

1. 着用者の頭（１０７）を保護するヘルメット（１００）であって、
   ‐前記ヘルメット（１００）が力（１０５）による衝撃を受けたとき、圧縮によって該力の法線方向成分（１０２）を吸収し、前記力の接線方向成分（１０３）が既定のしきい値を超えたときに破断する（２１１，２１２，５１０，６０１）よう構成された保護層（１０６）を有する、ヘルメット（１００）。
2. 前記保護層（１０６）は、前記吸収および前記破断を行うよう構成された独立気泡フォームから成る、請求項１記載のヘルメット（１００）。
3. 前記独立気泡フォームは、発泡性ビーズから成る、請求項２記載のヘルメット（１００）。
4. 前記保護層（１０６）は、
   ‐第１の層（２００，５００）と、
   ‐前記第１の層（２００，５００）から延びる突起（２０２，３００，３０１，４００，４０１，５０２）とを有し、
   前記突起（２０２，３００，３０１，４００，４０１，５０２）は、前記既定のしきい値を超えると、前記第１の層（２００，５００）から破断するよう構成されている、請求項１～３のうちいずれか一に記載のヘルメット（１００）。
5. 前記保護層（１０６）は、
   ‐前記突起（２０２，３００，３０１，４００，４０１）を覆う第２の層（２０１）をさらに有する、請求項４記載のヘルメット（１００）。
6. 第２の層（２０１）はまた、前記既定のしきい値を超えると、前記第２の層（２０１）から破断する（２１１）よう構成された突起（２０２，３００，３０１，４００，４０１）を有する、請求項５記載のヘルメット（１００）。
7. 前記第１の層（２００）の前記突起（２０２，３００，３０１，４００，４０１）と前記第２の層（２０１）の前記突起（２０２，３００，３０１，４００，４０１）は、互いに向かい合っている、請求項６記載のヘルメット（１００）。
8. 前記第１の層（２００）と前記第２の層（２０１）は、前記突起（２０２，３００，３０１，４００，４０１）によって互いに連結されている、請求項５～７のうちいずれか一に記載のヘルメット（１００）。
9. 前記第１の層（２００）の前記突起（２０２，３００，３０１，４００，４０１）は、前記第２の層（２０１）の前記突起と相互に連係されている、請求項７または８記載のヘルメット（１００）。
10. 前記突起（２０２，３００，３０１，４００，４０１，５０２）は、
    ‐管形突起（２０２）、
    ‐ビーム形突起、
    ‐楕円形または多角形ベース（３１０）を備えた円錐形突起（３０２）から成る群から選択された少なくとも１つを含む、請求項５～９のうちいずれか一に記載のヘルメット（１００）。
11. 前記保護層（１０６）は、前記ビーズと第２の粒体の混成物を含む、請求項１～１０のうちいずれか一に記載のヘルメット（１００）。
12. 前記保護層（１０６）は、さらに、前記破断が前記ビーズと前記粒体との間の境界部のところで始まるよう構成されている、請求項１１記載のヘルメット（１００）。
13. 前記ビーズおよび前記粒体は、約０．５ｍｍ～約５ｍｍ、好ましくは約１ｍｍ～約３ｍｍの直径を有する、請求項１１または１２記載のヘルメット（１００）。
14. 前記ビーズは、５０～７０ｍ^-3・ｋｇ、好ましくは６０ｍ^-3・ｋｇの第１の密度を有し、前記粒体は、９０～１１０ｍ^-3・ｋｇ、好ましくは１００ｍ^-3・ｋｇの第２の密度を有する第２のビーズに一致している、請求項１１～１３のうちいずれか一に記載のヘルメット（１００）。
15. 前記混成物は、前記第１の密度を有する前記ビーズの２５～７５重量パーセント、好ましくは５０重量パーセントを占める、請求項１１～１４のうちいずれか一に記載のヘルメット（１００）。

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