(57)【要約】  内部空洞を囲むエアバッグ壁を有するエアバッグ（１）と、エアバッグ壁の異なる点どうしの間で内部空洞を通って延びる１つまたは２以上の張力補強材（２）とを備えるヘルメット（１０）。
2018519434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空洞を囲むエアバッグ壁を有するエアバッグと、
前記エアバッグ壁の異なる点どうしの間で内部空洞を通って延びる１つまたは２以上の張力補強材とを備えるヘルメット。
【請求項２】
前記張力補強材は、衝撃の際に頭部に伝達されるであろう回転エネルギーを減少させるように配置されている、請求項１に記載されたヘルメット。
【請求項３】
前記エアバッグが予め膨張させられている、請求項１または請求項２に記載されたヘルメット。
【請求項４】
前記エアバッグの径方向外側に設けられた外側シェルをさらに備える、請求項３に記載されたヘルメット。
【請求項５】
前記エアバッグが、衝撃の際に膨張するようになっている動的エアバッグである、請求項１または請求項２に記載されたヘルメット。
【請求項６】
衝撃の際に前記内部空洞にガスを供給するための圧縮ガスボンベまたはガス発生装置をさらに備える、請求項５に記載されたヘルメット。
【請求項７】
衝撃または切迫した衝撃を検出して前記圧縮ガスボンベまたは前記ガス発生装置から前記内部空洞にガスを供給させるためのコントローラをさらに備える、請求項６に記載されたヘルメット。
【請求項８】
前記コントローラは、衝撃または切迫した衝撃を検出するための加速度計、好ましくは微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）加速度計を備える、請求項６に記載されたヘルメット。
【請求項９】
前記エアバッグの径方向内側に設けられた内側シェルをさらに備える、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載されたヘルメット。
【請求項１０】
前記内側シェルが、硬質シェルであるか、又は、衝撃時の圧縮力の一部または全部を吸収するための発泡材料、任意でＥＰＰまたはＥＰＳからできている、請求項９に記載されたヘルメット。
【請求項１１】
前記ヘルメットへの斜め衝撃の際の前記内側シェルと前記エアバッグとの間の回転を容易にするために、前記内側シェルと前記エアバッグとの間に摺動促進材を更に備える、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載されたヘルメット。
【請求項１２】
前記張力補強材が、可撓性であるか又は剛性を有する、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載されたヘルメット。
【請求項１３】
前記張力補強材が、糸、膜、梁または管である、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載されたヘルメット。
【請求項１４】
前記エアバッグの最外壁は、前記エアバッグと衝撃を加えた物体との間の摺動を容易にするための物質を含むか、または前記摺動を容易にするために処理されている、請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載されたヘルメット。
【請求項１５】
衝撃の際に、前記張力補強材の配置により、そうでなければ前記ヘルメットの着用者の頭部に伝達されたであろう回転エネルギーを減少させるが、前記エアバッグの衝撃を受けた領域を局所的に圧縮させるようになっている、請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載されたヘルメット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヘルメットに関するものである。とりわけ、本発明は、補強材を有するエアバッグを備えたヘルメットに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
ヘルメットは様々な活動で使用することが知られている。これらの活動には戦闘および産業目的が含まれ、例えば、兵士の保護ヘルメットや、建設業者、鉱山労働者または産業機械の操作員が使用する固い帽子やヘルメットなどがある。ヘルメットはスポーツでも広く使用される。例えば、アイスホッケー、サイクリング、オートバイ、モーターカーレース、スキー、スノーボード、スケート、スケートボード、乗馬、アメリカンフットボール、野球、ラグビー、クリケット、ラクロス、クライミング、エアソフト、ペイントボールにおいて保護ヘルメットが用いられる。
【０００３】
ヘルメットは、様々な大きさや形状の頭部に適合するために、固定または調節可能にできる。あるタイプのヘルメット、例えばアイスホッケーのヘルメットでは、通常、ヘルメットの特定の箇所を動かすことにより、ヘルメットの外側および内側の寸法を変えて調節できるようになっている。これは、互いに動くことのできる２つ以上の部品を備えたヘルメットによって達成できる。その他、例えばサイクリングヘルメットでは、通常、ヘルメットを使用者の頭部に固定するための取り付け装置を備える。取り付け装置は、ヘルメットの本体またはシェルの大きさは同じままで、使用者の頭部に適合するようにその寸法が変化できるようになっている。これらの調節機構を組み合わせて用いることも可能である。
【０００４】
多くの場合、ヘルメットは、プラスチックまたは複合材料でできた硬質のシェル（外殻）と、ライナーと呼ばれるエネルギー吸収層とからできている。現在では、保護ヘルメットは、とりわけ、特定の負荷により脳の重心に生じるであろう最大加速度に関連する特定の法的要件を満たすように設計されなければならない。通常は、ヘルメットを備えたダミー頭蓋骨として知られているものを用いて頭蓋骨に向かって半径方向の衝撃を与える試験が行われる。これにより、頭蓋骨に対して半径方向に衝撃を与えた場合に良好なエネルギー吸収能力を有する現在のヘルメットが開発された。回転エネルギーを吸収または散逸させることによって、斜め衝撃（すなわち、接線方向成分および半径方向成分の両方の組み合せ）から伝達されるエネルギーを低減させるためのヘルメットも開発さている（例えば、国際公開第２００１／０４５５２６号および国際公開第２０１１／１３９２２４号）。
【０００５】
このような斜め衝撃（保護がない場合）によって、脳に並進加速度および角加速度の両方が加わる。角加速度により、脳は頭蓋骨内で回転して、脳を頭蓋骨に接続する身体要素および脳自体に損傷が生じる。
【０００６】
回転損傷の例として、硬膜下血腫（ＳＤＨ）、血管破裂の結果としての出血、およびびまん性軸索損傷（ＤＡＩ）がある。これは、要するに、脳組織の大きなせん断変形の結果として神経線維が過剰に伸張されたものである。
【０００７】
回転力の特性、例えば持続時間、振幅および増加率などに応じて、ＳＤＨ、ＤＡＩまたはこれらの傷害の組合せのいずれかに陥る可能性がある。一般的には、ＳＤＨは短期間で大きな振幅の加速度の場合に発生するが、ＤＡIはより長期間で、より広範な加速度負荷の場合に生じる。
【０００８】
ヘルメットにエアバッグ要素を組み込むことも提案されている。この文脈では、又、より広い文脈では、「エアバッグ」という用語は、文字通りに限定されず、空気で満たされたバッグに制限されない。むしろ、自動車産業におけるように、衝撃を受けた場合に着用者を保護するために設けられた膨張または膨張可能な「クッション」を指すために使用される。例えば、米国特許第６，４１８，５６４号は、ヘルメットの下部周囲に膨張可能なカラーを設ける可能性を論じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００１／０４５５２６号
【特許文献２】国際公開第２０１１／１３９２２４号
【特許文献３】米国特許第６，４１８，５６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、従来技術の装置は、斜め衝撃に対するエアバッグの影響を考慮していない。本発明は、この問題に少なくとも部分的に対処することを目的とする。
【００１１】
本発明は、ヘルメットが斜め衝撃を受けたときの保護に優れたエアバッグ付きヘルメットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
内部補強を有するエアバッグを提供することによって、衝撃を受けたときに頭部に伝達されたであろう回転力を低減させるようにエアバッグを最適化することができる。したがって、このような補強された又は装甲されたエアバッグは、エアバッグを装備したヘルメットを着用する使用者を傷害から保護することを強化できる。
【００１３】
本発明は、添付の図面を参照して非限定的な例として以下に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】エアバッグが装備されたヘルメットを着用した使用者の図。エアバッグは動的タイプであり、膨張していない。
【図２】エアバッグが膨張した、図１の使用者およびヘルメットの図。
【図３】角度のある衝撃を受けて膨張したエアバッグの図２のような図。
【図４】エアバッグが装備されたヘルメットを装着している使用者の図。エアバッグは予め膨張させた種類のものである。
【図５Ａ】チューブ形状の区画を巻くことによって形成されたエアバッグの頂部の平面図。
【図５Ｂ】壁または膜によって分離された個別の区画を含むエアバッグ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、使用者２０により着用された、エアバッグを備えたヘルメット１０の断面図を示す。ヘルメット１０は、上記のいずれの種類のものでよいが、特に好ましい具体例は、自転車ヘルメットまたは自動二輪車ヘルメットであることができる。
【００１６】
ヘルメット１０のエアバッグ１の種類は特に限定されない。とりわけ、用語「エアバッグ」は、空気で満たされたバッグのみに限定されると解釈されることを意図していない。むしろ、自動車分野におけるように、着用者が衝撃を受けたときに衝撃緩和（クッション）を提供するための膨張した又は膨張可能な種類の装置を指すことが意図されている。そのようなものとして、エアバッグ１は任意の適切な気体により充填できる。この気体は、空気を含んでも含まなくてもよい。あるいは、エアバッグ１は必要であれば液体で充填されてもよい。特定の具体例では、エアバッグ１は、主に窒素で充填されるか、充填されるように設計できる。
【００１７】
さらに、エアバッグ１は、単一区画または「バッグ」でなくてもよく、いくつかの連結された区画または接続された区画から形成されてもよい。あるいは、エアバッグ１は、単一の区画によって形成されて、折畳まれたまたは曲がった形態で配置されてもよい。例えば、図５Ａは、チューブ形状の区画を巻き取って形成されたエアバッグ１の頂部の平面図を示している。図５Ｂは、壁または膜５０（図には示されているが、実際にはエアバッグ１の内部）によって分離された個別の区画５１を含むエアバッグ１を示している。区画５１は、図に示すように、壁５０の開口部５２を介して相互に連通することができる。
【００１８】
エアバッグ１の壁を形成する材料は、特に限定されず、任意の適切な材料を使用できる。例えば、エアバッグ壁は、ナイロン布で作ることができる。布には、任意の適切なコーティングまたは処理を施すことができる。例えば、シリコーンまたはウレタンコーティングにより耐熱性を付与できる
【００１９】
図１に示すエアバッグ１は、「動的」エアバッグである。このエアバッグは、必要とされるまで膨張しない。すなわち、衝撃を受けた場合に保護を提供するためにのみ「作動（アクティブ）」状態に展開する。従って、ヘルメット１０には、必要に応じてエアバッグ１を膨張させるために、ガスを発生させるガス発生装置４が設けられている。通常、ガス発生装置４は、始動（トリガー）させられると、混合されて大量の必要なガスを迅速に生成する複数の化学薬品を有している。あるいは、ガス発生器４は、圧縮ガスボンベであってもよく、または使用者２０が衝撃を受けたときにエアバッグ１を迅速に膨張させるためにガスを放出する他の適切な装置であってもよい。
【００２０】
ガス発生装置４は、切迫した衝撃を検出するためのコントローラを備えることもできる。このような構成は、コントローラによりガス発生装置４によるガス放出を始動させるので便利である。しかし、コントローラはヘルメット１０の任意の所望の位置に配置することができる。コントローラは、切迫した衝突を検出でき、それに応じてガス発生装置４を始動させることのできる任意の種類の装置でよい。例えば、コントローラは、使用者の頭部の加速度の突然の変化を検出する加速度計を備えることができる。この加速度の突然の変化により、衝撃または切迫した衝撃が示される。好ましい具体例として、加速度計は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）加速度計である。
【００２１】
上記議論ではヘルメット１０のエアバッグ１要素に焦点を当ててきたが、ヘルメット１０は、他の保護要素を備えることもできる（ただし、ある具体例では、エアバッグ１を唯一の保護要素として有することができる）。図１に示す例では、ヘルメット１０には、衝撃時の半径方向の力の一部または全部を低減するのに役立つ更なる保護層３が設けられている。この層は、発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）、発泡ポリプロピレン（ＥＰＰ）、ポリウレタン（ＰＵ）、またはＰｏｒｏｎ（登録商標）およびＤ３ＯＴＭ（登録商標）の商標名で市販されているような歪み速度感受性発泡体から製造することができる。あるいは、この層は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）またはアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）のような任意の適切な硬質ポリマー材料で作られた硬質シェルであってもよい。この保護層３は、エアバッグ１の一部（すなわち内面）であってもよく、またはエアバッグ１に取り付けられる別個の層であってもよい。
【００２２】
ある構成では、保護層３は２つ以上の層を含むことができる。特に、保護層３は、保護層３内の層間の回転、または層３と使用者の頭部との間の回転、または層３とエアバッグ１との間の回転を可能にする摺動層を組み込んでもよい。この摺動促進材は、例えば、低摩擦材料からできた別個の層とすることができる。あるいは、摺動促進材は、保護層３の別の層の表面またはエアバッグ１の表面に低摩擦表面処理により形成されてもよい。この摺動促進材は国際公開第２００１/０４５５２６号および国際公開第２０１１/１３９２２４号に記載されている。これらの文献は、その全体を本明細書に援用する。
【００２３】
図２は、エアバッグ１が膨張した後の図１のヘルメットを示す。このように、図２では、エアバッグ１の内部空洞に補強材２が設けられていることが容易に観察される。補強材２は、エアバッグ1の内部空洞を通って延在している。補強材２は、エアバッグ壁面の異なる２点の間に延在している。これらの点は、エアバッグ１が膨張したときに、主に内部空洞の反対側に存在する。補強材２の少なくとも一部は、エアバッグ１が膨張したとき（及び、ヘルメットに作用する外部衝撃力が無いとき）に張力を保持している。
【００２４】
図２において、補強材２は、繊維または糸のネットワークまたはウェブとして示されている。しかし、補強材２の性質は特に限定されない。補強材２は、例えば、エアバッグの空洞内の点どうしの間に延びる膜、梁または管として設けることができる。
【００２５】
補強材２は、そうでなければヘルメット１０に衝撃を受けた際に頭部に伝達されたであろう回転エネルギーを低減させるように配置される。これは、補強材２により、衝撃の間、エアバッグ１の外面が変形するように制御されることにより達成される。特に、エアバッグ１の外面は、そうでなければ使用者２０の頭部に伝達されたであろう回転エネルギーを最小にするように変形するように制御される。これは、例えば、補強材２により、エアバッグ１の外面を特定の方法で変形させてエアバッグ１の外面に特定の形状を与えるように制御することによって達成できる。換言すれば、補強材２は、エアバッグ１の変形を制限して、衝撃を受けたときに補強部２がなければ変形したであろうエアバッグ１の形状とは異なる形状をとるようにする。形状を調整することにより、例えば衝撃領域において実質的に平坦であるように調整することにより、衝撃位置に対する使用者２０の頭部の動きが、回転ではなく平行移動であるように導くことができる。その結果、使用者２０の頭部にかかる回転加速度が低減される。
【００２６】
例えば、図３は、接線方向/斜め方向の衝撃を受けたエアバッグ１を示している。 衝撃後、補強材２’のいくつかは、エアバッグの空洞内での配置のために引っ張られたままであり、いくらか伸ばされている可能性さえある。他の補強材２”は引っ張られず、弛緩したり弛んだりしている。張力のかかった補強材２’と張力のかかっていない補強材２”との組み合わせにより、エアバッグ１の外面の形状が制御される。図３の例では、上述したように、エアバッグの外面は、突然の角加速度を受けるのとは反対に、衝撃を与える物体に対して着用者の頭部が摺動する可能性がより大きくなるようにする。このようにして、着用者の頭部に伝達される回転エネルギーは低減される。
【００２７】
また、補強材２は、いくらかの圧縮力をも吸収できる。このように、補強材２の配置は、回転エネルギーの伝達の低下を介して脳損傷の可能性を低減するとともに、衝撃からの保護要素をも提供するように最適化することができる。すなわち、たとえエアバッグ１が速く衝撃がかかって、エアバッグ１が底に着いたとしても、補強材２により何らかの付加的保護を提供することができる。
【００２８】
衝撃を受けた際に摺動する可能性を高めるために、エアバッグ１の外面は、例えば、低摩擦材料を含むか、または低摩擦材料のよる処理を行うことができる。あるいは、エアバッグ１自体の材料が、低摩擦材料であってもよい。
【００２９】
図４は、使用者２０により着用されたエアバッグ付きヘルメット１０の他の具体例を示すものである。
【００３０】
この具体例では、ヘルメット１０は、補強材２を備えたエアバッグ１と、上記に説明した（エアバッグと着用者の頭部との間に配置された）任意の他の保護層３を有する。しかし、この構成では、エアバッグは「一定」または「予め膨張した」エアバッグである。すなわち、エアバッグには、始動（トリガー）機構および/または膨張機構が設けられていない。エアバッグは、使用者がヘルメットを着用する前に既に膨らまされており、使用者が衝撃を受けるか否かにかかわらず膨張したままである。
【００３１】
その結果、エアバッグの外面は、追加の保護層５をさらに備えることができる。保護外層５は、硬質シェルの種類であってもよく、衝撃保護のための圧縮性フォームなどの他の材料を含んでもよい。外側保護層５は、単一の連続層であってもよく、またはエアバッグ１に個別に取り付けられる別個の区画物またはセルを含んでもよい。いずれの場合でも、外側層５は、衝撃の場合にはエアバッグ１が変形できるようになっている（すなわち、比較的弱いか、あるいは適切な関節部を有することにより外側層５の部分が他の部分に対して移動できるようになっている）。
【００３２】
一定または予め充填されたエアバッグ１の利点は、ヘルメット１０の製造が簡単であり、技術的な障害による故障が生じにくいことである。また、エアバッグ１が故障した場合には、直ちに使用者が気付くことができる。しかし、一定または予め充填されたエアバッグヘルメット１０のサイズは大きいために、ある活動では、そのヘルメットサイズのために、関連する活動に参加する使用者の活動に有害になる場合がある。そのため、これらの活動では動的エアバッグのほうが適切である可能性がある。
【００３３】
外側保護層５を設けることにより、エアバッグをパンクから保護するという利点も得られる。この利点は、図１〜図３に示すような動的エアバッグヘルメット上に、エアバッグ１が展開する能力を阻害することなく外層を設けることによっても得られる（例えば、エアバッグ１が活性化されたときに所定の方法で層が破壊されるか、小さい部分に分割されるため）。いずれの場合も（すなわち、動的エアバッグ１または一定のエアバッグ１のいずれでも）、エアバッグがヘルメットの最外層として露出すると、エアバッグ１の外壁の材料が周囲によって損傷される危険性がある。例えば、サイクリングヘルメットの場合、ヘルメット１０は、群葉のところを通って又はその周りをサイクリングするときに、棘または小枝によって引っ掻かれることがある。このような損傷は、動的エアバッグ１の展開を引き起こすには不十分であるが、将来的に（例えば、エアバッグ１の材料を穿孔することによって）エアバッグ１が正しく作動することを妨げる可能性がある。このように、外側保護層５は、このような損傷の危険性を軽減し、エアバッグ１が衝撃の場合に意図されたように作動できるようにする。
【００３４】
外側保護層５は摺動促進材を設けることもでき、それにより外側保護層５がエアバッグ１の外側に対して摺動することができる。外側保護層５が個別の小片またはセルとして設けられる場合、各小片またはセル自身に摺動促進材を設けることができる。
【００３５】
上記の説明は単なる例示であり、当業者であれば、他の実施形態が可能であり、添付の特許請求の範囲にあることを理解できるであろう。
【図１】
2018519434.tif 000003
【図２】
2018519434.tif 000004
【図３】
2018519434.tif 000005
【図４】
2018519434.tif 000006
【図５ａ】
2018519434.tif 000007
【図５ｂ】
2018519434.tif 000008
【国際調査報告】
2018519434.tif 000009
2018519434.tif 000010
2018519434.tif 000011