(57)【要約】      （修正有）【課題】装置の衝撃エネルギー吸収能力を犠牲にすることなく快適性が改良されるヘルメット、肘パット等の人体保護装置を提供する。【解決手段】第１の材料の内部コア及び第２の材料の外部コアからなるチューブ２２の溶融温度より低い溶融温度を有する接着剤を使用して、第１の材料を前記第２の材料に接合するステップを備え、第１の材料の溶融温度で軟化状態にある第１の材料及び第２の材料を選択するステップを含むことができる。【選択図】図５
2011137282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが装着する人体保護装置であって、
エネルギー吸収セルのアレイを備え、
各セルがチューブを含み、
実質的に各チューブが少なくとも１つの他のチューブの側壁と近接又は隣接する側壁を有し、
実質的に各チューブが、前記チューブの軸と平行に荷重が加えられるときに前記チューブの向きが実質的に維持されるように構成される、人体保護装置。
【請求項２】
前記チューブが筒体又は錐体構造を有する、請求項１に記載の人体保護装置。
【請求項３】
安全ヘルメットを構成する、請求項１又は２に記載の人体保護装置。
【請求項４】
実質的に各チューブが少なくとも１つの他のチューブの側壁と接する側壁を有する、請求項１〜３の何れか一項に記載の人体保護装置。
【請求項５】
実質的に各チューブが少なくとも１つの他のチューブの側壁に接続された側壁を有する、請求項１〜４の何れか一項に記載の人体保護装置。
【請求項６】
実質的に各チューブが接着剤によって少なくとも１つの他のチューブの側壁に接続された側壁を有する、請求項５に記載の人体保護装置。
【請求項７】
実質的に各チューブが、実質的に前記チューブの長さに沿って少なくとも１つの他のチューブの側壁に接続された側壁を有する、請求項５又は６に記載の人体保護装置。
【請求項８】
実質的に各チューブが少なくとも１つの他のチューブの側壁に溶接又は融合された側壁を有する、請求項５に記載の人体保護装置。
【請求項９】
１つ以上のチューブが第１の材料を含む内部コアと第２の材料を含む外部コアとを備える、請求項８に記載の人体保護装置。
【請求項１０】
前記第２の材料が前記第１の材料より低い溶融温度を有する、請求項９に記載の人体保護装置。
【請求項１１】
実質的に各チューブが少なくとも３つの他のチューブに近接又は隣接する、請求項１〜１０の何れか一項に記載の人体保護装置。
【請求項１２】
実質的に各チューブが６つの他のチューブに近接又は隣接する、請求項１〜１０の何れか一項に記載の人体保護装置。
【請求項１３】
各チューブが２〜８ｍｍの直径を有する、請求項１〜１２の何れか一項に記載の人体保護装置。
【請求項１４】
各チューブが約６ｍｍの直径を有する、請求項１〜１２の何れか一項に記載の人体保護装置。
【請求項１５】
各チューブの前記側壁の厚さが０．５ｍｍ未満である、請求項１〜１４の何れか一項に記載の人体保護装置。
【請求項１６】
各チューブの前記側壁の厚さが０．１〜０．３ｍｍである、請求項１〜１４の何れか一項に記載の人体保護装置。
【請求項１７】
各チューブの長さが５０ｍｍ未満である、請求項１〜１６の何れか一項に記載の人体保護装置。
【請求項１８】
各チューブの長さが３０〜４０ｍｍである、請求項１〜１６の何れか一項に記載の人体保護装置。
【請求項１９】
前記エネルギー吸収セルのアレイが一体材料として設けられる、請求項１〜１８の何れか一項に記載の人体保護装置。
【請求項２０】
ユーザによって装着される人体保護装置のライナーであって、
エネルギー吸収セルのアレイを有する第１の材料を含み、各セルがチューブを備え、実質的に各チューブが少なくとも１つの他のチューブの側壁に近接又は隣接する側壁を有し、各チューブは実質的に荷重が前記チューブの軸と平行に加えられるときに前記チューブの向きが実質的に維持されるように構成される、ライナー。
【請求項２１】
前記人体保護装置が安全ヘルメットを構成する、請求項２０に記載のライナー。
【請求項２２】
本発明の第３の態様により提供される人体保護装置であって、
接着剤を使用して第２の材料に接合された第１の材料を含み、前記接着剤が前記第１の材料及び前記第２の材料の溶融温度より低い溶融温度を有する、人体保護装置。
【請求項２３】
前記第１の材料及び前記第２の材料が前記接着剤の前記溶融温度において軟化状態にある、請求項２２に記載の人体保護装置。
【請求項２４】
前記第１の材料が、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、又は、ポリフェニルスルホン材料のうちの一つである、請求項２２又は２３に記載の人体保護装置。
【請求項２５】
前記第２の材料がプラスチック材である、請求項２２〜２４のいずれか一項に記載の人体保護装置。
【請求項２６】
前記第２の材料が繊維強化プラスチック材である、請求項２５に記載の人体保護装置。
【請求項２７】
前記接着剤が熱可塑性物質である、請求項２２〜２６のいずれか一項に記載の人体保護装置。
【請求項２８】
前記接着剤がポリエステルベースの材料である、請求項２７に記載の人体保護装置。
【請求項２９】
前記接着剤の溶融温度が１８０℃未満である、請求項２２〜２８のいずれか一項に記載の人体保護装置。
【請求項３０】
前記接着剤の溶融温度が１２０℃〜１４０℃である、請求項２９に記載の人体保護装置。
【請求項３１】
形成中に１５５℃〜１６０℃まで加熱される、請求項３０に記載の人体保護装置。
【請求項３２】
第３の材料をさらに含み、前記第１の材料が前記第２の材料と前記第３の材料に挟まれ、前記第１の材料が前記接着剤を使用して前記第３の材料に接合される、請求項２２〜３１のいずれか一項に記載の人体保護装置。
【請求項３３】
前記第１の材料がエネルギー吸収セルのアレイを有し、各セルがチューブを含む、請求項２２〜３２のいずれか一項に記載の人体保護装置。
【請求項３４】
人体保護装置を形成する方法であって、
第１の材料及び第２の材料の溶融温度より低い溶融温度を有する接着剤を使用して、前記第１の材料を前記第２の材料に接合するステップを備える方法。
【請求項３５】
前記第１の材料の前記溶融温度で軟化状態にある前記第１の材料及び前記第２の材料を選択するステップを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
形成中に１５５℃〜１６０℃まで前記人体保護装置を加熱するステップを含む、請求項３４又は３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記接着剤を使用して前記第１の材料を第３の材料に接合するステップを含む、請求項３４〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記第１の材料がエネルギー吸収セルのアレイを有し、各セルがチューブを含む、請求項３４〜３７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体保護装置に関係する。本発明は、特に、安全ヘルメット、肘パッド、膝パッド、肩パッドなどのような比較的大きな曲率を有する装置で使用されるエネルギー吸収材と、この材料を形成する方法とに関係するがそれに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
多くの人体保護装置は、装置の曲率半径ρの逆数として定義される大きな曲率κを有する。安全ヘルメットのような装置は、恒久的に湾曲した形状を必要とする。肘、膝及び肩のパッドのようなその他の装置は、人体の動きに応じて湾曲した形状を伸縮自在にとるよう十分にしなやかであることが必要である。適切な材料及び形成方法がこれらの装置のため使用されなければならない。
【０００３】
安全ヘルメットは、従来から、頑丈なプラスチック材料からなる実質的に回転楕円型の外板と、硬質発泡体のような弾性材料からなる内板とを備える。剛性外板は、衝撃荷重を、衝撃荷重によって加えられたエネルギーを吸収する内板へより均等に伝達する。ヘルメットは、雌金型内に、又は、雄金型の周りに形成され、材料は長円型の形状を形成するためにかなりの曲率が与えられる。さらに、外板と内板は金型へ別々に挿入されなければならない。そうしなければ、曲げ加工中に、二つの材料の間の接合が、（圧縮される）内板に対する（伸張される）外板の所要の滑りを妨げるか、又は、内面及び外面に高い平面応力を生じるであろう。
【０００４】
ヘルメットの総重量を減少させることが望ましい。さらに、ヘルメットを形成する方法は、典型的に、複雑であり、かつ、費用のかかる傾向があるハンドレイアップを伴う。内板及び外板をワンピース材として金型内に挿入可能であることは有利である。
【０００５】
種々の断面形状をもち、軸方向に荷重を受ける支柱が、車両、路側備品などの構造的な耐衝撃性を改良するため以前より使用されている。これらの既知のシステムの支柱は、典型的に接続されず、独立して機能する。支柱を形成する材料とは無関係に、全体座屈故障モード（又は、支柱全体の故障につながる局部故障）は、衝撃エネルギーを効率的に吸収しないので回避されるべきである。
【０００６】
金属支柱は、衝撃エネルギーを効率的に吸収する複数の局部座屈及び折り曲げ故障モードを示すことが望ましい。プラスチック支柱及び複合材支柱は、衝撃エネルギーを効率よく吸収するいくらかの個数の故障モードを有するが、これらのモードのすべては、典型的に、支柱の一端の進行性圧壊を伴う。
【０００７】
プラスチック支柱及び複合材支柱の性能及び故障モードは、使用される材料、幾何学的性質（形状及び厚さ）、複合材中の繊維配置、トリガーの使用、及び、荷重条件を含むいくらかの個数の異なるパラメータの複合相互作用に依存する。しかし、これらのパラメータを慎重に選択することにより、金属相当物より優れた安全装置が得られる。
【０００８】
使用される材料とは無関係に、荷重と平行に配置された独立した支柱のアレイは、一般に、エネルギー吸収性能を増大し、安全装置の安定性を改良することがわかっている。支柱は、徐々に曲げられるか、又は、圧壊されるので、比較的一定レベルのエネルギー吸収を生ずる傾向がある。軸方向に荷重を受ける円錐体は、粉砕状況においてはしばしばより望ましいエネルギー吸収のより直線的な増加率を生じることがわかっている。しかし、支柱は独立しているので、局部荷重は、加えられた荷重の軸からオフセットした軸を有する支柱の望ましくない全体故障を引き起こす可能性がある。同様に、支柱は独立しているので、支柱は荷重中の不安定性を回避するために比較的厚くなるように形成される。
【０００９】
低剛性を有するコア材料によって分離された２枚の頑丈な外板からなるサンドイッチパネルは、建築部材や、道路車両及び航空機用の構造パネルのように多くの用途で使用されている。よく用いられるコアは、ハニカム構造、すなわち、各セルが六角形の断面を有するセルのアレイにより構成される。しかし、これらのセル、又は、その他の断面をもつセルは、各側壁が近傍セルと共有されるので、支柱それぞれが接続されているものとは考えられない。あるセルが局部故障又は不安定性を起こすならば、これは近傍セルに影響を与えるであろう。
【００１０】
各縦部材の軸は内板及び外板の面と垂直であり、各縦部材の各端は典型的に各板に接合される。したがって、ハニカム構造は、外板の一方の面に衝突する荷重と平行に配列されたセルのアレイに相当する。
【００１１】
国際公開公報第９４／０００３１号は、ハニカムサンドイッチ構造を含む安全ヘルメットを開示する。一般に、ハンドレイアップ法が使用される。欧州特許第０８８１０６４号は、同様にハニカムサンドイッチ構造を有する保護エレメントを開示する。この文献は、エレメントがヘルメットを含む広範囲の保護装身具内に組み込まれることを記載している。
【００１２】
米国特許第３８７７０７６号はチューブのアレイを有するヘルメットを開示する。各チューブは、間隔をあけられ、他のチューブから独立している。
【００１３】
米国特許第４５３４０６８号は間隔をあけられたチューブのアレイをさらに開示する。局部壊滅的故障について記載されている。
【発明の概要】
【００１４】
ハニカム構造は、比較的小さな曲率だけをもつフラットパネル又は構造体を含む用途に適する。しかし、材料が大きな曲率を有する物に使用されるときに問題が生じる。
【００１５】
ハニカム構造の各六角形セルは、ｎ・６０°の回転対称角度を有する。したがって、セルは９０°の角度に関する回転対称性を有さない。よって、セルは直交異方性ではなく、すなわち、セルは、第１の角度で加えられた荷重に対して、第１の角度から９０°が加えられた第２の角度で加えられた荷重とは異なる応答を有する。ヘルメットを形成するとき、材料は回転楕円形状を形成するため二つの直交軸に関して金型の周りで曲げられる。したがって、六角形構造は、希望の曲率を実現しようとするときに困難を生じる可能性がある。
【００１６】
さらに、六角形構造は、軸に関する正曲率が直交軸に関する負曲率を生じ（鞍の形状がこの現象を説明する）、本質的にアンチクラスティックである。このこともまた形成プロセスにおける困難の原因となる。
【００１７】
さらに、大きな曲率に弾性変形しなければならないパッドのような装置にハニカム構造を使用することには欠点がある。これらの欠点は構造体の比較的硬質な性質を含む。六角形エレメントは、それぞれが縦方向エッジ毎に堅く固定された６つの平板であると考えられる。このようなエレメントと、これらのエレメントから生産される構造体が比較的不撓性であることは理論的かつ経験的に知られている。このような材料から生産されるパッドはこわばった感触があり、あまり快適ではない傾向がある。装置のエネルギー吸収能力を犠牲にすることなく快適性が改良されることが望ましい。
【００１８】
本発明の第１の態様によれば、エネルギー吸収セルのアレイを備え、各セルがチューブを備え、実質的に各チューブが少なくとも１つの他のチューブの側壁と近接又は隣接する側壁を有し、実質的に各チューブは荷重がチューブの軸と平行に加えられるときにチューブの向きが実質的に維持されるように構成される、ユーザが装着する人体保護装置が提供される。
【００１９】
用語「チューブ」は、規則的又は不規則的な幾何学的性質を有する中空構造体を表すため使用される。好ましくは、チューブは筒体又は錐体構造を有し、より好ましくは、円筒又は円錐構造を有する。筒体チューブ状アレイは、結果として、実質的に等方性があり、実質的にアンチクラスティックではない材料になる。
【００２０】
好ましくは、人体保護装置は安全ヘルメットを構成する。代替的に、人体保護装置は安全パッドを構成する。
【００２１】
好ましくは、実質的に各チューブは少なくとも１つの他のチューブの側壁と接する側壁を有する。好ましくは、実質的に各チューブは少なくとも１つの他のチューブの側壁に接続された側壁を有する。
【００２２】
好ましくは、実質的に各チューブは接着剤によって少なくとも１つの他のチューブの側壁に接続された側壁を有する。好ましくは、実質的に各チューブは、実質的にチューブの長さに沿って少なくとも１つの他のチューブの側壁に接続された側壁を有する。
【００２３】
代替的に、実質的に各チューブは少なくとも１つの他のチューブの側壁に溶接又は融合された側壁を有する。
【００２４】
１つ以上のチューブは第１の材料を含む内部コアと第２の材料を含む外部コアとを備える。好ましくは、第１の材料と第２の材料のそれぞれはポリマーである。好ましくは、第２の材料は第１の材料より低い溶融温度を有する。好ましくは、第１の材料はポリエーテルイミドを含む。好ましくは、第２の材料は、ポリエーテルイミドとポリエチレンテレフタレートの混合物を含む。
【００２５】
好ましくは、実質的に各チューブは少なくとも３つの他のチューブに近接又は隣接する。好ましくは、実質的に各チューブは６つの他のチューブに近接又は隣接する。
【００２６】
好ましくは、各チューブは２〜８ｍｍの直径を有する。好ましくは、各チューブは約６ｍｍの直径を有する。
【００２７】
好ましくは、各チューブの側壁の厚さは０．５ｍｍ未満である。好ましくは、各チューブの側壁の厚さは０．１〜０．３ｍｍである。
【００２８】
好ましくは、各チューブの長さは５０ｍｍ未満である。好ましくは、各チューブの長さは３０〜４０ｍｍである。
【００２９】
好ましくは、エネルギー吸収セルのアレイは一体材料として設けられる。好ましくは、一体材料は、大きな曲率を有するか、又は、大きな曲率に変形可能である。
【００３０】
好ましくは、一体材料は、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、又は、ポリフェニルスルホンを含む。好ましくは、一体材料は、Ｔｕｂｕｓ  Ｈｏｎｅｙｃｏｍｓ（商標）を含む。
【００３１】
本発明の第２の態様によれば、エネルギー吸収セルのアレイを有する第１の材料を含み、各セルがチューブを備え、実質的に各チューブが少なくとも１つの他のチューブの側壁に近接又は隣接する側壁を有し、各チューブは実質的に荷重がチューブの軸と平行に加えられるときにチューブの向きが実質的に維持されるように構成される、ユーザによって装着される人体保護装置のライナーが提供される。
【００３２】
好ましくは、人体保護装置は安全ヘルメットを構成する。代替的に、人体保護装置は安全パッドを構成する。
【００３３】
本発明の第３の態様によれば、接着剤を使用して第２の材料に接合された第１の材料を含み、接着剤が第１の材料及び第２の材料の溶融温度より低い溶融温度を有する、人体保護装置が提供される。
【００３４】
好ましくは、人体保護装置は安全ヘルメットを構成する。代替的に、人体保護装置は安全パッドを構成する。
【００３５】
好ましくは、第１の材料及び第２の材料は接着剤の溶融温度において軟化状態にある。これは、溶融接合が第１の材料と第２の材料との間の相対運動を可能にさせるので、接着剤の溶融温度におけるヘルメットの熱成形を可能にさせる。
【００３６】
好ましくは、第１の材料は、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、又は、ポリフェニルスルホン材料のうちの一つである。
【００３７】
好ましくは、第２の材料は、ポリエーテルイミドのようなプラスチック材である。好ましくは、第２の材料は繊維強化プラスチック材である。好ましくは、繊維はガラス又はカーボンから作られる。
【００３８】
好ましくは、接着剤は熱可塑性物質である。好ましくは、接着剤はポリエステルベースの材料である。
【００３９】
好ましくは、接着剤の溶融温度は１８０℃未満である。好ましくは、接着剤の溶融温度は１２０℃〜１４０℃である。
【００４０】
好ましくは、人体保護装置は形成中に１５５℃〜１６０℃まで加熱される。
【００４１】
好ましくは、人体保護装置は第３の材料をさらに含み、第１の材料が第２の材料と第３の材料に挟まれる。好ましくは、第１の材料は接着剤を使用して第３の材料に接合される。
【００４２】
好ましくは、第１の材料は、各セルがチューブを含むエネルギー吸収セルのアレイを有する。
【００４３】
本発明の第４の態様によれば、第１の材料及び第２の材料の溶融温度より低い溶融温度を有する接着剤を使用して第１の材料を第２の材料に接合するステップを含む、人体保護装置を形成する方法が提供される。
【００４４】
好ましくは、人体保護装置は安全ヘルメットを構成する。代替的に、人体保護装置は安全パッドを構成する。
【００４５】
好ましくは、上記方法は、第１の材料の溶融温度で軟化状態にある第１の材料及び第２の材料を選択するステップを含む。
【００４６】
好ましくは、上記方法は、形成中に１５５℃〜１６０℃まで人体保護装置を加熱するステップを含む。
【００４７】
好ましくは、上記方法は、接着剤を使用して第１の材料を第３の材料に接合するステップを含む。
【００４８】
好ましくは、第１の材料は、各セルがチューブを備えるエネルギー吸収セルのアレイを有する。
【００４９】
本発明の実施形態は、一実施例としてのみ、添付図面を参照して次に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による安全ヘルメットの斜視図である。
【図２】図１のヘルメットを形成するため使用されるサンドイッチパネルの側面図である。
【図３】湾曲した状態における図２のサンドイッチパネルの側面図である。
【図４】サンドイッチパネルのコアに使用される従来のセルの配置の平面図である。
【図５】図２のサンドイッチパネルで使用されるセルのチューブ状アレイの平面図である。
【図６】湾曲した状態における図５のチューブ状アレイの側断面図である。
【図７ａ】圧縮された図６のチューブ状アレイの状態の誇張された平面図である。
【図７ｂ】中立の図６のチューブ状アレイの状態の誇張された平面図である。
【図７ｃ】伸張された図６のチューブ状アレイの状態の誇張された平面図である。
【図８】図２のサンドイッチパネルに使用される加熱プロセスの側面図である。
【図９】図２のサンドイッチパネルと共に使用される金型の側断面図である。
【図１０】成形された状態における図２のサンドイッチパネルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１〜３を参照すると、安全ヘルメット１０の形で人体保護装置が示されている。ヘルメット１０は、第２の材料、すなわち、外板３０と、第３の材料、すなわち、内板５０とによって間に挟まれた第１の材料、すなわち、コア２０を含むパネル１２を使用して形成される。外板３０及び内板５０のそれぞれは、接着剤４０を使用してコアに接合される。
【００５２】
図３は湾曲した状態におけるサンドイッチパネル１２を示す。このような状態では、材料は、中立軸１４における（パネル１２の主面に関して）ゼロ応力の状態から、外板３０の外面における最大引張応力の状態及び内板５０の内面における最大圧縮応力の状態まで線形に変化する。これらの引張応力及び圧縮応力はそれぞれ引張歪み及び圧縮歪みの原因となる。したがって、外板３０とコア２０の間、及び、内板５０とコア２０との間には、接着剤４０によって妨げられない限り、滑りが存在する。
【００５３】
従来のコア構造は、図４に示されたハニカム、すなわち、六角形配置である。各六角形セル６０は、６０°、１２０°などの、すなわち、ｎを整数として、ｎ×６０°の回転対称角度６２、６４を有する。したがって、セルは９０°の回転対称角度を有さないので、材料全体は直交異方性がない。さらに、材料はアンチクラスティックである。
【００５４】
さらに、ハニカムセル６０は、各セル６０の６つの側壁のそれぞれが近傍セルと共有されるので、支柱それぞれが接続されているとは考えられない。
【００５５】
図５は本発明によるコア材料２０のセルのアレイを示す。各セルはチューブ２２を備える。チューブ２２は、隣接するチューブ間のギャップが最小化されるように、密接にパックされたアレイとして配置される。各チューブは６ｍｍの直径と、０．１〜０．３ｍｍの厚さと、約３５ｍｍの長さとを有する。これにより、１００〜３５０の縦横比（長さと径の比）と、２０〜６０のアスペクト比（径と厚さの比）とが得られる。これらの値は従来技術の配置より１桁又は２桁大きいということが理解されるはずである。
【００５６】
これらの幾何学的な値の使用、特に、小さな厚さが使用されることの結果として、ポリマー材料がチューブに使用されるときであっても、希望の進行性座屈故障モードがもたらされる。チューブが隣接したチューブに接続され、かつ、隣接したチューブによって支持されるので、全体座屈故障モードの原因となり得る不安定性は回避される。チューブの周りで円周に沿って離された６つの他のチューブに接続されていることは、チューブの軸に垂直なあるあらゆる方向での支持を提供する。したがって、（典型的に加えられた荷重の軸と平行である）各チューブの向きは、加えられた荷重によって引き起こされる進行性局部座屈の間、実質的に維持される。
【００５７】
チューブは接着剤を使用して一つに接合されることがある。別の適切な方法は、同時に押出成形された第１の材料の内部コア及び第２の材料の外部コアからチューブを形成することである。第２の材料は第１の材料より低い溶融温度を有するように選択される。典型的に、摂氏１５度と２０度との間の差が使用される。形成中に、チューブは、第１の材料の溶解温度と第２の材料の溶融温度との間の温度まで加熱される。これはチューブの側壁を一つに溶接又は融合させる。この方法は、形状のより容易な形成を可能にさせ、形成中により優れた一貫性を与える。
【００５８】
チューブが僅かな量の変形に続いて接触するように非常に近接している限り、チューブは、互いに支持を提供するため接続されること、さらには接することが必要とされないことが理解されるべきである。
【００５９】
本発明による装置は、従来技術の装置に対する著しい改良である８０％を超えるエネルギー吸収効率を提供することが経験的に知られている。
【００６０】
各チューブ２２は無限の回転対称角度を有するので、全体的なチューブ状アレイは、結果として、実質的に等方性があり、かつ、アンチクラスティックではない材料になる。それにもかかわらず、チューブは、円形以外の断面をもつことが可能であり、各チューブが他のチューブの側壁に近接した側壁を有するならば、依然として優れたエネルギー吸収を提供する。
【００６１】
図６は湾曲した状態のチューブ状アレイを示す。上記のように、中立軸１４における平面応力及び平面歪みはゼロであるので、各チューブ２２は図７ａに示されるように円形の形状を維持する。内面２４において、チューブ２２は湾曲の方向に圧縮され、この位置におけるチューブの外形が図７ｂに誇張された形式に示されている。外面２６において、チューブは湾曲の方向に伸張され、この位置におけるチューブの外形が図７ｃに示されている。
【００６２】
チューブ２２の圧縮及び伸張にもかかわらず、チューブ２２の外形は、材料２０の厚さの至るところで平均化されたとき、中立軸１４で見出される外形と同じくらいであることに注意すべきである。さらに、直交軸に関する湾曲が存在するならば、これは直交方向における圧縮及び伸張の原因となる傾向があり、チューブ２２の直径は内面２４で縮小され、外面２６で拡大されるが、厚さの至るところにおける点でチューブ２２の外形を中立軸１４において見出される外形と同じくらいにさせる傾向がある。チューブは、実質的に、構造体のエネルギー吸収能力を一層改良する錐体である。
【００６３】
ヘルメットは適切な熱成形プロセスを使用して形成される。図８に示されるように、サンドイッチパネル１２は、ヒーター７０を使用して、接着剤４０の溶融温度を上回る１５５℃〜１６０℃の温度まで加熱される。
【００６４】
サンドイッチパネル１２は、次に、図９に示されるような金型へ移される。金型の雄型７２は典型的にゴム接触面を有し、雌型７４は典型的にアルミニウムから作られる。金型は大気温度の状態であり、パネル１２の移動は迅速に、好ましくは、パネル１２の冷却を最小限に抑えるために６秒未満に行われるべきである。雄型７２は、その後に、パネル１２が金型の形状になるように、雌型７４へ向かって進められる。
【００６５】
パネル１２は接着剤の溶融温度より高く加熱されているので、滑りが外板３０とコア２０との間、及び、内板５０とコア２０との間で起きる。５０℃を下回る温度までのパネル１２の冷却は、パネルが湾曲した外形をとり、接着剤が板３０と５０のそれぞれをコア２０にもう一度接合することを保証する。金型の両方の型が今度は離される。湾曲したパネル１２は図１０に示されている。
【００６６】
種々の変更及び改良が本発明の範囲を逸脱することなくなされる。たとえば、アレイのチューブは円錐状であり、任意の円錐角を有する。
【図１】
2011137282.tif 000003
【図２】
2011137282.tif 000004
【図３】
2011137282.tif 000005
【図４】
2011137282.tif 000006
【図５】
2011137282.tif 000007
【図６】
2011137282.tif 000008
【図７ａ】
2011137282.tif 000009
【図７ｂ】
2011137282.tif 000010
【図７ｃ】
2011137282.tif 000011
【図８】
2011137282.tif 000012
【図９】
2011137282.tif 000013
【図１０】
2011137282.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月24日(2011.2.24)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体保護装置を形成する方法であって、第１の材料及び第２の材料の溶融温度より低い溶融温度を有する接着剤を使用して、前記第１の材料を前記第２の材料に接合するステップを備える方法。
【請求項２】
前記第１の材料の前記溶融温度で軟化状態にある前記第１の材料及び前記第２の材料を選択するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
形成中に１５５℃〜１６０℃まで前記人体保護装置を加熱するステップを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記接着剤を使用して前記第１の材料を第３の材料に接合するステップを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の材料がエネルギー吸収セルのアレイを有し、各セルがチューブを備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
接着剤を使用して第２の材料に接合された第１の材料を含み、前記接着剤が前記第１の材料及び前記第２の材料の溶融温度より低い溶融温度を有する、人体保護装置。
【請求項７】
前記第１の材料及び前記第２の材料が前記接着剤の前記溶融温度において軟化状態にある、請求項６に記載の人体保護装置。
【請求項８】
前記第１の材料が、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、又は、ポリフェニルスルホン材料のうちの一つである、請求項６又は７に記載の人体保護装置。
【請求項９】
前記第２の材料がプラスチック材である、請求項６〜８のいずれか一項に記載の人体保護装置。
【請求項１０】
前記第２の材料が繊維強化プラスチック材である、請求項９に記載の人体保護装置。
【請求項１１】
前記接着剤が熱可塑性物質である、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の人体保護装置。
【請求項１２】
前記接着剤がポリエステルベースの材料である、請求項１１に記載の人体保護装置。
【請求項１３】
前記接着剤の溶融温度が１８０℃未満である、請求項６〜１２のいずれか一項に記載の人体保護装置。
【請求項１４】
前記接着剤の溶融温度が１２０℃〜１４０℃である、請求項１３に記載の人体保護装置。
【請求項１５】
形成中に１５５℃〜１６０℃まで加熱される、請求項１４に記載の人体保護装置。
【請求項１６】
第３の材料をさらに含み、前記第１の材料が前記第２の材料と前記第３の材料に挟まれ、前記第１の材料が前記接着剤を使用して前記第３の材料に接合される、請求項６〜１５のいずれか一項に記載の人体保護装置。
【請求項１７】
前記第１の材料がエネルギー吸収セルのアレイを有し、各セルがチューブを備える、請求項６〜１６のいずれか一項に記載の人体保護装置。
【外国語明細書】
2011137282000001.pdf