| 【発明の名称】 |
ヘルメットの緩衝構造 |
| 【発明者】 |
【氏名】草皆 茂則
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| 【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。 |
【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
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【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１０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１３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２０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４０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５５）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６１）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６０〜６７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１１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８０→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８０Ｇ、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１０１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１０７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。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２３１３５０
【氏名又は名称】ジャトコ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）４月６日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】鹿嶋 英實
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２８６８２２ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１０月１９日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−９３７２９ |
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