JP3696618B2 - 安全ヘルメット - Google Patents

Description

本発明は、安全ヘルメット、特にオートバイ乗車者のための緩衝ヘルメットに関する。
緩衝ヘルメットに対する一般的な要求は、丈夫で飛散防止設計が施された外殻、及び殻への何等かの激しい強打力を分散し吸収する内側支持体或いは裏張りを有することである。オートバイの緩衝ヘルメットは、それが使用者の頭部の顔、後部、及び側部、更に加えて頭蓋の上部を保護すること、それが事故の際に外れてしまわないこと、それが鋭利な物体による貫通を防ぐこと、及びそれが透明なバイザを有すること、のような色々な特別な要求も有する。
緩衝ヘルメットの標準の構造は、射出成形法、湿式レイアップ法、或いは類似の工程によって作られ得る丈夫なプラスチック材料のほぼ長球形の外殻と、弾性材料の内張りとから成る。外殻は、ガラス繊維或いはケブラー（商標名）の積層板であり得、内張りは発泡材料であり得る。そのようなヘルメットは衝突した時、エネルギーは分散され、内張りによってほぼ吸収され；外殻は本来剛性で、主に荷重を内張りへ伝達して分散するのに役立つ。
本発明は、安全ヘルメット全般に関するものであるが、本発明の主な目的は、改良型の緩衝ヘルメットを提供することである。
従って本発明は、弾性材料の中間層により分離された、夫々樹脂及び耐衝撃材料の外側及び内側の複合層を具備してサンドイッチのように形成された外殻を具備する安全ヘルメットであり、複数の多角形の面を具備するほぼ多面体の形状、好ましくは、先端を切除されたほぼ二十面体の部分の形状であることを特徴とする安全ヘルメットを提供する。
この外殻は、弾性材料の中間層によって分離された、夫々樹脂で耐及び性材料の、外側及び内側の複合層を具備するサンドイッチのように形成され得る。耐弾性材料は、ケブラー、ダイネマ(Dynema)（商標名）、ガラス繊維、或いは炭素繊維の布であり得る。弾性材料は、コルクか発泡体の、或いは他の弾性のプラスチック材料であり得るが、好ましくは紙或いはアルミニウムのハニカム材料である。
本発明は、前のものの内側或いは外側に、連続的にレイアップしていって、樹脂と耐衝撃材料のシートの第１の複合層と、ハニカム材の中間層と、樹脂と耐衝撃材料のシートの第２の複合層とを具備する安全ヘルメットの作り方も提供する。
本発明の別の特徴は、緩衝ヘルメットの実施例に関して、例示及び図面によって説明されるであろう。
図１は、ヘルメットの構造の拡大部分断面図である。
図２は、ヘルメットの簡略化された斜視図である。
ヘルメットは、適切な形状、一般的には長球の一部、のモールド型を使って作られる。雌（外側）のモールド型が使用され得；そのようなモールド型は、例えば２片であるので、ヘルメットはそれから取り出され得る。しかし、（例えば、ヘルメットが作られる時、型が取り出され得るように３片の）雄（内側の）モールド型が使用され得る。内側モールド型を使ってヘルメットを作るのは、より簡単であるが；外側モールド型を使っても、ヘルメットの外側表面の良い仕上げは容易に得られ得る。
ヘルメットは、３段階−第１の殻即ち薄板（menbrane）の形成、ハニカム材料の層の形成、及び第２の殻即ち薄板の形成−で作られる。ヘルメットが雌モールド型を使って作られるならば、第１の殻が外殻であり、第２の殻が内殻である。各殻は、樹脂とケブラー或いはスペクトル９００（商標名）のような耐衝撃材料の布を使って形成される。
殻は、引延ばし可能な樹脂と耐衝撃布のストリップを使って形成され得る。好適な樹脂はエポキシ（熱硬化性）か或いはフェノリック樹脂（例えば、熱可塑性の、ＰＥＩ−ポリエーテルイミド(polyetherimide)或いはＰＥＳ−ポリエーテルサルフォン(polyethersulphone)）であり、好適な耐衝撃性材料はダイネマ、ケブラー、および炭素繊維である。
樹脂の層は、適切な強度を与えるのに十分な数の層を使用して、各層へ押し付けられる布のストリップと共に引延ばされる。殻を作るための代替方法は、樹脂を予め染め込まされた耐衝撃性の布のストリップを使用するものである。そのようなストリップは一般的に縦糸方向よりも横糸方向により強いので、各殻に対して次の層が違った方向に置かれた、約３つの層が良い全体的な強度と可撓性を与えるのに都合が良いということが分かった。方向は、例えば３つの層に対して４５°のステップを、或いは２つの層に対して９０°のステップで、ほぼ等方性の強度及び剛性を与え得る。外殻は内殻よりも厚いことが望ましく；好適な厚さは、外側の薄板１ｍｍ、内側の薄板０．５ｍｍである。
第１の殻のための布の層が相互に適所に置かれて押し付けられるが、それらのモールド型の内側への適合は、モールド型（適切な有孔性を持つ）の外側から空気を抜く、及び／或いは膨らまされてモールド型の内側に前記層を押し付ける風船をモールド型の内へ挿入することによって助けられることが好ましい。
第１の殻が形成されると、ハニカム材料の層がその中に挿入される。適切な材料は、ノメックス（商標名）(Nomex)のアラミド（aramid）材料であり、５乃至６ｍｍの厚さを有する六角形の蜂の巣室型の網状組織体のように形成される。そのようなハニカム材料は通常非常に可撓性であり、適切な寸法のシートが裁断されることなしに、それを徐々にモールド型内の第１の核内へ押し込むことによって使用され得る。（勿論これによって核の中で、ヘルメットの下部（頸部）へ向ってより密度を増すようになる。）ハニカム材料は上記で説明されたような風船によって適所へ押し付けられ得る。
次ぎに内殻は、外殻が形成されたのとほぼ同じ方法で、ハニカム層の内側に形成される。
殻は、適切な温度で適切な時間加熱することによって、キュアされる。このキュアは２つの殻に別々に行われ得るが、３つの層の完全な構造が形成された後に、最後のステージとして行われ得る。
ハニカム層は、それが離している２つの殻に接着されるべきである；このことは、必要であれば適切な表面被覆を持つハニカム材料を選択すれば、樹脂と、一緒に接着されるであろうハニカム材料とを使用することによって旨い具合に具現され得る。この接着は、キュア処理の最中に行われ得る。
図１は、生成された層状の構造の線図である。一方の殻層は、色々な方向で互いに重なって配置された耐衝撃性材料30、31、及び32のストリップから形成されているのが示され；他方の殻33は完成の状態で示され；２つの殻はハニカム層によって離されている。
どんなヘルメットも下方に開口部を有して、それが使用者の頭の上に降ろされ得る。モールド型は明白に、ヘルメットの下方の開口部に対応する下方の開口部を有する、ヘルメットの形に作られる。これは、ヘルメット構造の色々な層或いは殻が、ヘルメットのレイアップ中にモールド型の中に挿入されるのを可能にする。
緩衝ヘルメットは、通常、使用者の頭部の周りで下方へ延在するので、頭部はほぼ完全に囲われ、それ故に同じく通常、バイザの開口部を有して、使用者が外を見ることができるようにする。該緩衝ヘルメットのために、モールド型は、バイザの無いヘルメットの意図された、即ち使用者の頭部を入れることができる基部開口部のみを持つ長球形から成る形状に適合するように作られるのが好ましい。従ってヘルメットは、使用者の頭部を入れることができる基部開口部のみを持つ長球形のモールド型内でレイアップされる。それからバイザ開口部は、殻構造が形成された後で、キュアの前か後の何れかで、切り出される。それから頭部開口部とバイザ開口部の縁部の周りに縁取りが付加され、そして適所に接着されて、完成した外見を備えると共に、ハニカム材料の露出した縁部を保護する。
蝶番体或いは他の装着物も、もちろん適切な箇所に取り付けられて、透明なバイザがヘルメットに装着されることができる。
ヘルメットは、帯ひも或いは他の弾性材料の内側支持体或いは裏張りも具備し得る。この内側の裏張りの主要な機能は、使用者の頭部に快適に適合させることであるが、それは更に、殻への如何なる激しい強打力も吸収及び分散することであろう。
緩衝ヘルメットは、勿論所望の通りに塗装されることができるが；勿論、塗料によって影響されない樹脂を選択するのが望ましい。
緩衝ヘルメットは、通常滑らかに湾曲した長球形の形状を有するが、そのような形状は当該のヘルメットにも使用され得る。しかし、代替的には、ヘルメットは、少なくともその表面の部分で幾分多面体の形状も有し得る。より明確には、好ましい多面体の形状は、先端を切除された二十面体形に基いている。（今日の通常のフットボールは球体に非常に近い形を与えるように湾曲した多面体の表面を有するが、これはフットボールに近い型をしている。）
図２は、この好ましい多面体の形状を示す。ヘルメットの上部の多角形10は六角形であり、水平で、ヘルメットの底縁部11にほぼ平行している。五角形12は、上部の多角形10から下方へ傾斜している最前面の多角形を形成しており；この多角形は、上部の多角形10の周りで、五角形と六角形とが交互になっている、６つの多角形のリング13を形成している。
先端の切除された正二十面体に於ては、リング13からは、３つの個々の五角形によって離されている３つの対の六角形からできている９つの多角形のリング14が続く。当該のヘルメットに於は、このリングのほぼ３つ目のものが抜けて、覗き孔15を形成している。より詳細には、２つの正面の六角形がその三角形の部分16が残されるのみで、ほぼ完全に抜けており、それらに隣接する２つの正面の五角形17から比較的に小さい部分が取り除かれている。
先端の切除された正二十面体に於ては、リング14からは、リング14に類似しているが逆方向を指向している、同じく９つの多面体から成る第２のリング18が続く。当該のヘルメットに於て、このリングはその下方端部で切り取られて、ヘルメットの底部縁部を形成する。より詳細には、五角形及び六角形の両方共、僅かに先端が切除されており、前記六角形は、それらからリング13の正面の２つの六角形の残りの部分16よりも僅かに大きい三角形の部分が取り除かれている。
加えて、リング18の形状は、ヘルメットの正面で先端の切除された正二十面体からかなり逸れている。先端の切除された正二十面体のこのリングの正面の五角形は完全に抜けており、その代わりに、それに隣接する２つの六角形19が、ヘルメットの下方正面の周りで滑らかな曲線で会合するように曲げられている。
色々な多面体の陵線は、実に、図示されたように角張っているというよりも、僅かに丸くされており；更に多面体が会合している頂点も、示されるように丸くされている、ということも認識されるであろう。更に、ヘルメットの底縁部11の周りにあるような、多面体それら自身の幾つか或いは全ては、僅かに曲げられており；特に、多面体22は、底縁部11の輪郭を比較的に滑らかに湾曲した表面にするように僅かに延在している。
この形状のヘルメットは、対応する形状のモールド型を使って作られる。ヘルメットが形成された後で、その縁部は、25及び26で示される、Ｕ型の材料のぴったり合うストリップによって仕上げられて、ヘルメットに蝶番連結される透明なバイザのための、図示される一対の孔27を貫通させるのが好ましい。
ヘルメットの多面体の形状に関して、その形状は何等かの適切な多面体、即ち球形に適度に近い何等かの形状に基いたものであり得るということが認識されるであろう。
そのように作られたヘルメットの多面体形の形状及びそのようなヘルメットの材料の両方は、鋭利な及び鈍形の物体の両方に対して改良された弾性と耐衝撃性を備える。多面体形状の平坦な部分は、その板の変形及び撓みが、許容可能な設計上の変形限度で行われるように局部化し、複合構造は、それらが貫通されることなしにヘルメットの外側変形を殻構造内に吸収する。
当該の構造で、外側の薄板はハニカムに何等かの衝撃の荷重を伝達し分散させるのに役立つ。内側の薄板は、主なエネルギーの吸収及び分散要素として働くハニカムのための比較的剛性のある支持体となる。外側薄板は、内側の薄板よりもより大きな局部的荷重に耐えなければならないので、内側の薄板よりも厚いことが望ましい（例えば、外側の薄板に対しては３層であり、内側の薄板には２層）。従来のヘルメットに較べて、当該の構造は、（規格Ｓｎｅｌｌ ＳＡ９０の試験で）第１の衝撃で１５０Ｊ及び第２の衝撃で１１０Ｊのエネルギー吸収を行って、３５％改良すると共に、３０％の重量軽減を達成することができた。
緩衝ヘルメット以外のものへの応用のためには、色々なパラメータを適切に変更する必要があるだろう。即ち衝撃保護のために、殻は、全部を１２層にしたダイネマ（商標名）／ガラスのハイブリット構成で作られ得る。これは、ほぼ５ｋｇｍ^-2の殻負荷撓む；殻は、７００ｍｓ^-1での０．２２口径、１７０ｇｒの破片を使って測定されて、Ｖ５０の耐貫通性を有する。

Claims (6)

1. 弾性材料の中間層（34）によって分離された、夫々樹脂及び耐衝撃材料の外側（33）及び内側（30−32）の複合層を具備し、サンドイッチのように形成されている外殻を具備する安全ヘルメットであり、前記外殻が複数のほぼ平面の多角形の面を具備し、少なくとも１つの前記多角形の面が隣接する多角形の面とで明確な角度を形成するほぼ多面体の形状であることを特徴とする安全ヘルメット。
2. 前記多角形の面が、先端の切除された二十面体の部分を形成している五角形及び六角形であることを特徴とする請求項１記載の安全ヘルメット。
3. 前記耐衝撃材料が高い引っ張り強さの繊維の布であることを特徴とする請求項１或いは２記載の安全ヘルメット。
4. 前記繊維が、ケブラ（商標名）、ダイネマ（商標名）、ガラス繊維、或いは炭素繊維であることを特徴とする請求項３記載の安全ヘルメット。
5. 前記弾性材料が紙或いはアルミニウムのハニカム材料であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の安全ヘルメット。
6. 前記弾性材料が、コルク或いは発泡体か他の弾性のあるプラスチック材料であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の安全ヘルメット。

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