JP2016047971A

JP2016047971A - ヘルメット

Info

Publication number: JP2016047971A
Application number: JP2014172813A
Authority: JP
Inventors: 井裕一石; Yuichi Ishii
Original assignee: Kinboshi Inc
Current assignee: Kinboshi Inc
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2016-04-07

Abstract

【課題】従来のヘルメットと同等の衝撃緩衝能力を有しながら、軽量で通気性や装着性に優れ、日常的に使用できるヘルメットを提供する。
【解決手段】発泡体を帽体状に圧縮成形したアウターシェルと、前記アウターシェルの内側に配置される補強部材と、前記補強部材の内側に配置されて頭部と接して設けられる衝撃緩衝ライナーと、を備えたヘルメットを開示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、頭部を外部からの衝撃に対して保護するためのヘルメットに関し、より詳細には、軽量でかつ快適性に優れるヘルメットに関する。

落下物や転倒などによる衝撃や外部からの打撃に対して頭部を保護するための保護帽として、ヘルメットやヘッドギアがあるが、ヘルメットは頭部を保護するという機能面では優れているものの、日常的に装着するには重量があるため、特定用途（例えば自動二輪車の運転等）にのみ使用される。一方、要介護人等に装着されるヘッドギアは、軽量で日常的に装着することを想定したものであるが、転倒などによる頭部の保護を目的としているため、衝撃緩衝材もヘルメットに使用されるような高密度発泡スチロール等ではなくスポンジ状の材料が使用されている。このように頭部保護性能に特化させようとすると、保護帽のアウターシェルの厚みを厚くし、かつ高密度発泡スチロール等の衝撃緩衝材を一定以上の厚さで配置する必要があるため、どうしても重量化してしまうという問題がある。

上記のような問題に対して、特許文献１には、日常的に装着できるような軽量の保護帽であって、布製の帽子の内側に装着することができるインナー型保護帽が開示さており、インナー型保護帽として、繊維強化複合材料で形成されたキャップ状の帽体と、この帽体の内側に設けたクッション性シート状物とを備えた構造が開示されている。例えば、特許文献１に開示されている保護帽の一実施形態では、キャップ状の帽体は、Ｅガラスローブングにポリプロピレン樹脂を含浸させたテープ状のプリプレグを長さ３５ｍｍに切断した短冊状物を作製し、金型に無作為に分散、堆積させ、加熱、溶融、冷却することにより、厚さ４．５ｍｍのシート状材料を得て、このシート状物を１４０×１４０ｍｍのサイズに切断し、帽体成形用金型にてプレス成形して作製され、このようにして得られた帽体の重量は、１２９〜１５２ｇであるとされている。

また、特許文献１に記載の帽体では、クッション性シート状物は、厚さ３〜８ｍｍとされる立体編物、立体網状体或いはウレタンゲルとされており、クッション性シート状物を含む頭部損傷防止用インナー型保護帽の総重量は、１５４〜１８５ｇであるとされている。

特開２００７−１３８３１９号公報

特許文献１に記載の頭部損傷防止用インナー型保護帽は布製の帽子に適用することが想定されており、帽子に頭部保護機能を付加するものであり、安全ヘルメット等に要求されるような頭部保護機能までは備えていない。一方、従来のヘルメットは、ＡＢＳ等のプラスチックからなるアウターシェルの内側に発泡スチロール等の衝撃吸収部材を配置した構造を備えており、ヘルメット自体の強度や衝撃吸収能力は高いもののヘルメットが重く、作業現場等で装着する際に装着しにくかったり、またヘルメットを装着して日常的に使用するには使用者への負担が大きかった。

本発明者らは、今般、ヘルメットの構造を根本から見直し、アウターシェルにも衝撃緩衝性を持たせるとともに、屈強で機械的強度に優れる補強部材をアウターシェルとインナー（頭部と接する部分）との間に配置した構造として、従来２層であった構造を３層構造とすることにより、従来のヘルメットと同等の衝撃緩衝能力を有しながら、軽量で通気性や装着性に優れ、日常的に使用できるヘルメットを実現できるとの知見を得た。本発明はかかる知見によるものである。

したがって、本発明は、従来のヘルメットと同等の衝撃緩衝能力を有しながら、軽量で通気性や装着性に優れ、日常的に使用できるヘルメットを提供することを目的とする。

本発明によるヘルメットは、発泡体を帽体状に圧縮成形したアウターシェルと、前記アウターシェルの内側に配置された補強部材と、前記補強部材の内側に配置されて頭部と接して設けられる衝撃緩衝ライナーと、を備えたものである。

また、本発明の一実施形態においては、前記アウターシェルに複数の貫通孔が設けられていてもよい。

また、本発明の一実施形態においては、前記アウターシェルが、圧縮成形された発泡体と前記発泡体の表面に設けられた樹脂層とからなるもの、または、であってもよい。

また、本発明の一実施形態においては、前記補強部材が、メッシュ状、織物状または編物状の繊維強化樹脂からなるであってもよく、また、マグネシウム合金、チタン合金等の軽量金属からなるものであってもよい。

また、本発明の一実施形態においては、前記補強部材が複数の貫通孔を備えていてもよい。

また、本発明の一実施形態においては、前記衝撃緩衝ライナーが、中空の樹脂袋体が複数連結した緩衝部材からなるものであってもよく、また、発泡樹脂からなるものであってもよい。

また、本発明の一実施形態においては、前記アウターシェルの厚みが、５〜３０ｍｍであってもよい。

また、本発明の一実施形態においては、前記補強部材の厚みが、１〜１０ｍｍであってもよい。

また、本発明の一実施形態においては、前記衝撃緩衝ライナーの厚みが、１〜３０ｍｍであてもよい。

本発明によれば、従来ヘルメットの内側に配置されていた衝撃緩衝部材をアウターシェルとして使用し、アウターシェルの強度を補う補強部材をインナー（衝撃緩衝ライナー）との間に配置した３層構造とすることにより、衝撃緩衝部材の厚みを薄くしても従来と同等の衝撃緩衝能力を保持しながら、軽量なヘルメットを実現できる。

また、アウターシェルや補強部材に貫通孔を設けることにより通気性を確保できるため、快適性に優れ日常的に使用できるヘルメットを実現することができる。

本発明のヘルメットの一実施形態の断面図である。使用するアウターシェルの他の実施形態の断面図である。本発明のヘルメットに使用される衝撃緩衝ライナーの一実施形態を示した斜視図である。図３に示した衝撃緩衝ライナーのＡ−Ａ’断面図である。

本発明によるヘルメットを図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態によるヘルメットの断面図である。ヘルメット１は、略半球状または凹曲面状の形状を有するアッパーシェル２と、アッパーシェル２の内側に配置される補強部材３と、アッパーシェル２および補強部材３のより内側に配置されて頭部（図示せず）と接して設けられる衝撃緩衝ライナー４とで概略構成されている。さらにヘルメット１には、使用者が装着した状態で顎等に係止するための顎紐５を備えていてもよく、例えば、アウターシェル２の両側部側から補強部材３の間を抜けて延在する顎紐５を設けてもよい。無論、顎紐５は、使用者の頭部の大きさに応じて調整できるアジャスタを備えていてもよい。

アウターシェル２は、発泡倍率が５〜２５倍程度となるように圧縮成形された発泡スチロールからなる。発泡倍率が小さいほどアウターシェルの強度は増すが、単位体積あたりの質量が増加し、ヘルメット全体の重さを増加させてしまう。また、アウターシェル自体の衝撃吸収能力が低下する。一方、発泡倍率が２５倍を超えるように圧縮成形された発泡スチロールは軽量で衝撃吸収能力にも優れるが、たとえ後記するような補強部材を内側に備えていたとしても、使用者の頭部は保護できるもののアウターシェル自体の強度が低下してしまう。好ましい発泡倍率は１０〜１５程度である。

また、アウターシェル２自体の強度および耐久性をより向上させるために、図２に示すように、最外層に樹脂層６を備えた複合体であってもよい。例えば、樹脂層６としてポリエステル樹脂、ＡＢＳ、ポリカーボネート等の汎用樹脂シートを用いて、発泡スチロールを圧縮成形する際に一体成形することにより複合体を作製することができる。

また、アウターシェル２には、図１に示すように、複数の貫通孔２１を設けることができる。貫通孔２１を設けることにより頭部との通気を確保できるため、ヘルメットの快適性が向上する。貫通孔２１は、アウター-シェルの表面に一様に設けてもランダムに設けてもよい。貫通孔の孔径は０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度であってよい。貫通孔２１の孔径が大き過ぎるとアウターシェル自体の強度が低下する。また、設ける貫通孔の数は多いほど通気性が向上するが、貫通孔の数が多すぎるとアウターシェル自体の強度が低下する。従って、孔径が１〜５ｍｍ程度の貫通孔が単位面積あたり１〜１０個／ｃｍ^２程度となるように貫通孔を設けることが好ましい。

アウターシェル２は、図１に示すように、内側の一部に突起２２が設けられていてもよい。この突起２２と後記する補強部材３とが接して装着されることにより、より一層、ヘルメットの衝撃吸収力が向上する。

アウターシェル２の厚みは５〜３０ｍｍであり、好ましくは５〜１５ｍｍである。厚みが３０ｍｍを超えるとアウターシェルの強度は増すが質量が増加してヘルメット全体の重さを増加させてしまう。一方、５ｍｍ未満であると、補強部材を備えたヘルメット構造としても、最外層であるアウターシェルの強度が不十分となる。厚みが上記範囲であるアウターシェル２の質量は、概ね２０〜５０ｇである。

次に、アウターシェル２の内側に配置される補強部材３について説明する。補強部材３は、ヘルメットの強度および耐衝撃性を維持するために設けられるものである。上記したように従来のヘルメットでは、最外層であるアウターシェルがヘルメットの強度を担う役割をしていたが、本発明においては、強度および耐衝撃性を維持する機能を担う補強部材が、ヘルメットの内層に配置される。

補強部材は、軽量性と強度の観点から繊維強化樹脂を使用する。繊維強化樹脂は、繊維体に樹脂を含浸させたプリプレグを、アウターシェルの内層に適合するような大きさとなるように略半円形または凹曲面状の形状に硬化させることにより製造することができる。使用できる繊維としては、従来公知の繊維強化樹脂に使用される繊維を制限なく使用でき、例えば、ポリエステル繊維やナイロン繊維等に限らず、エンジニアリングプラスチックファイバーとして知られる超高強力ポリエチレン繊維、高強力ポリアリレート繊維、アラミド繊維、高強局ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）繊維、ＰＢＯ繊維、カーボンファイバー等を使用できる。また、繊維状金属を用いてもよい。

プリプレグは、上記した繊維を一方向に引き揃えて形成した繊維シートや、繊維を織物状、編物状、メッシュ状にした繊維シート、あるいは不織布シートに樹脂を含浸させることにより形成できる。織物状の繊維シートとしては、平織、綾織、朱子織等種々のものを使用できる。また、短冊状のプリプレグを経緯に配置したクロスプリプレグを使用してもよい。繊維シートの目付は、通気性を考慮して、１００〜３００ｇ／ｍ^２程度とするのがよい。

プレプリグのマトリクス樹脂としては、従来公知の熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等や、熱可塑性樹脂、例えば、ビニルエステル樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等を使用することができる。また、エポキシ樹脂としては、三次元架橋構造を持たない熱可塑性エポキシ樹脂を使用してもよい。

上記した繊維シートにマトリクス樹脂を含浸させたプリプレグを金型に配置し加熱圧縮することにより、補強部材を形成することができる。繊維シート中の空隙をマトリクス樹脂で埋めながら樹脂を硬化させてもよいが、繊維の間に樹脂が埋まらないように含浸させる樹脂量を調整して、プリプレグを硬化させてもよい。このようにして得られた補強部材は、樹脂が含浸しなかった部分が貫通孔として残るため、補強部材の通気性が向上する。また、繊維の間に樹脂が埋まるように樹脂量を増やして得られた補強部材に、後から貫通孔を形成してもよい。

また、補強部材としては、上記したような繊維強化樹脂以外にも、軽量かつ高強度の材料を用いることでき、例えばマグネシウム合金やチタン合金等の軽量金属からなるシートを、略半球状または凹曲面状の形状に成形したものを補強部材として使用することができる。

補強部材の厚みは１〜１０ｍｍであり、好ましくは１〜３ｍｍである。厚みが１０ｍｍを超えると補強部材の強度は増すが質量が増加してヘルメット全体の重さを増加させてしまう。一方、１ｍｍ未満であるとヘルメット全体としての強度が不十分となる。厚みが上記範囲である補強部材３の質量は、概ね５０〜１２０ｇである。

本発明によるヘルメットは、上記した補強部材と使用者の頭部との間に中空の樹脂袋体が複数連結した衝撃緩衝ライナー４が設けられる。従来のヘルメット構造は、内容に発泡スチロール等の緩衝材が配置され、緩衝材と頭部との間に、周回ヘッドバンド、ハンモック、スポンジ等が配置されていたが、本発明においては、頭部と直接接する部分に、厚み１〜３０ｍｍ程度の衝撃緩衝ライナー４を配置することにより、周回ヘッドバンド、ハンモック、スポンジ等を不要とできるとともに、ヘルメット全体の大きさを小型化することができる。その結果、従来よりも軽量なヘルメットとすることができる。そのため、従来のヘルメットに比べて装着し易く、またヘルメットを装着して日常的に使用してた場合であっても使用者への負担が軽減される。

図３は、本発明で使用する衝撃緩衝ライナー４の一実施形態を示した斜視図であり、図４は、図３に示した衝撃緩衝ライナーのＡ−Ａ’断面図である。衝撃緩衝ライナー４は、中空４３の樹脂袋体４１が複数連結した構造を有している。樹脂袋体４１同士は、個々の樹脂袋体４１が通気するように管状部材４２で連結されている。このような構造の衝撃緩衝ライナー４は、樹脂袋体に力が作用すると樹脂袋体内部の空気により反作用の力が働くため、クッション機能を有する。また、樹脂袋体４１同士が連結される管状部材４２が存在するため、通気性を確保することができる。

また、衝撃緩衝ライナー４は、樹脂袋体４１部分が凸、管状部材４２が凹とみなせるため、頭部と接触するのが凸部分のみとなるため、使用者の装着感が向上する。

衝撃緩衝ライナー４は、上記したような材料以外にも、従来から使用されている発泡スチロールを用いることもできるが、発泡スチロールを略半球状または凹曲面状の形状に成形する際に、内側に凸状突起を複数備えた構造となるように成形することにより、頭部と接触するのが凸部分のみとなるため、使用者の装着感が向上する。

衝撃緩衝ライナー４の厚みは１〜１０ｍｍであり、好ましくは２〜５ｍｍである。厚くするほど衝撃緩衝性能は向上するが、衝撃緩衝ライナーの屈曲性が低下して装着感が損なわれる。

上記した以外にも、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改良を行うことがで、そのような改良された形態も本発明の範囲に包含されることは言うまでもない。

１ヘルメット
２アウターシェル
３補強部材
４衝撃緩衝ライナー
５顎紐

Claims

発泡体を帽体状に圧縮成形したアウターシェルと、
前記アウターシェルの内側に配置された補強部材と、
前記補強部材の内側に配置されて頭部と接して設けられる衝撃緩衝ライナーと、
を備えたヘルメット。
前記アウターシェルに複数の貫通孔が設けられている、請求項１に記載のヘルメット。
前記アウターシェルが、圧縮成形された発泡体と前記発泡体の表面に設けられた樹脂層とからなる、請求項１または２に記載のヘルメット。
前記補強部材が、メッシュ状、織物状または編物状の繊維強化樹脂からなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のヘルメット。
前記補強部材が、マグネシウム合金、チタン合金等の軽量金属からなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のヘルメット。
前記補強部材が複数の貫通孔を備えている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のヘルメット。
前記衝撃緩衝ライナーが、中空の樹脂袋体が複数連結した緩衝部材からなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載のヘルメット。
前記衝撃緩衝ライナーが発泡樹脂からなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載のヘルメット。
前記アウターシェルの厚みが、５〜３０ｍｍである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のヘルメット。
前記補強部材の厚みが、１〜１０ｍｍである、請求項１〜９のいずれか一項に記載のヘルメット。
前記衝撃緩衝ライナーの厚みが、１〜３０ｍｍである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のヘルメット。