JPH11286822A - ヘルメットの緩衝構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 緩衝体の構造を工夫することにより、厚みを
増すことなく衝撃吸収作用の向上を図る。 【解決手段】 ヘルメットの外皮の内側に装着される緩
衝体の構造において、前記緩衝体を立方状の多数の部屋
で構成し、且つ、少なくとも一つの壁に接して隣接する
一方の部屋に変形体を充填するとともに、他方の部屋に
気体を充填する。一方の部屋に充填された素材自体の変
形応力に加えて、他方の部屋の気体圧縮の応力も衝撃吸
収に関与するから、単一の素材のみの衝撃吸収作用に比
べ、同一の厚さでもより大きな衝撃吸収作用を得ること
ができるうえ、一方の部屋と他方の部屋の並べ方を工夫
することにより、緩衝作用の部分的な強弱調整を簡単に
行うことができ、衝撃の方向を考慮した適切な耐衝撃性
を有するヘルメットを容易に設計できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、頭部を衝撃から保
護するために用いられるヘルメットの緩衝構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ヘルメットは、オートバイやレース用車
両のドライバー、工事現場の作業員又は航空機の搭乗員
や地上戦闘員など危険な業務に従事する人の安全装具の
一つであり、用途に適した様々な形状のものが用いられ
ている。図１５は車両用ヘルメットの例であり、特に限
定しないが、フルフェイス型と呼ばれるものである。図
において、１は硬質プラスチックなどで形成された外
皮、２はその内側に装着された緩衝体である。なお、３
は風やほこり除けのための透明又は色付のシールド、４
は緩衝体２の表面を覆う保護布である。このような構成
において、ヘルメットの外皮１に加えられた衝撃（外皮
１の破壊を招かない程度の衝撃）は緩衝体２によって吸
収され、頭部へのダメージ抑制が図られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ヘルメットにあっては、緩衝体２に、スポンジや発泡ウ
レタンなどの弾性体を用いる構成となっていたため、そ
の衝撃吸収作用は、専らスポンジや発泡ウレタンなどの
素材自体の弾性に依存することとなり、例えば、安全性
を高めようとすると、緩衝体２の厚みを増さなければな
らず、この場合、ヘルメットの大型化を招くという問題
点がある。

【０００４】そこで本発明は、緩衝体の構造を工夫する
ことにより、厚みを増すことなく衝撃吸収作用の向上を
図ることを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
ヘルメットの外皮の内側に装着される緩衝体の構造にお
いて、前記緩衝体を立方状の多数の部屋で構成し、且
つ、少なくとも一つの壁に接して隣接する一方の部屋に
変形体を充填するとともに、他方の部屋に気体を充填し
たことを特徴とする。請求項２に係る発明は、請求項１
に係る発明において、前記変形体を液体にしたことを特
徴とする。

【０００６】請求項３に係る発明は、請求項１に係る発
明において、前記部屋を五角柱又は六角柱状にしたこと
を特徴とする。請求項４に係る発明は、請求項１に係る
発明において、前記変形体を液体にするとともに、前記
一方の部屋と他方の部屋の間の壁に脆弱部を形成したこ
とを特徴とする。請求項５に係る発明は、請求項１に係
る発明において、前記変形体を液体にするとともに、前
記外皮に緩衝体に向かう先鋭部を形成したことを特徴と
する。

【０００７】請求項６に係る発明は、ヘルメットの外皮
の内側に装着される緩衝体の構造において、前記緩衝体
を多数の部屋で構成し、且つ、少なくとも一つの壁に接
して隣接する一方の部屋に所定の電解液を主成分とする
液体を充填するとともに、他方の部屋に気体を充填し、
さらに、該液体を充填した部屋に、対向する一対の電極
を設けたことを特徴とする。請求項７に係る発明は、請
求項６に係る発明において、前記一対の電極の同一極性
の電極を一体的に成形したことを特徴とする。請求項８
に係る発明は、請求項７に係る発明において、前記一体
的に成形した電極の異極同士を接続する接続手段を設け
たことを特徴とする。請求項９に係る発明は、請求項
６、請求項７又は請求項８に係る発明において、前記電
極から取り出した電圧をヘルメットの電子機器に供給す
ることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、従
来例と同様なフルフェイス型のヘルメットに適用した一
実施例として図面を参照しながら説明する。 Ａ．第１の実施の形態 図１において、１０はヘルメットの外皮、１１は外皮１
０の内側に装着された緩衝体、１２は保護布である。緩
衝体１１は、立方状の多数の部屋を並べて構成されてい
る。各部屋は、スポンジや発泡ウレタンなどの弾性体
（変形体）を充填した第１の部屋１３（ドットで塗りつ
ぶした部分；特許請求の範囲の一方の部屋に相当）と、
気体（空気でもよい）を充填した第２の部屋１４（白抜
きの部分；同他方の部屋に相当）とからなっており、第
１の部屋１３と第２の部屋１４が大部分で交互に並ぶよ
うに適当にレイアウトされている。

【０００９】このような構成において、衝撃が加わらな
い安定状態では、図２（ａ）に示すように第１の部屋１
３と第２の部屋１４はその形状を殆ど変えないが、衝撃
が加えられた場合は同図（ｂ）に示すように、その衝撃
印加部分の第１の部屋１３と第２の部屋１４の形状が大
きく変化することになる。そして、第１の部屋１３と第
２の部屋１４の下側が図示を略した頭部に接していると
仮定すれば、その変化の方向は図面の横方向となり、結
局、第１の部屋１３の側壁が第２の部屋１４の容積を圧
迫するように突出変形することになる。

【００１０】したがって、本実施の形態によれば、第１
の部屋１３に充填された素材自体の弾性応力（変形応
力）に加えて、第２の部屋１４の気体圧縮の応力も衝撃
吸収に関与するから、従来技術のようにスポンジや発泡
ウレタンといった単一の素材のみの衝撃吸収作用に比
べ、同一の厚さでもより大きな衝撃吸収作用を得ること
ができるうえ、第１の部屋１３と第２の部屋１４の並べ
方を工夫することにより、緩衝作用の部分的な強弱調整
を簡単に行うことができ、衝撃の方向を考慮した適切な
耐衝撃性を有するヘルメットを容易に設計することがで
きるという特有の効果が得られる。

【００１１】Ｂ．第２の実施の形態 図３において、２０はヘルメットの外皮、２１は外皮２
０の内側に装着された緩衝体、２２は保護布である。本
例の緩衝体２１は、多数の部屋を並べて構成されている
点で上記例と共通するが、各部屋の形状が五角柱状又は
六角柱状である点で相違する。図４は六角柱状にした部
屋の外観図であり、この部屋は、六角形の二つの壁面
ａ、ｂと矩形状の六つの壁面ｃ〜ｈを有している。そし
て、各部屋は、上記例と同様に、スポンジや発泡ウレタ
ンなどの弾性体（変形体）を充填した第１の部屋２３
（ドットで塗りつぶした部分）と、気体（空気でもよ
い）を充填した第２の部屋２４（白抜きの部分）とから
なっており、第１の部屋１３と第２の部屋１４が大部分
で交互に並ぶように適当にレイアウトされている。

【００１２】このような構成において、衝撃を受けた場
合の第１の部屋２３の変形は、上記例と同様に、第２の
部屋２４の容積を圧迫するように行われるが、本例にお
いては、第１の部屋２３と第２の部屋２４を六角柱状に
したため、その変形方向が外皮２０の略鉛直方向（イ）
だけでなく、左右上下の斜め方向（ロ〜ホ）にも行われ
るから、衝撃の方向を多方向に分散して衝撃吸収の性能
向上を図ることができるという特有の効果が得られる。

【００１３】Ｃ．第３の実施の形態 以上二つの例では第１の部屋（１３、２３）にスポンジ
や発泡ウレタンなどの変形体としての弾性体を充填して
いるが、変形体はこれに限らない。例えば、以下に示す
ように液体を用いることもできる。図５において、３０
は樹脂等からなる緩衝体であり、本例の緩衝体３０は、
液体３１を充填した第１の部屋３２と、気体を充填した
第２の部屋３３とを交互に並べて構成されている。ここ
で、第１の部屋３２と第２の部屋３３を隔てる壁は一部
が薄くなっており、この部分の強度を弱めている。以
下、同部を脆弱部３４という。

【００１４】このような構成において、緩衝体３０に衝
撃が加わると、第１の部屋３２は第２の部屋３３の容積
を圧迫するように変形し、この変形によって衝撃吸収の
作用が得られるが、特に本例においては、大きな衝撃が
加わった場合に、図６に示すように脆弱部３４が破れて
液体３１が第２の部屋３３に勢いよく噴出するため、噴
出エネルギーに相当する衝撃力の吸収作用も得られ、大
きな衝撃から頭部を保護できるという安全性向上の特有
の効果が得られる。

【００１５】Ｄ．第４の実施の形態 本例は、液体をヘルメットの外部に噴出するようにした
ものである。図７において、本例におけるヘルメットの
外皮４０には、多数の穴４１が開けられており、それぞ
れの穴４１の縁は、図８（ａ）に示すように、外皮４０
の内側に装着された緩衝体４２の表面方向にその先鋭部
が突出している。なお、本例の緩衝体４２は、脆弱部が
ない点を除き上記例(図５の例)と同一である。すなわ
ち、液体４３を充填した第１の部屋４４と、気体を充填
した第２の部屋４５とを交互に並べて構成されている。

【００１６】このような構成において、ヘルメットに大
きな衝撃が加わると、図８（ｂ）に示すように、外皮４
０に開けられた穴４１の縁が緩衝体４２の表面に強く接
し、その先鋭部分によって緩衝体４２の壁が破られるた
め、上記例(図５の例)と同様に、液体４３の噴出エネル
ギーによる衝撃力の吸収作用が得られるほか、本例にお
いては、噴出した液体４３がヘルメットの外皮４０の表
面で視認できるため、そのヘルメットの使用不能を容易
に判断でき、衝撃を受けたヘルメットの不用意な装着を
確実に回避できるという特有の効果が得られる。

【００１７】Ｅ．第５の実施の形態 本例は変形体に液体を用いる点で上記例と共通するが、
その液体を利用して電池の機能を実現する点で大きく相
違する。図９において、５０は樹脂等からなる緩衝体で
あり、本例の緩衝体５０は、上記例（図５の例）と同様
に液体５１を充填した第１の部屋５２と、気体を充填し
た第２の部屋５３とを交互に並べて構成されているが、
液体５１の主成分が所定の電解液である点、第１の部屋
５２の対向二面に各々アノード電極５４（＋電極）とカ
ソード電極５５（−電極）が取り付けられている点、各
第１の部屋５２のアノード電極５４に接続された第１の
ケーブル５６を有する点、及びカソード電極５５に接続
された第２のケーブル５７を有する点で相違する。な
お、本例の第１の部屋５２には脆弱部（図５の符号３４
参照）が設けられていないが、大きな衝撃力を考慮する
のであれば、設けておくのが望ましい。

【００１８】このような構成によれば、上記各例と同様
の衝撃吸収作用が得られるほか、第１の部屋５２内部の
酸化還元反応に伴うエネルギーの放出を第１のケーブル
５６と第２のケーブル５７の間から電気エネルギーとし
て取り出すことができ、ヘルメットに装着された照明や
電子機器などに電源を供給できるという特有の効果が得
られる。

【００１９】Ｆ．第６の実施の形態 本例は、上記第５の実施の形態の変形例であり、同例に
おけるアノード電極５４及びカソード電極５５の好まし
い平面形状を示すものである。図１０において、６０〜
６７は各々電極（アノード電極５４又はカソード電極５
５）であり、各電極６０〜６７は飛び飛びに２列に並べ
られており、隣り合う電極（例えば、電極６０と電極６
１）のコーナーの間がブリッジ６８〜７４で結ばれ、全
体が一体的に形成されている。このような構成の電極６
０〜６７によれば、上記第５の実施の形態における第１
及び第２のケーブル５６、５７が不要になるから、部品
点数を減らして構成の簡素化と組み立ての容易化を図
り、製造コストを引き下げることができるとともに、ケ
ーブルの断線等の故障要因をなくして信頼性の向上を図
ることができるという特有の効果が得られる。

【００２０】Ｇ．第７の実施の形態 本例は、上記第６の実施の形態の変形例であり、電池の
セル電圧の直列取り出しを可能にしたものである。図１
１において、８０〜８５は電極列であり、各々の電極列
８０〜８５は、多数の個別電極※Ａ〜※Ｇ（※は電極列
の符号、例えば電極列８０は８０Ａ〜８０Ｇの個別電極
からなる：以下同様）と、隣り合う個別電極の間を結ぶ
ブリッジ※Ｈ〜※Ｍとから構成されている。なお、図面
では一部の個別電極やブリッジだけに符号を与えている
が、これは図面の輻輳を避けるためである。

【００２１】ここで、各電極列８０〜８５に第１から第
６の番号を付けて、各々の位置関係を説明する。まず、
第１の電極列８０は、図面の右上から左下に向かって配
列されており、第２の電極列８１と第３の電極列８２
は、第１の電極列８０と同一層で且つ第１の電極列８０
と平行に配列されている。そして、第４の電極列８３は
第１の電極列８０の下側に、第５の電極列８４は第２の
電極列８１の下側に、また、第６の電極列８５は第３の
電極列８２の下側にそれぞれ配列されており、第１の電
極列８０と第４の電極列８３の間、第２の電極列８１と
第５の電極列８４の間、及び第３の電極列８２と第６の
電極列８５の間にそれぞれ液体（所定の電解液：図９の
符号５１参照）を介在させている。

【００２２】第１〜第６の電極８０〜８５の極性は、こ
の例の場合、奇数番目の電極列（第１の電極列８０、第
３の電極列８２及び第５の電極列８４）が正（＋）極性
であり、偶数番目の電極列（第２の電極列８１、第４の
電極列８３及び第６の電極列８５）が負（−）極性であ
る。そして、本実施の形態における特徴の一つは、第１
〜第６の電極列８０〜８５が直列につながるように、異
極同士の電極列の間に接続手段を設けた点にあり、図で
は、第４の電極列８３の個別電極８３Ｆと第５の電極列
８４の個別電極８４Ｅの間に設けられたブリッジ８６
と、第２の電極列８１の個別電極８１Ｄと第３の電極列
８２の個別電極８２Ｃの間に設けられたブリッジ８７が
接続手段に相当する。

【００２３】このような構成によれば、第１の電極列８
０→液体→第４の電極列８３→ブリッジ８６→第５の電
極列８４→液体→第２の電極列８１→ブリッジ８７→第
３の電極列８２→液体→第６の電極列８５という接続関
係になり、対向する一対の電極列と液体とによって構成
される複数の電池セル（図では三つの電池セル）を直列
に接続でき、大きな電圧を取り出すことができるという
特有の効果が得られる。

【００２４】すなわち、図１２は図１１のＡ−Ａ断面
図、図１３はその等価回路図であるが、これらの図に示
すように、第１の電極列８０の個別電極８０Ｇから第６
の電極列８５の個別電極８５Ｂまでが直列に接続され、
その間に、（１）個別電極８０Ｇ、液体８８及び個別電
極８３Ｇからなる電池セルＢ１と個別電極８０Ｆ、液体
８９及び個別電極８３Ｆからなる電池セルＢ２との並列
電池Ｂ３、（２）個別電極８４Ｅ、液体９０及び個別電
極８１Ｅからなる電池セルＢ４と個別電極８４Ｄ、液体
９１及び個別電極８１Ｄからなる電池セルＢ５との並列
電池Ｂ６、（３）個別電極８２Ｃ、液体９２及び個別電
極８５Ｃからなる電池セルＢ７と個別電極８２Ｂ、液体
９３及び個別電極８５Ｂからなる電池セルＢ８との並列
電池Ｂ９が直列に接続されるので、両端の個別電極８０
Ｇ、８５Ｂからそれぞれケーブル９４、９５を引き出せ
ば、これらのケーブル９４、９５より、電池Ｂ３、Ｂ６
及びＢ９の加算電圧を取り出すことができる。

【００２５】図１４は、本実施の形態の応用例である。
この図において、１００はヘルメットの外皮、１０１は
ヘルメットに装着された電子機器（特に限定しないが本
例ではヘッドアップディスプレイ）、１０２は緩衝体、
１０３はシールドである。ヘッドアップディスプレイ１
０１は、ケース１０４の内部の投射器１０５からの画像
を半透明ミラー１０６に映し出し、外の景色と虚像１０
７とを重ね合わせて視覚化するものであり、仮想体験シ
ステムや戦闘機の射撃管制システムあるいは地上兵士の
戦闘管理システムに用いられているものである。

【００２６】一般にこれらのシステムでは、機体や体に
装着したバッテリから電源ケーブルを引き出している
が、邪魔であるうえ、ケーブルの切断や脱落を否めず、
信頼性や使い勝手が悪かったものの、本実施の形態を応
用すれば、ヘルメット自体で電源を賄えるため、かかる
不都合を全く生じないから好都合である。すなわち、図
示のヘルメットでは、緩衝体１０２の内部に設けられた
複数の電池（図では、Ｂ１０〜Ｂ１４の五つの電池）と
ヘッドアップディスプレイ１０１との間を図示を略した
ケーブルで接続して、ヘッドアップディスプレイ１０１
に必要な電源をヘルメット自体で賄っている。また、電
池１０〜Ｂ１４の充電のためのコネクタ１０８をヘルメ
ットの外皮１００に設けている。

【００２７】したがって、かかるヘルメットを、仮想体
験システムや戦闘機の射撃管制システムあるいは地上兵
士の戦闘管理システムに用いれば、バッテリを持ち歩い
たり、機体から電源を取得したりする必要がなくなるた
め、信頼性や使い勝手の向上を図ることができるという
特有の効果が得られる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、一方の部
屋に充填された素材自体の変形応力に加えて、他方の部
屋の気体圧縮の応力も衝撃吸収に関与するから、従来技
術のように単一の素材のみの衝撃吸収作用に比べ、同一
の厚さでもより大きな衝撃吸収作用を得ることができる
うえ、一方の部屋と他方の部屋の並べ方を工夫すること
により、緩衝作用の部分的な強弱調整を簡単に行うこと
ができ、衝撃の方向を考慮した適切な耐衝撃性を有する
ヘルメットを容易に設計できる。請求項２に係る発明に
よれば、緩衝体に衝撃が加わると、一方の部屋は他方の
部屋の容積を圧迫するように変形し、この変形によって
衝撃吸収の作用が得られるが、特に大きな衝撃が加わっ
た場合に、一方の部屋と他方の部屋の間の壁が破れて液
体が勢いよく噴出するため、噴出エネルギーに相当する
衝撃力の吸収作用も得られ、大きな衝撃から頭部を保護
できるという安全性向上に有益な効果が得られる。

【００２９】請求項３に係る発明によれば、一方の部屋
と他方の部屋を五角柱又は六角柱状にしたので、衝撃の
方向を多方向に分散して衝撃吸収の性能向上を図ること
ができる。請求項４に係る発明によれば、一方の部屋と
他方の部屋の間の壁に脆弱部を形成したので、ある程度
の衝撃でも壁を破ることができ、耐衝撃性能の向上を図
ることができる。

【００３０】請求項５に係る発明によれば、ヘルメット
の外皮に緩衝体に向かう先鋭部を形成したので、衝撃印
加時にこの先鋭部によって緩衝体を破ることができ、所
要の衝撃吸収作用を選られるうえ、液体の噴出をヘルメ
ットの外部から視認できるため、衝撃を受けたヘルメッ
トを容易に識別して使用不可を確実に判断できる。請求
項６に係る発明によれば、所定の電解液を主成分とする
液体で変形体を形成するとともに、該液体を充填した部
屋に、対向する一対の電極を設けたので、ヘルメット内
部に電池を構成できる。請求項７に係る発明によれば、
一対の電極の同一極性の電極を一体的に成形したので、
電極間を結ぶケーブルを不要にして構成の簡素化と信頼
性の向上を図ることができる。請求項８に係る発明によ
れば、一体的に成形した電極の異極同士を接続する接続
手段を設けたので、電池セルの電圧を直列に取り出すこ
とができる。請求項９に係る発明によれば、電極から取
り出した電圧をヘルメットの電子機器に供給するので、
仮想体験システムや戦闘機の射撃管制システムあるいは
地上兵士の戦闘管理システムに適用して好適なヘルメッ
トを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の部分断面図である。

【図２】第１の実施の形態の作用説明図である。

【図３】第２の実施の形態の部分断面図である。

【図４】第２の実施の形態の部屋の外観図である。

【図５】第３の実施の形態の部分断面図である。

【図６】第３の実施の形態の作用説明図である。

【図７】第４の実施の形態のヘルメット外観図である。

【図８】第４の実施の形態の部分断面図である。

【図９】第５の実施の形態の部分断面図である。

【図１０】第６の実施の形態の電極形状図である。

【図１１】第７の実施の形態の電極形状図である。

【図１２】第７の実施の形態の部分断面図である。

【図１３】図１２の等価回路図である。

【図１４】第７の実施の形態の応用例の説明図である。

【図１５】従来例の部分断面外観図である。

【符号の説明】

１０ 外皮 １１ 緩衝体 １３ 第１の部屋（一方の部屋） １４ 第２の部屋（他方の部屋） ３１ 液体 ３４ 脆弱部 ４１ 穴（先鋭部） ５４、５５ 電極（一対の電極） ８６、８７ ブリッジ（接続手段） １０１ 電子機器

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘルメットの外皮の内側に装着される緩
   衝体の構造において、前記緩衝体を多数の部屋で構成
   し、且つ、少なくとも一つの壁に接して隣接する一方の
   部屋に変形体を充填するとともに、他方の部屋に気体を
   充填したことを特徴とするヘルメットの緩衝構造。
2. 【請求項２】 前記変形体を液体にしたことを特徴とす
   る請求項１記載のヘルメットの緩衝構造。
3. 【請求項３】 前記部屋を五角柱又は六角柱状にしたこ
   とを特徴とする請求項１記載のヘルメットの緩衝構造。
4. 【請求項４】 前記変形体を液体にするとともに、前記
   一方の部屋と他方の部屋の間の壁に脆弱部を形成したこ
   とを特徴とする請求項１記載のヘルメットの緩衝構造。
5. 【請求項５】 前記変形体を液体にするとともに、前記
   外皮に緩衝体に向かう先鋭部を形成したことを特徴とす
   る請求項１記載のヘルメットの緩衝構造。
6. 【請求項６】 ヘルメットの外皮の内側に装着される緩
   衝体の構造において、前記緩衝体を多数の部屋で構成
   し、且つ、少なくとも一つの壁に接して隣接する一方の
   部屋に所定の電解液を主成分とする液体を充填するとと
   もに、他方の部屋に気体を充填し、さらに、該液体を充
   填した部屋に、対向する一対の電極を設けたことを特徴
   とするヘルメットの緩衝構造。
7. 【請求項７】 前記一対の電極の同一極性の電極を一体
   的に成形したことを特徴とする請求項６記載のヘルメッ
   トの緩衝構造。
8. 【請求項８】 前記一体的に成形した電極の異極同士を
   接続する接続手段を設けたことを特徴とする請求項７記
   載のヘルメットの緩衝構造。
9. 【請求項９】 前記電極から取り出した電圧をヘルメッ
   トの電子機器に供給することを特徴とする請求項６、請
   求項７又は請求項８記載のヘルメットの緩衝構造。