JP6602605B2 - 空力制御装置及びこれを備えたヘルメット - Google Patents

Description

本発明は、空力制御装置及びこれを備えたヘルメットに関する。

本発明は、自動二輪車の乗員が着用するヘルメットに取り付ける空隙を持つ空力制御装置及びこれを備えたヘルメットに関するものである。

自動二輪車の乗員には、万一の事故発生の際に頭部を保護する観点からヘルメットの着用が義務付けられている。特に、オートバイによるモータースポーツであって、二輪ロードレースの最高峰カテゴリであるロードレース世界選手権等、超高速域で行われるレースでは、ヘルメットの不用意な動きがライダーの集中力を妨げ、競技に支障をきたす場合もある。より高速に走行するため、自動二輪車自体のエアロダイナミクス（空気力学）と同様に、ヘルメット自体のエアロダイナミクスも重要になっている。

自動二輪車の走行時に、ヘルメットを着用した乗員に作用する空気の影響について図１２を用いて説明する。図１２は、自動二輪車の走行中にヘルメットを着用した乗員に作用する抗力、横力、揚力の関係について説明する図である。

自動二輪車の走行中にヘルメットを着用した乗員に作用する力は、自動二輪車の前方からの空気抵抗（抗力）、横方向風による横力、及びヘルメットを浮上させる揚力に大別される。特に、走行速度が高くなるにつれ、前方から押される抗力（Ｄｒａｇ：Ｘ）、上方に浮き上がる揚力（Ｌｉｆｔ：Ｚ）、及び横方向（回転方向）に掛かる横力（Ｙａｗｉｎｇ：Ｙ）が、通常走行時と比較してさらに大きくなる傾向にある。

抗力とは、自動二輪車が走行する時、走行方向とは反対方向に及ぶ流体の圧力、すなわち空気の抵抗力と定義できるもので、自動二輪車が進行しようとする運動を後から引くように妨害する抵抗として現れる。したがって、このような抗力が高くなるほど、つまり、ヘルメットが空気抵抗を大きく受けるほど、乗員の頸部への負荷が大きくなり、疲労の原因となる。

横力は、自動二輪車の側方から吹いてくる風又は大型車両との交行時に生ずる風によりヘルメットを左右に揺れさせる（Ｙａｗｉｎｇ）力と定義できるものである。このような横力は、乗員が着用するヘルメット全体に影響を及ぼし、場合によっては相当な危険を招来することもある。

揚力とは、自動二輪車の進行方向に対して垂直に作用しヘルメットを空中に浮かべようとする力と定義できるものである。この揚力の影響により、ヘルメットが乗員の頭部から浮かぼうとすると、乗員の意識が散漫となり、場合によっては、操縦安定性を失うことになる。

自動二輪車の乗員が装着するヘルメットは、できる限り空気抵抗（抗力）を抑えるため、概ね流線型を有していれば空気抵抗が小さくなると考えられてきた。しかしながら、ヘルメットが流線型になるにつれ、空気抵抗係数は小さくなる反面、揚力が増加することによりヘルメットが浮上してしまうという問題があった。したがって、近年のヘルメットは、空気抵抗を小さくするためヘルメットを流線型にすると共に、ヘルメットの後部に揚力を打ち消す力、すなわち、ダウンフォース（Ｄｏｗｎ Ｆｏｒｃｅ）を発生させるため、リアスポイラー（Ｒｅａｒ Ｓｐｏｉｌｅｒ）を装着する傾向が強くなっている。

特許文献１には、相対速度が高速となる風（空気流）においてもヘルメット１の左右への揺らぎを回避し、安定化させることを目的として、扁平状態のサイド整流面１５を有するウエイクスタビライザ１０をヘルメット１の帽体後流部９に対し左右対称配置すると共に、帽体頭頂部１１から後面にかけてリアスポイラー１２を設けたヘルメットが記載されている。このウエイクスタビライザ１０により、ヘルメット１の左右両側を通過する風（空気流）をサイド整流面１５に沿ってヘルメット１から可及的に離れた後方位置まで導くと共に、リアスポイラー１２により、ヘルメット１の頭頂部を乗り越える風（空気流）に対してもカルマン渦や乱流状態の渦の発生を抑制することが開示されている。

特許第４３１１６９１号公報

しかしながら、従来のヘルメットの後面に装着されたリアスポイラーによって得られる高速走行時における抗力、揚力、及び横力の低減効果には限界があり、上記したロードレース世界選手権等、超高速域で行われるレースでは、僅かなヘルメットの揺らぎが大事故に繋がるおそれがあり、より空力特性の高い空力制御装置及びこれを備えたヘルメットに対する要望があるのも事実である。

また、特許文献１に開示されているウエイクスタビライザにおいても、相対速度が高速となる風（空気流）においてヘルメットの左右への揺らぎをある程度回避することは可能である。特に、レースによっては時速３００キロメートルを超える速度域において、ヘルメットが左右にぶれることは非常に危険を伴うものであるから、より安全に、より速く走ることができるヘルメットは、ライダーにとって重要なアイテムとなり得るものである。

しかしながら、自動二輪車に装着され空気抵抗を減らしたり、乗員を走行風から保護したりすることを目的に装備されるカウル（風防）の有無、カウルの形状や大きさにより、走行中にヘルメットが受ける風の流れの向きや強度は大幅に変化するものである。特許文献１に開示されたウエイクスタビライザでは、リアスポイラーを形成する領域の一部に横力を抑制する機能を一体的に設けているため、様々な種類のカウルが装着され、しかも高速域で走行された場合に、ヘルメットが受ける風の流れや強度に対応できかねる可能性もあり、あらゆる状況下で走行する可能性のある自動二輪車の走行安定性を高めることを考慮したものとはなっていなかった。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、カウルの有無、形状、超高速域での走行といった様々な状況下にあっても、抗力、揚力、及び横力をより一層低減すると共に、走行安定性をより一層高めることが可能な空力制御装置及びこれを備えたヘルメットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明における空力制御装置は、ヘルメットの前後幅の中心よりも後方に位置し、前記ヘルメットから後方へ突出した形状のリアスポイラーによって生じる乱流の抵抗を減じるため、前記リアスポイラーの左右いずれかの側面に空隙を設け、この空隙を空気の別の流路の入り口とすることを特徴とする。請求項１に記載の空力制御装置は、空隙によって、空気の流路を増やすことで、空気抵抗の減少を促進させるリアスポイラーを有する。（リアスポイラーとは、ヘルメットの後部に装着される又はヘルメットの後部と一体形成された、ヘルメット後方へ突出した装置で、主にヘルメットの安定性を目的としたものである）ここで、空隙とは、空気の別の流路の入り口であり、貫通孔、パイプの開口、溝の先端等の形態が考えられる。

また、請求項２に記載の本発明における空力制御装置は、請求項１に記載の空力制御装置が、リアスポイラーと、前記リアスポイラーに隣接する片状の板部材とから構成されることを特徴とする。前記リアスポイラーと、前記片状の板部材との位置関係は、互いに、前後に並列しても良く、又は、上下に重ねても良い。

さらに、前記片状の板部材の数量は、複数であっても良い。したがって、前記リアスポイラーと前記片状の板部材との間隔、又は、前記片状の板部材が２枚以上の場合、前記片状の板部材同士の間隔を、空隙としても良い。さらに、貫通孔等の空隙が、前記リアスポイラー、又は、前記片状の板部材の何れに存在しても良く、さらには、両者に存在しても良い。もちろん、間隙と貫通孔を共存させることもできる。なお、片状の板部材の面積や数量、又は、空隙の面積や数量は、相対的に同じ効果が得られるのであれば、自由に設定できる。

そして、請求項３に記載の本発明における空力制御装置は、請求項２に記載の空力制御装置において、前記片状の板部材が前記リアスポイラーの後端部の後方に配置されていることを特徴とする。

すなわち、前記片状の板部材を前記リアスポイラーの後端部の後方に配置することで、前記リアスポイラーを後方へ延長したのと同じ整流効果が得られる。また、前記片状の板部材は、前記リアスポイラーに接合しても良いし、間隔を空けて単独でヘルメット上に据え付けても良い。

また、請求項４に記載の本発明における空力制御装置は、請求項１から３の何れか１項に記載の空力制御装置において、空隙が、長穴又は線分形状の隙間であることを特徴とする。

さらに、請求項５に記載の本発明における空力制御装置は、請求項２、請求項３及び請求項２を引用する請求項４の何れか１項に記載の空力制御装置において、片状の板部材が、リアスポイラーと一体の成形品ではなく、別部品であり、リアスポイラー及び／又は、ヘルメット上に取り付け又は取り外し可能とされていることを特徴とする。

そして、上記課題を解決するため、請求項６に記載の本発明におけるヘルメットは、 請求項１から５の何れか１項に記載の空力制御装置を備えている。

前述のように、空隙が空気の別の流路の入り口であることから、この流路は、パイプ状又は溝状等の形態が考えられる。

本発明によれば、様々な状況下にあっても、抗力、揚力、及び横力をより一層低減すると共に、走行安定性をより一層高めることが可能な空力制御装置及びこれを備えたヘルメットを得ることができる。

本実施形態に係る空力制御装置を装着していないヘルメット全体の右側面図である。 本実施形態に係る空力制御装置を装着したヘルメット全体の左側面図である。 本実施形態に係るヘルメットの左側面に空力制御装置を装着し、右側面に空力制御装置を装着しない場合のヘルメット全体の背面図である。 本実施形態に係るヘルメットの後頭部部分に段差部が形成されたヘルメット全体の背面図である。 本実施形態に係るヘルメットの左側面に空力制御装置を装着した場合の左後方から見た要部拡大図である。 本実施形態に係るヘルメットの右側面に空力制御装置を装着する前の右後方から見た要部拡大図である。 本実施形態に係る空力制御装置をヘルメットの右側面に装着した場合のヘルメット底面から見た要部拡大図である。 本実施形態に係るヘルメットの右側面に装着される空力制御装置の正面図である。 本実施形態に係るヘルメットの右側面に装着される空力制御装置の裏面図である。 本実施形態に係るヘルメットの右側面に装着される空力制御装置の図８のＸ−Ｘ方向から見た図である。 本実施形態に係る空力制御装置を装着する前後におけるヘルメットの空力特性の違いについて説明する図である。 自動二輪車の走行中にヘルメットを着用した乗員に作用する抗力、横力、揚力の関係について説明する図である。

ヘルメットの側面に沿って流れた空気は、ヘルメットの横幅が最大となる部分、すなわち、ヘルメットの前後の中心位置より後方において、乱流を発生する。特に、突起物がこの位置に存在すると、乱流は一層大きくなる。そのような部品として、ベンチレーション部品、リアスポイラー、通信機部品等が考えられる。それらの部品本体、又は、隣接した位置に空隙を設けることで、本発明の空力制御装置を構成できる。

すなわち、乱流の一部が、空隙によって当該表面から取り除かれるからである。さらに、前述のように、現在多くのヘルメットに搭載されているリアスポイラーに本発明の空力制御装置を適用することにより、ヘルメットに働く、抗力、揚力、及び横力をより一層低減することが期待できる。

まず、本実施形態に係る空力制御装置を装着していないヘルメット全体について説明する。図１は、本実施形態に係る空力制御装置を装着していないヘルメット全体の右側面図である。

図１において、本実施形態に係る自動二輪車乗員用のヘルメット１は、前後に流線形状を有し、乗員の視界となる前面窓を覆うシールド２が着脱可能に装備されている。このシールド２は、透光性を有し、かつ硬質の合成樹脂（例えば、ポリカーボネイト）で成形されている。そして、ヘルメット１には、走行時に受ける風により生じる揚力を打ち消す力であるダウンフォースを発生させるためのリアスポイラー３が装着されている。リアスポイラー３は、ヘルメット１の前後幅の中心よりも後方に位置し、一端側がヘルメット１に連接され、他端側がヘルメット１から後方に突出するように形成されている。

リアスポイラー３は、ヘルメットの上方の空気抵抗を大いに減じるが、左右側面では、思ったほどには効果が得られない。その原因は、左右側面を流れる風は、前方から来る風だけではなく、ヘルメット１の下（着用者の首から下）から巻き上げられた風も合流するからである。これらヘルメット表面上に発生する乱流を減じるためには、本実施形態に係る空力制御装置をリアスポイラー３に対して任意の位置に設置すれば良い。

すなわち、リアスポイラーを補うために、リアスポイラーと同様の翼状の部品をヘルメット上に配置すればよい。本実施形態に係わる空力制御装置では、片状の板部材を使用する。なお、前記片状の板部材の前記リアスポイラー３に対する位置は、乱流が減じる任意の位置に配置して良い。したがって、前記片状の板部材は、複数存在しても良い。前記片状の板部材をリアスポイラー３に並列に配置するならば、何れがヘルメット１に対して前後でも良い。また、上下に重ねて配置しても良い。

また、前記片状の板部材と前記リアスポイラーとの間隔、又は、前記片状の板部材同士の間隔を空隙とすることができる。さらに、前記片状の板部材、及び／又は、前記リアスポイラーに貫通孔を設けても良い。

なお、以降の図面において、前矢印は自動二輪車の進行方向、後矢印は進行方向の反対方向、左右矢印は進行方向と垂直な方向であって、進行方向に対する左右方向、上下矢印は進行方向と垂直な方向であって、進行方向に対する上下方向をそれぞれ指し示している。

次に、本実施形態に係る空力制御装置を装着したヘルメット全体について説明する。図２は、本実施形態に係る空力制御装置を装着したヘルメット全体の左側面図である。

また、本実施形態に係るヘルメットの左側面に空力制御装置を装着した場合の左後方から見た要部について説明する。図５は、本実施形態に係るヘルメットの左側面に空力制御装置を装着した場合の左後方から見た要部拡大図である。

図２及び図５において、上記したリアスポイラー３の左側頭部の後端部に、この端部との間に所定の空隙６Ａ、６Ｂを設けた状態で、空力制御装置の一例である片状の板部材４Ｌが、ヘルメット１の後方に突出している。すなわち、片状の板部材４Ｌが、リアスポイラー３の左側後端部との間に、空隙（スリット）６Ａ、６Ｂを形成している。この空隙（スリット）６Ａ、６Ｂが風の新たな流路となることで、リアスポイラー３の左側面に風が滞留することを防いでいる。

さらに、リアスポイラー３の左側面を流れる風がヘルメット１の表面から離れる位置が片状の板部材４Ｌの幅の分だけ延長されたことにより、ヘルメット後方で発生する乱流渦やカルマン渦をヘルメットからさらに遠ざけている。すなわち、リアスポイラー３の後方に働く力を減じていることになる。

図５において、リアスポイラー３の端部と片状の板部材４Ｌとの間の空隙（スリット）が、連結部分（ボス）４Ａ、４Ｂ、４Ｃによって、実質、６Ａ及び６Ｂという長穴が形成されている。また、片状の板部材４Ｌをリアスポイラー３の上面よりも上方に配置する、又は、下方に配置することにより、長穴形状ではなく、段差による線分形状の隙間が得られる。さらに、本実施形態では、片状の板部材が１枚であるが、複数の片状の板部材を配置して、その間隙を空隙（スリット）とすることも可能である。

さらに、図５において、片状の板部材４Ｌの位置や、枚数、及び、空隙（スリット）の長穴の数や、大きさは、ヘルメットの全体形状や、使用条件に基づいて自由に設計して良い。すなわち、片状の板部材の面積や数量、又は、空隙（スリット）の面積や数量は、相対的に同じ効果が得られるように、自由に設定できる。例えば、面積を半分にするのであれば、数量を２倍にすれば良い。

ただし、ヘルメット１の左側面を流れる風がヘルメット１の表面から離れる位置を後方へ移動させる効果を狙うならば、片状の板部材４Ｌの位置は、リアスポイラー３の左側面の端部が望ましい。また、連結部分（ボス）４Ａ、４Ｂ、４Ｃの数をより少なく、極論すればボス（柱）を失くせば、又は、連結部分（ボス）の太さを細くすれば、空隙（スリット）の面積を大きくできる。この点については、片状の板部材４Ｌ、４Ｒの取り付け強度と、抗力、揚力、及び横力の低減度合との兼ね合いで、任意の数、任意の太さとすることが可能である。

なお、図２及び図５においては、リアスポイラー３の左側端部に片状の板部材４Ｌが装着されている例について説明しているが、リアスポイラー３の右側端部にも、同様な片状の板部材４Ｒが装着されていることは勿論である。

次に、本実施形態に係るヘルメットの右側面に空力制御装置を装着する前の右後方から見た要部、及び本実施形態に係る空力制御装置をヘルメットの右側面に装着した場合のヘルメット底面から見た要部について説明する。図６は、本実施形態に係るヘルメットの右側面に片状の板部材４Ｒを取り付ける前の右後方から見た要部拡大図である。また、図７は、片状の板部材４Ｒをヘルメットの右側面に装着した場合のヘルメット底面から見た要部拡大図である。

さらに、本実施形態に係るヘルメットの右側面に装着される空力制御装置について説明する。図８は、本実施形態に係るヘルメットの右側面に装着される空力制御装置の正面図である。また、図９は、本実施形態に係るヘルメットの右側面に装着される空力制御装置の裏面図である。そして、図１０は、本実施形態に係るヘルメットの右側面に装着される空力制御装置の図８のＸ−Ｘ方向から見た図である。

そして、図６から図１０に示すように、片状の板部材４Ｒが、リアスポイラー３と一体の成形品ではなく別部品であり、リアスポイラー３に対して、取り付け／取り外し可能に取り付けられていることを示している。まず、図６では、リアスポイラー３の端部に穴３Ａ、３Ｂ、３Ｃが設けられている。そして、図８から図１０に示すように、片状の板部材４Ｒに連結部分（ボス）が設けられ、リアスポイラー３の穴３Ａ、３Ｂ、３Ｃと締結している。この締結部分は、ネジを用いて、取り付け／取り外し可能となっている。なお、図８には、後述する風洞実験を行ったときの片状の板部材４Ｒの幅寸法の条件である１６〜１７ｍｍを記載している。

このように片状の板部材４Ｒを脱着可能に取り付けることで、破損しても交換修理できる。また、既存のリアスポイラーに片状の板部材を取り付けることで、ヘルメットのエアロダイナミック（空気力学）を改善できると共に、またオプション品として付け足すことができる。さらに、片状の板部材をリアスポイラーに取り付ける角度を変えることで、間隙（スリット）の面積が変化するので、間隙（スリット）に取り込む風の量を調節できる。また、幅寸法の異なる片状の板部材に交換することも可能である。すなわち、複数種類の片状の板部材を用意すれば、自動二輪車の走行状況に応じて、対応する片状の板部材に交換することができる。

なお、図６から図１０においては、リアスポイラー３の右側端部に片状の板部材４Ｒが締結されている例について説明しているが、リアスポイラー３の左側端部にも、同様な片状の板部材４Ｌが締結されることは勿論である。また、本実施形態では、片状の板部材４Ｒの側の連結部分（ボス）をリアスポイラー３に穿孔された穴３Ａ、３Ｂ、３Ｃに締結する方法について説明しているが、リアスポイラー３の側に連結部分（ボス）を設けても良い。

さらに、本実施形態では、リアスポイラー３に対して片状の板部材４Ｒをネジで固定する方法を例に挙げて説明しているが、固定する方法は、ねじに限定されることなく、ホック、ファスナー、接着、溶着等、任意の方法を採り得ることは勿論である。

次に、本実施形態に係るヘルメットの左側面に空力制御装置を装着し、右側面に空力制御装置を装着しない場合のヘルメット全体について説明する。図３は、本実施形態に係るヘルメットの左側面に空力制御装置を装着し、右側面に空力制御装置を装着しない場合のヘルメット全体の背面図である。

図３に示すように、リアスポイラー３のヘルメット１の左側面には、片状の板部材４Ｌが空隙を介して隣接している。しかし、片状の板部材４Ｌは、前述のように、リアスポイラー３に対していろいろな配置が考えられる。なお、図３においては、リアスポイラー３の左側端部に片状の板部材４Ｌが装着されている例について説明しているが、リアスポイラー３の右側端部にも、同様な片状の板部材４Ｒが装着されることは勿論である。

次に、本実施形態に係るヘルメットの後頭部部分に段差部が形成されたヘルメット全体について説明する。図４は、図３のヘルメットの後頭部部分に段差部５が形成されたヘルメット全体の背面図である。

図４において、乗員の左側のうなじ部分（ａ）から右斜め上方向に延びた後（ｂ）、後頭部に対して左右方向に平行に延びる（ｃ）と共に、右斜め下方向に延びた後、乗員の右側のうなじ部分（ｄ）に至る点線部分と、図示しない片状の板部材４Ｒの後部下端部（ｅ）から後部上端部（ｆ）に沿って左上方向に延びた後、リアスポイラー３の後端部分に対して左右方向に平行に延びる（ｇ）と共に、片状の板部材４Ｌの後部下端部（ｈ）に沿って左斜め下方向に至る点線部分とにおいて囲まれた領域には、ヘルメット１の表面から所定の深さだけ凹んでいる段差部５が形成されている。

片状の板部材４Ｌの空隙（スリット）６Ａ、６Ｂを通過した風は、ヘルメット１の表面に当たり、再び片状の板部材４Ｌ、４Ｒへ跳ね返ろうとする。すなわち、片状の板部材４Ｌ、４Ｒの裏側で渦が発生するのである。この渦は、ヘルメットに対する抗力（Ｄｒａｇ）となる。段差部５は、空隙（スリット）６Ａ、６Ｂを通過した風を速やかにヘルメット１から逃すための流路として機能して、渦の発生を抑制する。その結果、ヘルメットに働く抗力（Ｄｒａｇ）が減少する。

したがって、このような流路は、空隙（スリット）の近傍に配置する必要がある。特に、空隙（スリット）から吐き出された風がヘルメットに当たる位置に存在することが望ましい。なお、本実施形態では、この流路は、段差部５（凹部）による溝であるが、パイプ状（筒状）等の形状でも良い。

次に、本実施形態に係る空力制御装置を装着する前後におけるヘルメットの空力特性の違いについて説明する。図１１は、本実施形態に係る空力制御装置を装着する前後におけるヘルメットの空力特性の違いについて説明する図である。

まず、風洞実験の条件について以下説明する。場所は出願人の風洞実験場を使用し、車体（自動二輪車）とマネキン、人頭を支えるロボットをセットした実験装置を使用した。そして、首から上の人形の頭に加わる力だけを測定した。なお、この風洞実験で用いた片状の板部材４Ｌ、４Ｒの幅寸法は１６ｍｍから１７ｍｍ、リアスポイラー３と片状の板部材４Ｌ、４Ｒとの間の空隙（スリット）６Ａ、６Ｂの寸法は４ｍｍ、空隙（スリット）の表面積に対する片状の板部材４Ｌ、４Ｒの表面積は、約５．７倍である。

風速は時速１６０キロメートル（秒速約４４．４メートル）、人頭角度は２１．１度で、本実施形態に係る空力制御装置を装着しない従来品のヘルメット（ウィング無）と、本実施形態に係る空力制御装置を装着したヘルメット（ウィング有）について実験を行った。

データは、３分力を３００秒の計測で３０００ログを取り、平均値を算出した。なお、数値は標準空気、気圧１０１３．２５ｈＰａ、温度２０℃、湿度４０％に補正して、抗力、揚力、及び横力の測定を行い、本実施形態に係る空力制御装置を装着したヘルメットの抗力、揚力、及び回転力（横力）が、本実施形態に係る空力制御装置を装着しないヘルメットと比較して、どれくらい改善されるかを計測した。

実験の結果、本実施形態に係る空力制御装置を装着したヘルメットは、抗力において９９ｇの低減、揚力において１３２ｇの低減、回転力（横力）において６０ｇの低減を得ることができた。この実験結果から分かるように、抗力、揚力、及び回転力（横力）のすべてについて改善がみられ、本実施形態に係る空力制御装置を設けることにより、高速域においてもヘルメットが左右にぶれることなく安定した姿勢を保つ効果があるといえる。

ここで、リアスポイラー３と片状の板部材４Ｌ、４Ｒとの間の空隙（スリット）６Ａ、６Ｂの寸法、及び片状の板部材４Ｌ、４Ｒの幅寸法に関して若干補足して説明する。リアスポイラー３と片状の板部材４Ｌ、４Ｒとの間の空隙（スリット）６Ａ、６Ｂの寸法は、空隙（スリット）の広狭により、抗力、揚力、及び横力の数値が変動するが、抗力、揚力、及び横力をある程度低減させるための臨界点となる寸法値が存在する。

また、片状の板部材４Ｌ、４Ｒの幅寸法は、幅寸法が大きい方が抗力は低減するが、揚力が増加する傾向にある。さらに、片状の板部材４Ｌ、４Ｒの幅寸法をより大きくした構成、又は、片状の板部材４Ｌ、４Ｒのヘルメット１の後方側に、さらに所定の空隙（スリット）を空けて片状の板部材を装着した構成（左右それぞれに複数枚の片状の板部材が装着された構成）、あるいは、片状の板部材を用いずにリアスポイラー３の左右側面をヘルメット１の後方側に長く延長し、そのリアスポイラー３の所定の位置に所定の面積の空隙（長穴）を形成する構成を採用すると、やはり横力が増加し、乗員が横方向を向くことができない状態となってしまう。

本実施形態では、カウルの有無、形状、超高速域での走行といった様々な状況下にあっても、抗力、揚力、及び横力をより一層低減すると共に、走行安定性をより一層高めることを目的として、リアスポイラーと片状の板部材との間の空隙（スリット）の寸法、片状の板部材の幅寸法、及び空隙（スリット）の表面積に対する片状の板部材の表面積といったパラメータを振ることにより、抗力、揚力、及び横力を改善する空力制御装置及びこれを備えたヘルメットを得ることとしている。

そして、結論として、リアスポイラーと空力制御装置との間に少なくとも空隙（スリット）が存在しさえすれば、空力特性に関してある程度の改善効果が得られることが分かった。そして、上記述べたように、空力制御装置を極端に大きくしてしまうと、横力が増加するといった課題も生じるので、製品として実現可能な現実的な範囲の大きさで空力制御装置を構成するのが良いと考えられる。

例えば、ヘルメットとリアスポイラーとが一体型の従来製品では、リアスポイラーが一部品で構成されているので、抗力、揚力、及び横力を改善するためには、リアスポイラー自身のサイズを大きくする必要がある。そうすると、上記述べたような横力が増加するという課題が生じてしまうので、なるべくサイズを大きくすることなく空力特性の改善効果を得たいという要請もある。

また、抗力、揚力、及び横力といった空力特性を改善するため、リアスポイラー自身のパラメータを振って実験を行うことと比較して、リアスポイラーのパラメータは固定値とし、リアスポイラーとは異なる別部材をリアスポイラーに装着し、この別部材のパラメータを振ることの方が設計し易いという利点もある。また、塗装、整形、金型等を考慮すると、リアスポイラーと別部材とした構成の方が、設計の自由度が大きくなる。したがって、リアスポイラー自身のサイズを大きくすることに代えて、リアスポイラーと空力制御装置との間に空隙（スリット）を設けるようにしている。

ただし、別部品で得られた設計値を基に、同様の空力特性をリアスポイラーの一部品で得るようにするためには、ヘルメットの後部に装着される又はヘルメットの後部帽体と一体形成されるリアスポイラーの右側面及び左側面に、走行風を逃がすための空隙（スリット）が少なくとも設けられていれば良いことになる。

そして、本実施形態の実験では、リアスポイラーと片状の板部材との間の空隙（スリット）の寸法を約４ｍｍ、片状の板部材の幅寸法を１６ｍｍから１７ｍｍ、空隙（スリット）の表面積と片状の板部材の表面積との比率が約１対５．７という条件において、良好な結果を得た。また、本出願人によるさらなる実験において、片状の板部材の寸法が１０ｍｍから１２ｍｍの範囲においても良好な結果を得た。これ等の実験結果から、空隙（スリット）の表面積と片状の板部材の表面積との比率の条件は、１対３から１対６の範囲であることが好ましい。

このように、本実施形態では、自動二輪車の超高速走行時の安定性をより一層高めるため、従来から存在するヘルメットと一体化して形成されているリアスポイラーに対し、所定の空隙（スリット）を空けて空力制御装置を装着することとしている。これにより、超高速走行時の抗力、揚力、及び横力のより一層の低減化を図ると共に、デザイン上の斬新さをも得ることができた。したがって、カウルの有無、形状、超高速域での走行といった様々な状況下にあっても、抗力、揚力、及び横力をより一層低減すると共に、走行安定性をより一層高めることが可能な空力制御装置及びこれを備えたヘルメットを得ることができる。

市場に存在するヘルメットに備えられている従来型のリアスポイラーも、乗員の姿勢を安定させるスタビライザー的な役割を担っている。しかしながら、本実施形態に係る空力制御装置は、従来から存在するリアスポイラーと比較しても空力特性において有利であり、本発明に係る空力制御装置によって得られる効果が大きいことが分かる。従来から、レース向けのヘルメットには、リアスポイラー等の空力制御部材が装備されてきたが、より高い空力特性を追求することにより、本発明に係る空力制御装置及びこれを備えたヘルメットを得ることができた。

なお、上記実施形態においては、代表的な部品である自動二輪車用ヘルメットを取り上げて解説しているが、本発明は、自動二輪車用ヘルメット以外の部品にも応用可能である。

以上説明したように、本発明は、ヘルメットの後部に装着される又はヘルメットの後部に一体形成されるリアスポイラーの右側面及び左側面に、走行風を逃がすための空隙（スリット）を設けることとしている。これにより、本発明によれば、カウルの有無、形状、超高速域での走行といった様々な状況下にあっても、抗力、揚力、及び横力をより一層低減すると共に、走行安定性をより一層高めることが可能な空力制御装置及びこれを備えたヘルメットが得られるのである。

以上、これまで本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではない。すなわち、他の実施形態、追加、変更、削除等、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、何れの態様においても本発明の作用効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１ ヘルメット
２ シールド
３ リアスポイラー
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ 穴
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 連結部（ボス）
４Ｌ、４Ｒ 片状の板部材
５ 段差部
６Ａ、６Ｂ 空隙（スリット）

Claims (6)

1. ヘルメットの前後幅の中心よりも後方に位置し、前記ヘルメットから後方へ突出した形状のリアスポイラーによって生じる乱流の抵抗を減じるため、前記リアスポイラーの左右いずれかの側面に空隙を設け、この空隙を空気の別の流路の入り口とすることを特徴とする空力制御装置。
2. 前記リアスポイラーと、前記リアスポイラーに隣接する片状の板部材とから構成されることを特徴とする請求項１に記載の空力制御装置。
3. 前記リアスポイラーの後端部に、前記片状の板部材が連接されていることを特徴とする請求項２に記載の空力制御装置。
4. 前記空隙が、長穴又は線分形状の隙間であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の空力制御装置。
5. 前記片状の板部材が、前記リアスポイラーと一体の成形品ではなく、別部品であり、前記リアスポイラーに対して、取り付け又は取り外し可能とされていることを特徴とする請求項２、請求項３及び請求項２を引用する請求項４の何れか１項に記載の空力制御装置。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載の空力制御装置を備えたヘルメット。

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