(57)【要約】【課題】通常のマグネシウム合金中にカルシウムを含有させた難燃性を有するマグネシウム合金は、通常のマグネシウム合金よりも発火点が２００〜３００℃高く、機械的強度が高いため、他の溶解・鋳造して製造されたマグネシウム合金や半溶融状態で射出成形するチクソモールド法によって製造されるマグネシウム合金よりも優れた特性を持っている。本難燃性マグネシウム合金は、上記の両マグネシウム合金に比べて、乗車用ヘルメットの場合は火炎の危険性がない上、歩留まりが良いため、軽量で被りやすいヘルメットに用いるものである。【解決手段】マグネシウム合金にカルシウムを添加した難燃性マグネシウム合金を用いて構成した。カルシウムを添加した難燃性マグネシウム合金は発火点が高いことから、乗車用ヘルメットや二輪車用ヘルメットなどで使用していても火災などの危険性は、他のマグネシウム合金よりも低いものとなる。運転手やスポーツマンにとって、軽量で強度的に安全で、リサイクル性に優れて違和感が少なく、かつ被りやすいヘルメットを提供できる。【選択図】図４
2005350808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム合金にカルシウムを添加した難燃性マグネシウム合金を用いて構成したことを特徴とするヘルメット。
【請求項２】
マグネシウム合金にカルシウムを添加した難燃性マグネシウム合金により合金板を製作しておき、この合金板を素材として、押出加工やヘラ加工による熱間成形によって、所要のヘルメット形状に一体成形することを特徴とするヘルメットの製造方法。
【請求項３】
マグネシウム合金にカルシウムを添加した難燃性マグネシウム合金により合金板を製作しておき、この合金板を素材として、押出加工やヘラ加工による熱間成形によって、ヘルメットの部分形状に分割成形したのち、溶融溶接や摩擦攪拌接合からなる固相接合によってヘルメットの形状に接合することを特徴とするヘルメットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗車用ヘルメット（乗用車、自動二輪車、原付自動車）、野球用ヘルメット、通学用ヘルメット、工事現場や作業現場で被る作業用ヘルメットなど、各種のヘルメット、およびヘルメットの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のヘルメットは、外部からの衝撃に対して頭部およびその近傍を守る保護体として用いられている。このようなヘルメットは、外部から受ける衝撃から頭部および近傍を保護するだけでなく、ヘルメットの内側には外部からの衝撃を緩衝する目的で発泡製の緩衝材を取り付けて、頭部および近傍への衝撃を緩和するような構造となっている。そしてヘルメットの本体部分には、軽量性と同時に外部からの衝撃に耐えることができる強度部材が要求される。
【０００３】
従来からヘルメットの本体部分には、形状の制約、軽量化、安全性などを重視するために、ＡＥＳ（アクリロニトリル−特殊ゴム−スチレン共重合体）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ポリエチレン樹脂、フェノール樹脂やＦＲＰなどの熱硬化性樹脂を、単独あるいは複数積層させたものが用いられている。また、これら熱硬化性樹脂やＦＲＰ以外に、チタンやアルミニウムおよびその合金をはじめ、軟鋼やステンレスなどの金属がヘルメット本体に用いられている。
【０００４】
これらのうち、熱硬化性樹脂やＦＲＰ製のヘルメット（プラスチック製のヘルメット）は、分厚く被りにくいと言われており、また破損した際には破面がトゲ状になり、トゲ状の破面が緩衝材を突き破って人体の損傷箇所、すなわち頭部および近傍を傷つけるという二次災害を及ぼす危険性がある。
【０００５】
また、環境問題の観点からみれば、熱硬化性樹脂やＦＲＰ製のヘルメットは、技術的かつ経済的な観点から考えてもリサイクル（再資源化）することができない致命的な欠点がある。このため、このような熱硬化性樹脂やＦＲＰ製のヘルメットは、焼却や埋め立て処分されるが、その廃棄物は人体だけでなく、地球環境に対して悪影響を及ぼす可能性がある。このため、ヘルメットは量産品であることを考えると、ヘルメットの材質としては再利用できる材質を使用することが不可欠である。
【０００６】
一方、チタンやアルミニウムおよびその合金、軟鋼やステンレス鋼など、金属製のヘルメットは、熱硬化性樹脂やＦＲＰなどに対して、構造部材として十分な強度的を持っているが、これらの金属製のヘルメットは重く、外部からの衝撃に対する緩衝性が低いため好ましくない。
【０００７】
そこで、このような金属製のヘルメットよりも、軽量で高強度であるだけでなく、環境問題を考慮してリサイクル性が良く、かつ緩衝性に優れているマグネシウム合金製のヘルメットが提案されている（たとえば、特許文献１、２参照。）。そして、アルミニウム、マンガン、亜鉛などを成分として含有とするマグネシウム合金を溶解してダイカスト鋳造することでヘルメット補強体を製作する方法（たとえば、特許文献３参照。）や、マグネシウム合金を半溶融状態で射出成形することによってヘルメットを製造する方法（たとえば、特許文献４参照。）が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３５５１１７号公報
【特許文献２】特開２００２−３３９１３９号公報
【特許文献３】特開２００３−９６６１４号公報
【特許文献４】特開２００１−１２３３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、マグネシウム合金を用いたヘルメットを製造する方法の中で、ＡＺ９１のように溶解・鋳造するダイカスト法では、溶解・鋳造する溶融温度（６５０〜７４０℃）がマグネシウム合金の発火点に近い（ほぼ匹敵する）ため、生産現場で火災の危険性が高くなる問題がある。したがって、マグネシウム合金を溶解してダイカスト鋳造することでヘルメット補強体を製作する製造方法は、工業的に考えて、火災や工場爆発の危険性があり、有効な製作方法とは言い難い。
【０００９】
一方、半溶融状態のマグネシウム合金を用いて射出成形するチクソモールド法では、ヘルメットのような薄い肉厚の場合には射出成形時に空孔などの不良を生じやすいため、歩留まりが悪く、量産するには不適である。
【００１０】
そこで本発明の請求項１記載の発明は、プラスチックのような材質、マグネシウム合金をダイカスト法で製造するときなどの製法上の諸問題を解決するとともに、運転手やスポーツマンからは、軽量で強度的に安全で、リサイクル性に優れて違和感が少なく、かつ被りやすいヘルメットを提供することを目的としたものである。
【００１１】
また請求項２、３記載の発明は、請求項１記載のヘルメットを好適に製造し得るヘルメットの製造方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するために、本発明の請求項１記載のヘルメットは、マグネシウム合金にカルシウムを添加した難燃性マグネシウム合金を用いて構成したことを特徴としたものである。
【００１３】
したがって請求項１の発明によると、カルシウムを添加した難燃性マグネシウム合金は発火点が高いことから、乗車用ヘルメットや二輪車用ヘルメットなどで使用していても火災などの危険性は、他のマグネシウム合金よりも低いことになる。
【００１４】
また本発明の請求項２記載のヘルメットの製造方法は、マグネシウム合金にカルシウムを添加した難燃性マグネシウム合金により合金板を製作しておき、この合金板を素材として、押出加工やヘラ加工による熱間成形によって、所要のヘルメット形状に一体成形することを特徴としたものである。
【００１５】
したがって請求項２の発明によると、カルシウムを添加して発火点の高い難燃性マグネシウム合金を製造しておき、押出加工やヘラ加工による熱間成形により一体成形することによって、ヘルメットを、火災や工場爆発の危険性がないだけでなく、歩留まりを良くして製造し得る。
【００１６】
そして本発明の請求項３記載のヘルメットの製造方法は、マグネシウム合金にカルシウムを添加した難燃性マグネシウム合金により合金板を製作しておき、この合金板を素材として、押出加工やヘラ加工による熱間成形によって、ヘルメットの部分形状に分割成形したのち、溶融溶接や摩擦攪拌接合からなる固相接合によってヘルメットの形状に接合することを特徴としたものである。
【００１７】
したがって請求項３の発明によると、複雑な形状のヘルメットの場合には、ヘルメットの部分形状に分割成形しておき、分割した部分形状同士を突き合わせて接合することで一体化し得る。
【発明の効果】
【００１８】
上記した本発明の請求項１によると、カルシウムを添加した難燃性マグネシウム合金は発火点が高いことから、乗車用ヘルメットや二輪車用ヘルメットなどで使用していても火災などの危険性は、他のマグネシウム合金よりも低いものにできる。さらに、運転手やスポーツマンにとって、軽量で強度的に安全で、リサイクル性に優れて違和感が少なく、かつ被りやすいヘルメットを提供することができる。
【００１９】
また上記した本発明の請求項２によると、カルシウムを添加して発火点の高い難燃性マグネシウム合金板を製造しておき、押出加工やヘラ加工による熱間成形により一体成形することによって、ヘルメットを、火災や工場爆発の危険性がないだけでなく、歩留まりを良くして製造できる。
【００２０】
そして上記した本発明の請求項３によると、複雑な形状のヘルメットの場合には、ヘルメットの部分形状に分割成形しておき、分割した部分形状同士を突き合わせて接合することで一体化することができ、以て複雑な形状のヘルメットを容易に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［実施の形態］
以下に、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
この実施の形態は、複雑な形状でかつ房部分や耳当て部分を有するヘルメットの場合を示す。すなわち、通常のマグネシウム合金（たとえば、ＡＺ系、ＡＭ系）にカルシウムを添加することで、通常のマグネシウム合金よりも発火点を約２００℃上昇させる効果（鋳造工学第６９巻  第３号  Ｐ２２７〜Ｐ２３３（１９９７年））を持つ難燃性マグネシウム合金により合金板を製作し、このような合金板を素材として、図１に示すように、一対の半割本体部分（形状部分の一例）１ａを成形するとともに、房部分（形状部分の一例）２や耳当て部分（形状部分の一例）３を別々に製作しておく。その際に、半割本体部分１ａや房部分２や耳当て部分３など部分形状の分割成形は、押出加工（プレス加工）やヘラ加工などの熱間成形により行われる。
【００２２】
そして図２に示すように、半割本体部分１ａ同士を突き合わせた状態で、摩擦攪拌接合などの固相接合、あるいは必要に応じてレーザ溶接、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接などの溶融溶接を行い、以て突き合わせ部を接合部分４として一体化することで本体部分１を構成する。次いで図３に示すように、本体部分１に房部分２を、上記の接合法により突き合わせ部を接合部分５として一体化したのち、図４に示すように、本体部分１に耳当て部分３を、上記の接合法により突き合わせ部を接合部分６として一体化することで、ヘルメット７を製造することができる。
【００２３】
その際に、通常のマグネシウム合金にカルシウムを添加した難燃性マグネシウム合金は、通常のマグネシウム合金よりも発火点が２００〜３００℃上昇するため、発火点近傍で溶解・鋳造（ダイカスト）する製造法に比べて、生産現場で火災を発生させることなく製造できる利点がある。
【００２４】
そして難燃性マグネシウム合金は、溶解・鋳造して製造したマグネシウム合金や半溶融状態で射出成形するチクソモールド法によって製造されるマグネシウム合金よりも、高い引張強さや伸びなどの機械的性質が高い特徴を持っている（特許第３２８４２３２号、特許第３３１８６０６号、特許第３０３０３３８号参照。）。さらに、難燃性マグネシウム合金は、押出加工やヘラ加工などができる展伸材であるため、種々の形状に容易に成形できる材料である。
【００２５】
実際、板厚１．０ｍｍや２．０ｍｍの難燃性マグネシウム合金を用いた場合、母材強度に比べて、摩擦攪拌接合では９０％以上、レーザ溶接では８８％の継手効率が得られており、継手の形状や寸法に応じて難燃性マグネシウム合金を用いたヘルメットの製作に種々の接合法を用いることができる。
【００２６】
なお、通常のマグネシウム合金は、産業界では一般的にＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ＆  Ｍａｔｅｒｉａｌ）規格で表記された合金名が使用されている。例えば、ＡＺ系マグネシウム合金があり、ＡＺ３１（Ａはアルミニウムを示すが含有量３％、Ｚは亜鉛を示し含有量が１％、残りの含有量は主としてマグネシウムを示す）、ＡＺ６１、ＡＺ８１、ＡＺ９１などが該当する。また、ＡＭ系マグネシウム合金については、ＡＭ２０（Ａはアルミニウムを示し含有量２％、Ｍはマンガンを示し含有量は０％に近いことを示し、残りの含有量はほとんどがマグネシウム）、ＡＭ５０、ＡＭ６０などである。
【００２７】
なお、難燃性マグネシウム合金は、社団法人日本鉄道車両機械技術協会において実施した鉄道車両用材料燃焼試験では不燃性の判定を受けている（平成１５年度  受託１０３号）。このため、カルシウムを添加した難燃性マグネシウム合金は、乗車用ヘルメットや二輪車用ヘルメットなどで使用していても火災等の危険性は、他のマグネシウム合金よりも低いことになる。
【００２８】
上記した実施の形態では、複雑な形状で、図４に示すように、接合された本体部分１や房部分２や耳当て部分３を有するヘルメット７の場合を示しているが、これは図２に示すような本体部分１のみによりヘルメット７Ａを構成する場合や、図３に示すような本体部分１と房部分２とによりヘルメット７Ｂを構成する場合であってもよい。
【００２９】
上記した実施の形態では、半割本体部分１ａ同士を突き合わせた状態で、突き合わせ部を接合部分４として一体化することで本体部分１を構成しているが、これは難燃性マグネシウム合金により製作した合金板を素材として、押出加工やヘラ加工による熱間成形によって、所要のヘルメット形状に一体成形することで本体部分を構成する形式などであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態を示し、合金板を押出加工やヘラ加工による熱間成形によって、ヘルメットの部分形状に分割成形した状態の斜視図である。
【図２】同本体部分を半割の形状に製作しておき、接合することによって一体化して製作する図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】同房部分と本体部分を接合してヘルメットを製作する方法を示した平面図である。
【図４】同耳当て部分と本体部分を接合してヘルメットを製作する方法を示した側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    本体部分
１ａ  半割本体部分（形状部分）
２    房部分（形状部分）
３    耳当て部分（形状部分）
４    接合部分
５    接合部分
６    接合部分
７    ヘルメット
７Ａ  ヘルメット
７Ｂ  ヘルメット
【図１】
2005350808.tif 000003
【図２】
2005350808.tif 000004
【図３】
2005350808.tif 000005
【図４】
2005350808.tif 000006