JP3106273U - Two-piece shock relief safety cap - Google Patents
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Abstract
【課題】 二輪車事故時に、投げ出された乗員と路面あるいは衝突相手物による乗員頸部へのねじり衝撃を緩和する。
【解決手段】 ヘルメットと路面との摩擦による頸部のねじりを緩和するため、ヘルメットの安全機能を内側帽体と外被帽体に分離し、内側帽体は主として面垂直の衝撃荷重を吸収緩和し、内側帽体に隙間なく被さる外被帽体は路面等の衝撃および摩擦による回転トルクを外被帽体の変形、あるいは脱落により吸収緩和する。
【選択図】 図2PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a torsional impact on an occupant's neck caused by a thrown occupant and a road surface or a collision object in a motorcycle accident.
SOLUTION: The safety function of the helmet is separated into an inner cap body and an outer cap body in order to alleviate the torsion of the neck due to friction between the helmet and the road surface, and the inner cap body absorbs and reduces mainly an impact load perpendicular to the plane. However, the outer cap that covers the inner cap without any gap absorbs and reduces the rotational torque due to the impact and friction of the road surface or the like by deforming or falling off the outer cap.
[Selection] Figure 2
Description
この考案は、乗車用安全ヘルメットの構造に関する。 This invention relates to the 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, helmets are required by law. In particular, motorcycles have a high accident rate. Even after a collision, an occupant thrown onto the road due to inertia due to the traveling speed often hits the road surface or a collision object and suffers fatal injury to the head and neck. For this reason, most helmets protect the head with a hard hat against impact, and incorporate cushioning inside the hat to reduce the transmission of shock from this hard hat to the head. It is customary. (For example, Patent Document 1.2.3.4)
The above-mentioned literature and the commercially available products in Japan and other countries all incorporate the cushioning material inside the hard cap body, and there is no article that incorporates the cushioning material outside 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 to reduce acceleration in the direction of a shock input substantially perpendicular to the plane. Further, as seen in JIS T 1833 "Safety cap for riding", the shock absorption test also assumes generation of acceleration perpendicular to the plane. In the evaluation of shock absorption, the maximum acceleration of the helmet can be measured by the prescribed test method, and the HIC index that evaluates the degree of damage to the human brain as a number from the magnitude and duration of acceleration above a certain level is used. However, in each case, it is assumed that an acceleration perpendicular to the plane is input to the head alone. The combination test with the neck and torso on which the head is mounted and the rotation 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ことになる。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 helmet wearer who is stationary and has no motor inertia, as in a construction site, most serious accidents occur during motorcycle operation. In many cases, an occupant thrown from a two-wheeled vehicle that has suddenly decelerated or fallen due to a collision falls and crashes on a road surface with an inertial speed in the traveling direction, and slides on the road surface. The head supported by the neck with the helmet collides with the road surface first, but as shown in Fig. 1, the impact acting on the occupant's head moving forward due to inertia, This is the combined force of the force and the road surface friction force in the direction of travel, and is input not obliquely to the helmet but at an angle. 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 supporting the head. With the conventional helmet structure, the impact on the head perpendicular to the plane can be mitigated, but the human head and the helmet have a long head-shaped horizontal cross section, so that the restraining force in the rotational direction is strong, and a road collision with speed To the unprotected neck because there is no way to reduce the rotational force on the neck due to friction and friction, and the neck that moves smoothly to the left and right has very little resistance to external torsional torque. Torsion has seriously affected the accident and has led to catastrophic consequences. Since the mandatory helmet wearing law (FMVSS218), which came into effect in the United States in January 1967, it has been reported that deaths due to head injuries have decreased while deaths due to neck injuries have increased sharply. .
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 cannot be overlooked is that wearing a helmet actually increases the degree of injury in some crash situations. Since the helmet is much larger than the human head, the distance between the helmet and the colliding object is reduced, and the frequency of collision or contact is increased. The head diameter of an adult male is 18-20 cm, while 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. As a result, the radius from the central axis of the head to the input point of the outer periphery of the helmet is increased. As a result, the torsional torque applied to the neck via the head is increased by about 45% in comparison with the non-wearing state. Wearing a helmet mitigates the direct impact that enters the head vertically, but increases the torsional impact on the neck. There is a trade-off between mitigation of head impact and cervical impact by wearing a helmet, which has been reported in the United States (eg, “A motorbike helmet mandatory survey report by ABATE, Missouri”) and other countries. It was 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 alleviate the rotational torsional impact applied to the occupant's neck via the helmet without impairing the helmet's ability to mitigate the surface vertical impact 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。 At the time of the first collision between the occupant's head that has been thrown and dropped and the road surface or the collision object, the falling speed and the traveling direction speed are the largest, the rotational torsional energy applied to the neck is the largest, and it is critical to alleviate this. Influences. Means taken to solve this problem is to attach a resin-made outer cap without any gap to the outside of the conventional safety hat, that is, the helmet, and when an impact is applied, the outer cap is rotated by a rotating torsional moment. That is to drop. This alleviates the 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。 In other words, the impact absorption direction of the inner cap body and the outer cap body is separated, the inner cap body absorbs and moderates the impact acceleration mainly perpendicular to the plane with the conventional structure, and the outer cap body absorbs the impact acceleration in the outer peripheral direction and The peak value of the rotational torsional impact applied to the neck is reduced by deforming or falling off due to the 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 thrown occupant's head and neck is generated when the falling speed and the traveling speed are the highest, that is, 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 recollision speed between the road surface and the cap body is also greatly reduced, so after the second collision after being hit in the first collision, the neck The torsional torque has been greatly reduced. Therefore, it is important to effectively absorb and mitigate the impact during the first collision. In addition, if the outer cap itself is made of a soft plastic, it is effective, and has an effect of reducing a shock input perpendicular to the plane. When transmitting the impact acceleration to the inner cap, there is energy absorption due to compression and deformation of the thickness of the outer cap itself, and the impact load is dispersed by the structure that covers the outer shape of the inner cap without gaps, so it is applied to the head To reduce the acceleration. Although there is a concern about an increase in the weight of the outer cap itself, since the thickness is about several mm and a lightweight material such as foam molding can be used, the influence of this is small.
本考案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。 The use of the dual-structured cap according to the present invention can greatly reduce the torsion of the cervix due to a road collision which has been difficult to protect in the past, and can mitigate fatal cervical and spinal damage. In particular, it has a great safety effect for growing young people and women with a delicate physique. In addition, it can be used for a helmet used for intense movement such as for 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, in the case of encountering a sudden illness or a person who has difficulty walking, it is conceivable to remove the outer cap and lend it to these people for emergency evacuation and use it for short-distance transportation to the hospital . However, it is necessary to satisfy safety requirements such as wearing a chin strap.
本考案は、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。
本考案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、本考案では内側帽体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目を果たしている。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。The present invention effectively separates the accelerations in the direction perpendicular to the surface and in the direction of the outer circumference, and reduces the impact. However, the inner cap body can use a conventional safety structure helmet. The outer cap body is a slightly soft resin molded product, has a shape that covers the inner cap body without any gap, and has a structure in which the outer cap body is pushed in from the outside and mounted. It is necessary that it does not loosen due to wind contact or vibration, and the dimensional relationship is a slight interference fit. It can be detached by spreading it to the left and right with both hands on the lower end of the opening.
An embodiment of the present invention will be described with reference to the side view of FIG. 2 and the 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, and chin strap, may be any conventional safety type. The inner cap body is a hard resin cap, which is the inner cap 1 in the present invention. An
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. Helmet
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