JP2020023774A - ヘルメット - Google Patents

Abstract

【課題】走行時（殊に１００ｋｍ／ｈを超えるような高速走行時）に受ける風（空気）の流れや風圧により発生する揚力などに対し、更なる安定化が図れるようにする。【解決手段】着用者の頭部を覆ってヘルメット外形を形成すると共に着用者の前方視野を確保する前部開口が設けられて成る帽体２に対して、前記前部開口よりも上部側となる頭頂部Ｐの左右方向中心部を起点として走行時の風が真正面からぶつかるようになる配置で立ち上がる段差部５が設けられたものとする。【選択図】図１

Description

本発明は、車両への乗車時などに着用するヘルメットに関する。

ヘルメットを被って車両（主にオートバイ）を運転したときなどに、前方からの風によりヘルメットが後方へ引っ張られるのを防止するだけでなく、左右に揺すられるようになるのを防止するため、本出願人は嘗て、ヘルメット後部の左右対称位置に、縦方向及び後方へ延びるようなスタビライザを設けたヘルメットを特許出願し、特許されている（特許文献１）。

このようなスタビライザは、ヘルメットの外面に沿った空気流がヘルメットから剥離する点（剥離点）を可及的に後方へ移動させると共に、この剥離点で発生する渦を可及的に抑制したり小さくしたりすることに専念したものであった。

特許第４３１１６９１号公報

特許文献１に記載のヘルメットは、車両運転時（殊に１００ｋｍ／ｈを超えるような高速走行時）などに、着用者の頭部を左右方向で安定させる絶大な効果を奏するものであったので、安全面はもとより記録追求などの分野において比類の評価を得ている。
ただ、本出願人による技術革新への探究や挑戦はこれに留まらず、更なる飛躍を目指して邁進しているところである。実のところ、走行時に受ける風（空気）の流れや風圧により発生する揚力に対しては、ヘルメットの安定化にとって未だ解決可能な余地があるのではと考えているところである。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、走行時（殊に１００ｋｍ／ｈを超えるような高速走行時）に受ける風（空気）の流れや風圧により発生する揚力に対し、更なる安定化が図れるようにするヘルメットを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係るヘルメットは、着用者の頭部を覆ってヘルメット外形を形成すると共に着用者の前方視野を確保する前部開口が設けられて成る帽体に対して、前記前部開口よりも上部側となる頭頂部の左右方向中心部を起点として走行時の風が真正面からぶつかるようになる配置で立ち上がる段差部が設けられていることを特徴とする。

前記段差部は、前記帽体から０．５ｍｍ以上６．３ｍｍ以下の高さを有して形成されたものとするのが好適である。
前記段差部は、前記帽体の前記頭頂部における左右方向中心部から左翼側及び右翼側の両端へ近づくほど徐々に前方へ突き出る左右対称の湾曲形を有すると共に、少なくとも前記頭頂部では前記帽体から浮き上がりつつ後方へ突き出す後縁を有して、全体でスポイラーを形成したものとすればよい。

［ＪＩＳ Ｔ ８１３３：２０１５］の［附属書Ｂ，Ｃ］に規定される基準人頭模型に、当該規定の［附属書Ａ］に規定されるヘルメット装着方法に基づいて装着したヘルメットにおいて前記帽体の前後方向中央で起立する前後中央面を境として前方２０度乃至後方４０の範囲に、前記段差部が設けられるようにするのが好適である。

本発明に係るヘルメットであれば、走行時（殊に１００ｋｍ／ｈを超えるような高速走行時）に受ける風（空気）の流れや風圧により発生する揚力などに対し、更なる安定化が図れるようになった。

本発明に係るヘルメットの第１実施形態を示した側面図である。 本発明に係るヘルメットの第１実施形態を示した平面図である。 本発明に係るヘルメットの第１実施形態における空力特性を示したものであって（ａ）は風（空気）の流れを模式化したものであり（ｂ）は風速の分布を模式化したものであり（ｃ）は圧力分布を模式化したものである。 本発明に係るヘルメットに対する比較例１の空力特性を示したものであって（ａ）は風（空気）の流れを模式化したものであり（ｂ）は風速の分布を模式化したものであり（ｃ）は圧力分布を模式化したものである。 本発明に係るヘルメットに対する比較例２の空力特性を示したものであって（ａ）は風（空気）の流れを模式化したものであり（ｂ）は風速の分布を模式化したものであり（ｃ）は圧力分布を模式化したものである。 本発明に係るヘルメットの第２実施形態を示した正面図である。 本発明に係るヘルメットの第２実施形態を示した背面図である。 本発明に係るヘルメットの第２実施形態を示した平面図である。 本発明に係るヘルメットの第２実施形態を示した底面図である。 本発明に係るヘルメットの第２実施形態を示した右側面図である。 本発明に係るヘルメットの第２実施形態を正面側から示した斜視図である。 本発明に係るヘルメットの第２実施形態を背面側から示した斜視図である。 ［ＪＩＳ Ｔ ８１３３：２０１５］の［附属書Ｂ，Ｃ］に規定される基準人頭模型に対して当該規定の［附属書Ａ］に規定されるヘルメット装着方法に基づいたヘルメットの装着状態を示した側断面図である。 ［ＪＩＳ Ｔ ８１３３：２０１５］の［附属書Ｂ，Ｃ］に規定される基準人頭模型に対して当該規定の［附属書Ａ］に規定されるヘルメット装着方法に基づいたヘルメットの装着状態を示した斜視図である。 スポイラーの段差の違いによるヘルメット全体のＣｄＡ値とＬｉｆｔ値の変化を示したグラフである。 オートバイ走行時におけるライダーの乗車姿勢の違いを例示した側面図であって（ａ）はストレート走行時であり（ｂ）はストレートエンド（コーナー入口）での減速時である。 ヘルメットに作用する空気流を要因とする負圧の発生状況を示した圧力分布図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１乃至図３は、本発明に係るヘルメット１の第１実施形態を示している。このヘルメット１は、着用者の頭部を覆ってヘルメット外形を形成すると共に、着用者の前方視野を確保する前部開口が設けられて成る帽体（シェル）２を有したもので、帽体２の内側には、着用者の頭部と帽体２内面との間に緩衝用のライナー（図１〜３では省略した）などが設けられている。

帽体２が形成するヘルメット外形は、特に限定されるものではないが、本第１実施形態では着用者の頭頂から顎までを覆うフルフェースタイプであって、前記した前部開口（着用者の眼前）を覆うシールド３が上下に開閉自在となったものを例示している。なお、帽体２に採用する流麗な線形や凹凸形状をはじめ、換気用のシャッターなどの付属物の有無などは何ら限定されるものではない。

本発明に係るヘルメット１では、帽体２の頭頂部Ｐにスポイラー４が設けられている。図１から明らかなように、スポイラー４は側面視すると上面が偏平であり、少なくとも頭頂部Ｐ後縁が帽体２から浮き上がるようにしつつ後方へ向けて少し突出するようになっている。
また図２から明らかなように、スポイラー４を平面視すると左右対称形であり、左右方向の中央部に比べて左翼側及び右翼側では、それぞれの左右両端へ近づくほど徐々に前方
へ突き出るような湾曲形（内曲がりカーブ）に形成されている。

なお、スポイラー４の左右両端へ近づくように湾曲した部分は、前端を前方へ突き出させるにしたがい、帽体２の球面形体に沿って若干、斜め下方へも延び出すようになっている（図１参照）。
スポイラー４の湾曲形は、左翼側及び右翼側においてそれぞれカーブ中心を一箇所とする一定のカーブ形としてもよいが、中心位置を異ならせた複数のカーブ形や、カーブ半径を異ならせた複数のカーブ形を繋ぎ合わせたものとしてもよい。また、鈍角となる内曲がり角部を細かく繋ぎ合わせることによって、左翼側及び右翼側の全体が擬似カーブ状となるような多角の折れ線形に形成することも可能である。

このようにして採用されたスポイラー４の湾曲形は、着用者が正面を向いているときだけでなく左右方向へ首を振ったときでも、前方からの風がスポイラー４のどこかの前縁部に対して真正面からぶつかるようにすることを一応の目安として形成してある。
図３（ｂ）から明らかなように、スポイラー４の前縁は、走行時の風が真正面からぶつかるようになる段差部５として形成されている。この段差部５は、帽体２の前部開口よりも上部側となる頭頂部Ｐの左右方向中心部を起点（必ず設けられる位置）とする配置で設けられている。ここにおいて「真正面からぶつかる」とは、走行時の風に対して帽体２の球面状の外面に沿うような流れは除き、段差部５が最初にぶつかる存在であることを含んでいる。

本第１実施形態では、スポイラー４に採用された湾曲形の全域にわたる前縁に沿って、段差部５が設けられたものとしてある。
スポイラー４は、この段差部５の立ち上がり位置（帽体２との接点）が、前記した帽体２の頭頂部Ｐ又はこの頭頂部Ｐよりも少し前方であったり反対に少し後方であったりするように配置するのがよい。

ここにおいて帽体２の「頭頂部Ｐ」とは、基本的には、ヘルメット１の安定化を図ろうとする速度域（設定する速度範囲）での走行時であって、且つ着用者によりヘルメット１に所定の前下がりの使用角が付与されていることを前提として、帽体２における左右方向の中心であり、且つ前後方向において最高位となる位置又はこの最高位置よりも少し前方であったり反対に少し後方であったりする位置を言うものとする。

ただし、ヘルメット着用者の乗車する車両が例えばオートバイである場合において、着用者（ライダー）は、上体を前傾姿勢にするのが基本としつつも、減速が必要な場合などでは上体を起こすこともある。また、これらの姿勢変更に加えて、殊に上体を前傾姿勢にしているときには着用者独自の判断や経験則などに基づいて頭部を更に前下がりにしたり、走行速度が高くなればなるほど着用者の前傾姿勢がより低くなって頭部をより大きく前下がりにしたりする。

更には、コーナーの走行時などに着用者が車体と一体となってコーナー内側へ傾く「リーンウイズ」の姿勢や、着用者がより深く傾く「リーンイン」の姿勢、反対に着用者が車体よりも起きている「リーンアウト」の姿勢を採ったときになどに、ヘルメット１の向きや角度は頻繁且つ複雑に変位することになる。
そのため、帽体２の頭頂部Ｐを具体的に特定することは適当ではない。また着用者の体形や帽体２の形状（デザイン）などによっても、帽体２の頭頂部Ｐは、その位置的な定義が異なる場合がある。頭頂部Ｐとスポイラー４の段差部５との位置関係の詳細については後述する。

段差部５は、側面視したときに起立方向に「直線的な面」を有したものとすればよい。この場合、「直線的な面」は、正面から受ける風に対して正対できるように垂直に切り立った角度とするのが好適である。ここで言う垂直の角度とは、段差部５が設けられる位置での帽体２の法線（接線に対して垂直の関係）となることもあるが、帽体２の形状や、着用者の個性により、必ずしも帽体２の形状との相関が成立するものではない。

なお、一応の目安として、路面との関係において鉛直方向になるようにすればよい、と言うこともできる。
とは言え、このような段差部５の正面角度が厳密に限定されるものではなく、例えば、
段差部５の下縁に対して上縁ほど前位となるような前傾角度や、反対に上縁ほど後位となるような後傾角度が、大きすぎない範囲（おおよそ前後それぞれに１０度以下）で付されているようなものとしてもよい。

また、場合によっては、段差部５の正面を前方へ向けて半球状や多角の折れ線形などの凸となる立体形状を採用してもよいし、反対に、凹面カーブ形状や多角の折れ線形で凹むような凹となる立体形状を採用してもよい。
このような段差部５をスポイラー４に備えさせることにより、車両走行時に帽体２の前面から後面にかけて流れる風（空気流）は、段差部５にぶつかって跳ね上げ方向に向きを変えられ、そのぶん、ヘルメット１に空気抵抗を生じさせることになる。

また、風がヘルメット１から後方へ離れる際の起点となる剥離点は、段差部５を設けていない場合に比べれば前方へ移動することになる。そのため、段差部５を設けることにより、剥離点の後方側に小さな渦流が発生することになり、ヘルメット１における帽体２の頂上面を通過する風の速度を減速させることになる。
それらの結果として、ヘルメット１を浮き上げようとする負圧を起き難く、また負圧を小さく抑えるようになる。これに伴い、ヘルメット１は、全体的に浮き上がり現象を防止されることになる。

図３は、本発明に係るヘルメット１の空力特性を模式的に示したものである。この空力特性は、ヘルメット１を着用した着用者がオートバイにより２５０ｋｍ／ｈで実走行することによって求めたものである。風の流れを示す流線や分布の区画を示す線は、汎用流体解析ソフトウエアを用いたＲＡＮＳ手法によって求めた。
図３（ａ）に示すように、本発明のヘルメット１において、走行時に帽体２がその前方から受ける風は、帽体２の上半面に付与された球面を経てスポイラー４に到達することで、スポイラー４前縁の段差部５により、若干、跳ね上げられるように向きを変えられ、少し盛り上がるような流線を描いた後、帽体２の後方へと流れて行くことが判る。

このとき、図３（ｂ）に示すように、スポイラー４の後縁部上方を起点とする高速の流速域Ｔ₁が小さな領域で認められ、そのまわりにこの流速域Ｔ₁よりも少し遅い流速域Ｔ₂がスポイラー４の前縁部、すなわち段差部５を基点とするように生じている。
またこの流速域Ｔ₂を取り巻くようにして更に少し遅い流速域Ｔ₃が生じており、この流速域Ｔ₃には、段差部５に対応する位置又はそれより若干前方であって且つ帽体２表面に沿うような配置で、更に遅くなる流領域が生じる挙動を示していることが認められた。

そして、図３（ｃ）に示すように、スポイラー４を中心として周辺よりも圧力の低い領域Ｘ（網掛けして示す領域）が認められたが、この領域Ｘは、スポイラー４の左方や右方、更にはスポイラー４の後方への帽体２表面に対しては、可及的に抑えられた範囲に派生するに留まっていた。
この図３（ｃ）に示した圧力分布から、ヘルメット１に作用する負圧の発生域が可及的に狭く抑えられていると言うことができ、その結果、ヘルメット１に作用する揚力（浮き上がり作用）が抑えられたものであると判断することが可能である。

本出願人は、以上の結果を検証するため、スポイラー４の前縁部に段差部５を設けない比較例１のヘルメットＷ１と、スポイラー４自体を設けない比較例２のヘルメットＷ２とを用いて、いずれも同一条件のもとで比較試験を行った。
図４は比較例１のヘルメットＷ１の場合を示している。図４（ａ）に示すように、比較例１のヘルメットＷ１において、走行時に帽体２がその前方から受ける風は、帽体２の上半面に付与された球面を経てスポイラー４に到達しても、スポイラー４前縁に段差部がないことによって跳ね上げられることはなく、そのまま帽体２の後方へと流れて行くことが判る。

このとき、図４（ｂ）に示すように、スポイラー４の後縁部上方を起点として生じる高速の流速域Ｔ₁は、本発明のヘルメット１の場合（図３（ｂ）参照）よりも大きくなっていることが判る。
またこの流速域Ｔ₁を取り巻くようにして生じる流速域Ｔ₂、Ｔ₃には、帽体２表面付近で流速域Ｔ₃よりも更に遅くなるような流領域は認められなかった。

そして、図４（ｃ）に示すように、スポイラー４を中心として生じる圧力の低い領域Ｘ（網掛けして示す領域）は、スポイラー４の左方や右方でシールド３の後端部にまで派生し、スポイラー４の後方への帽体２表面に対しても、広い範囲に派生していた。
一方、図５は比較例２のヘルメットＷ２の場合を示している。図５（ａ）に示すように、比較例２のヘルメットＷ２において、走行時に帽体２がその前方から受ける風は、当然ながら、帽体２の上半面に付与された球面に沿ってそのまま帽体２の後方へと流れて行くことが判る。

また図５（ｂ）に示すように、帽体２の頭頂部（本発明のヘルメット１においてスポイラー４における前縁部の段差部５が設けられる付近）では、本発明のヘルメット１では観測されなかった高速の流速域Ｔ₀が確認されるに至った（速さの順番として表記すればＴ₀＞Ｔ₁＞Ｔ₂＞Ｔ₃となる）。
また当然ながら流速域Ｔ₂、Ｔ₃などに、帽体２表面付近で流速域Ｔ₃よりも更に遅くなるような流領域は認められなかった。

そして、図５（ｃ）に示すように、スポイラー４を中心として生じる圧力の低い領域Ｘ（網掛けして示す領域）についても、スポイラー４の左方や右方、後方の全ての方向で広い範囲に派生していることが確認できた。
本発明のヘルメット１、比較例１のヘルメットＷ１、比較例２のヘルメットＷ２を使用してオートバイを高速走行させた着用者の感想として、ヘルメットＷ１，Ｗ２では速度が高速になるほど揚力が強く、運転に集中しにくい印象を持ったが、本発明のヘルメット１では、揚力を殆ど感じることがなく、運転に集中できたとの印象を得たとの回答を得ている。

このように、スポイラー４の前縁に段差部５を設けることについての有意性は確かめられた。
次に本出願人は、スポイラー４に備えさせる段差部５の高さ（スポイラー４の前縁部の厚さ）について詳しく調べた。その結果、段差部５の高さは、帽体２の表面から０．５ｍｍ以上６．３ｍｍ以下とするのが好ましく、より好ましくは、２．０ｍｍ以上、５ｍｍ以下とするとの結論を得た。

本出願人は、このような段差部５の好適な高さを突き止めるにあたり、段差部５の高さの違いによってヘルメット１全体のＣｄＡ値とヘルメット１に作用するＬｉｆｔ値がどのように変化するかを、コンピューター上のシミュレーションにより求める解析を行った。
本解析は、被験ヘルメットを着用した着用者（ライダー）が、ストレート（直線道路）をオートバイにより２５０ｋｍ／ｈで走行した時を想定したものであって、実際にはヘルメット１に対して正面から６９．４ｍ／ｓの風を吹き付ける設定とした。

図１５に解析結果を示す。なお、ＣｄＡ値は、スポイラー４を含んだヘルメット１の全体の前方投影面積（Ａ）と空気抵抗（Ｃｄ）との積である。また、Ｌｉｆｔ値はヘルメット１に作用する浮き上がりの程度を示す数値である。解析は、Ｃｒａｄｌｅ社の解析ソフト「ＳＣＲＹＵ−Ｔｅｔｒａ」を用いて行った。得られたＬｉｆｔ値の単位はＮ（ニュートン）である。

本解析は、被験体とするヘルメット（本発明に係るヘルメット１及びスポイラー無しの比較ヘルメット：以下ではこれらを総じて「被験ヘルメット２００」と言う）の姿勢を一定なものに統一させるために、図１３及び図１４に示す「基本姿勢」を基礎として、この「基本姿勢」を前方へ一定角度を傾ける姿勢（以下、「解析姿勢」と言う）を保持させるものとした。

「基本姿勢」は、［ＪＩＳ Ｔ ８１３３：２０１５］の［附属書Ｂ，Ｃ］に規定される基準人頭模型１００に対して、当該規定の［附属書Ａ］に規定されるヘルメット装着方法を基準にして被験ヘルメット２００の装着を行ったものである。
従って被験ヘルメット２００には、「基本姿勢」の基準人頭模型１００に設定される参照平面（水平面）ＨＳ、前後中央面（鉛直面）ＦＡＶＳ及び左右中央面（鉛直面）ＬＲＶＳを帽体２０２の外面にも姿勢の基準として反映させることができる。

これにより、被験ヘルメット２００にスポイラー４（段差部５）を設ける際の位置割り
出し用に流用することができる。
また、「解析姿勢」は、２５０ｋｍ／ｈの試験速度を勘案して、オートバイレースなどでライダーがライディングポーズをとるときの実際上のヘルメットの姿勢に近づけるために、「基本姿勢」から１０．３度だけ前方へ傾けている。

図１５から明らかなように、ＣｄＡ値の変位（一点鎖線）は、段差部５を高くすればするほど風を受けて空気抵抗が増大することを示しており、Ｌｉｆｔ値の変位（二点鎖線）は、段差部５を高くすればするほど浮き上がり作用が減少することを示している。
このようなＣｄＡ値の増加傾向とＬｉｆｔ値の減少傾向との関係を元に、段差部５の高さとして、前記したような好適な範囲（０．５〜６．３ｍｍや２．０〜５．０ｍｍ）を選択するものとしてある。

すなわち、高さの上限については次のようにする。図１５中、段差部５の高さが６．３ｍｍであるときのＣｄＡ値は０．０４であるが、スポイラー４を備えない比較対象のヘルメットのなかで、旧タイプ（市場に流通している従来のヘルメット）とされるものにＣｄＡ値が同じ０．０４のものがあった。このような比較対象ヘルメットでは、Ｌｉｆｔ値が９０Ｎを遥に超えるもの（図１５中にはプロットしていない）であり、浮き上がり防止効果を得ることは殆どできないものであった。

なお、比較対象ヘルメットの他のタイプには基準人頭模型１００から脱げそうになるものも稀に見られた。このようなものでは、浮き上がりを生じた際に顎紐がライダーの首等を強く圧迫するなどしてライディングに向けた集中力の妨げになることも予測される。
これに対して、本発明に係るヘルメット１において段差部５の高さを６．３ｍｍとした場合では、Ｌｉｆｔ値が約６８Ｎに抑えられていることが判る。Ｌｉｆｔ値の違いを実際に体験した者らからの感想によれば、Ｌｉｆｔ値に１０Ｎの差が開けば、ヘルメットの浮き上がり防止効果を明確に体感できるとされているので、十分満足できる値であることは容易に理解できる。

なお、本発明のヘルメット１において、段差部５の高さを５．０ｍｍと小さくしたときでも、そのＬｉｆｔ値はせいぜい７４Ｎ程度であり、前記した比較対象ヘルメットはもとより、段差部５の高さを６．３ｍｍとした本発明ヘルメット１よりも更に、浮き上がり防止効果を十分に抑制できていることが判る。
段差部５の高さを６．３ｍｍとしたものと５．０ｍｍとしたものとの比較において、６．３ｍｍのものはＣｄＡ値が約０．０４０であり、５．０ｍｍのものは約０．０３９であって、いずれも空気抵抗が極めて小さい範囲にあることを評価することができる。空気抵抗を小さくすることは、ヘルメットが後方へ引っ張られたりライダーの首あたりを支点としてヘルメット１が後方へ傾けられたりするのを防止するうえで重要な要素である。

図１５によれば、段差部５の高さを５ｍｍよりも大きくするとＣｄＡ値が明らかに増加傾向を強めることが判り、ヘルメット１が後方へ引っ張られたり傾けられたりする傾向も相応に増えるので、この点を重視する場合において、段差部５の高さ上限を５．０ｍｍとするのが、より好ましいとする理由である。
とは言え、段差部５の高さを６．３ｍｍとしたからといって、ヘルメットが後方へ引っ張られたりライダーの首あたりを支点としてヘルメット１が後方へ傾けられたりする現象が極端に悪化するというものではなく、それよりも浮き上がり防止作用が十分に体感できるというメリットがあるので、この点が段差部５の高さ上限を６．３ｍｍとしてもよいとする理由である。

なお、段差部５の高さが５ｍｍ以内であれば、段差部５の高さをどのように変化させようともＣｄＡ値に極端な変位は生じないという興味深い知見を得ている。すなわち、段差部５の高さが５ｍｍを超えないようにすれば、ＣｄＡ値を増加させることなくＬｉｆｔ値のみに着目しながら、段差部５の配置や形状などを種々、検討できることになると言う考察ができる。

一方で、高さの下限については次のようにする。すなわち、段差部５の高さを０．５ｍｍより小さくしたのでは殆ど段差部５の存在意義が薄れ、Ｌｉｆｔ値も高く、浮き上がり防止作用として充分な効果を得られないことが判る。しかし段差部５の高さを０．５ｍｍ
以上とすることで、浮き上がり防止作用を得られることが確認されている。このことから段差部５の高さ下限を０．５ｍｍ以上とする。また、段差部５の高さを２．０ｍｍ以上に高くすることにより、帽体２の形状を種々様々に変更させた場合（ＣｄＡ値が許容範囲内で変化した場合を含む）にも対応して、確実な浮き上がり防止作用を得られることが確認されている。この点が段差部５の高さ下限を２．０ｍｍ以上としてもよいとする理由である。

ここで、ヘルメット１の使用例の一つであるオートバイレースについて少し触れる。
オートバイレースでは、コースのストレート（直線道路）においてオートバイ性能が許す最高速度で走行する。この最高速度が３００ｋｍ／ｈを超えることも珍しくはない。そして、ストレートからコーナーへの突入時には、コーナーを曲がりきれるなかで最も速い速度（例えば２００〜２５０ｋｍ／ｈ）まですばやく減速させる必要がある。

当然ながら、この減速に要する時間及び走行距離は、レース結果を大きく左右するものであることから、共に短ければ短いほどよいとされる。
このため、多くのライダー達は、図１６（ａ）で示すようなストレート走行中の前傾姿勢から、ストレートエンド（コーナー入口）では図１６（ｂ）に示すように上体を起こし、自らの身体で風を多く受けることによって走行抵抗を増やし、減速に有効活用している。

ところが、この減速のためにライダーが上体を起こす瞬間は、前記したようにストレートを走行した際の最高速度が出ており、ライダーが着用するヘルメットがもろに風の影響を受けることになる。
なお、オートバイの走行速度が仮に３００ｋｍ／ｈであったとしても、ヘルメットが受ける相対速度は、レース場の天候によって向かい風となっている場合には３００ｋｍ／ｈを超えている場合も当然に有り得る。

これらの事情から、上体を起こしたライダーには、殊にヘルメットの頂上面を通過する風の影響により、ヘルメットを上方へ浮き上がらせるような外力（前記した揚力）や、ヘルメットを後方へ引っ張ったり或いはライダーの首あたりを支点としてヘルメットを後方へ傾けたりするような外力が複雑に発生して作用するものである。
それ故、スポイラー４を備えない従来のヘルメットでは、ストレート走行時はもとより、コーナーへの突入時などに、ライダーの頭部に対するブレが最大となって運転に支障をきたすという感想が、ライダー達の間で強く起こっていたのである。

なお、このような問題を解決するために、従来は、ヘルメットの帽体に採用する形状やヘルメットに取り付ける付属パーツとして、空気抵抗を減らす工夫や、ヘルメット頂上面を通過する空気流がヘルメット後方へ離れる際の剥離点を、ヘルメット頂上面から可及的に後方へ移動させる工夫を探ることに専念していたという事情があった。
これらの工夫は大筋では問題解決に繋がっていたが、それでも解決できないものの一つとして、ヘルメットの浮き上がり問題が残っていたのである。

このような事情に対し、本発明に係るヘルメット１では、前縁に段差部５を備えたスポイラー４を設けることにより、前記したようにＬｉｆｔ値を抑制乃至解消して、確実な浮き上がり防止作用が得られている。
ところで、このような浮き上がり防止作用は、ライダーの体感（感想）によるところが大きく、全てのライダーにとって同じ感想が得られるというものではない。ライダーごとに感想が変わる要因としては、ヘルメット１における帽体２の形状やオートバイのフレーム形状、オートバイに取り付けるカウリングの形状（特に、スクリーンと呼ばれる風防部分の上縁高さ）をはじめとして、天候、風向き、風力、速度、路面状況、そして何より、ライダーの乗車癖（身体及び頭部の姿勢）や体形等々、実に多種多様である。

このように、使用する車両をオートバイとする場合には、それが故の多種多様の要素が存在しているので、これほど多くの要素の中から、スポイラー４の段差部５を帽体２の頭頂部Ｐ（図１参照）に対して、具体的にどのような配置にするかについては、全てに共通させるような限定事項を設けることは非常に難しいものとなる。
従って、これらの多く存在する各種条件に合わせて、レース当日になって使用するヘル
メット１（スポイラー４における段差部５の配置や形状が異なるもの）を、ライダーごとの判断によって臨機応変に選択するという使用方法が推奨されるところである。

すなわち、前記したような多種多様の要素が存在していたとしても、本発明に係るヘルメット１を使用すれば、ストレート走行時やストレートエンドでの減速時などにおいてライダーの頭部を最も安定させるヘルメット姿勢が必ず存在するわけであるから、ライダー側で、そのようなヘルメット姿勢を探り出すという使い方をすればよいことになる。
そこで本出願人は、３００ｋｍ／ｈを超えるオートバイレースに参加できるようなプロフェッショナルの３人のライダーを選りすぐり、スポイラー４の段差部５を設けるべき最良の配置に関して、実際の走行試験を繰り返してもらったなかで、貴重な感想を得ることにした。

このライダー達の感想に基づけば、帽体２に設定される前後中央面ＦＡＶＳ（前記した「基本姿勢」において基準人頭模型１００から流用して設定したもの）を境として、前方２０度〜後方４０度の範囲に、スポイラー４の段差部５を設けるのがよいという結論に至った。
このことを裏付けるものとして、図１７に示すような圧力分布図を示すことができる。この圧力分布図は前記した「解析姿勢」のときを想定して、汎用流体解析ソフトウエアを用いたＲＡＮＳ手法によって求めた。なお、解析は前記した「解析姿勢」を想定しているので、解析中の前後中央面ＦＡＶＳは鉛直方向ではなく鉛直方向に対して１０．３度だけ前方へ傾けたが、図１７の圧力分布図では前後中央面ＦＡＶＳは鉛直方向として図示したものである。

すなわち、帽体２の前後中央面ＦＡＶＳ付近には、頂上面や左右の側面にかけて−２２００Ｐａの負圧域Ａが生じており、この負圧域Ａを取り囲んで−１５５０Ｐａの負圧域Ｂが生じている。また概要だけを記すと、負圧域Ｂのまわりには−９００Ｐａまで緩和された負圧域が生じていた。
これらの負圧域のなかで、−１５５０Ｐａ以下となる負圧域Ａ，Ｂ（前後中央面ＦＡＶＳの前方２０度〜後方４０度の範囲）に着目して、左右中央面（鉛直面）ＬＲＶＳを中心とする左右対称形の段差部５を配置しておけば、ライダーの頭部を最も安定させるヘルメット姿勢（浮き上がり防止作用）が必ず存在するものであると結論付けたものである。

なお、前記の感想を得たプロフェッショナルのライダー達からは、本発明に係るヘルメット１であれば、ストレートエンドでの減速時だけでなく、ストレートの走行時（着用者が伏せた姿勢となっているとき）であっても、ヘルメット１が浮き上がり現象などを生ずることなく、頭部を安定させてライディングができたとの高評価を得ている。
更には、プロフェッショナルのライダー達だけでなく一般のライダー達からも、１００ｋｍ／ｈ程度で走行している際に、ストレートの走行時などにおいて、ヘルメット１が浮き上がり現象などを生じにくいものであるとの良い評価を得ている。

図６乃至図１２は、本発明に係るヘルメット１の第２実施形態を示している。本第２実施形態が第１実施形態と最も異なるところは、スポイラー４が、円弧カーブだけではなく、左右両側に後方へ屈曲する部分を有して平面視Ｍ字状に形成されている点にある。
その他の構成や作用効果は第１実施形態と略同様であるので、同一作用を奏する部分に同一符号を付することによりここでの詳説は省略する。

ところで、本発明は、前記した各実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。
例えば、各実施形態を説明するうえでは、オートバイへ乗車する際を説明したが、オートバイ乗車時以外の用途としても、本発明に係るヘルメット１は使用可能である。例えば、３輪バイク（サイドカー等も含む）や４輪バギー、Ｆ１カー等のレーシングカーといった車両への乗車時にあって、運転者用又はパッセンジャー用として使用することが可能である。その他、モータースポーツをはじめとするスポーツ全般において使用することも可能である。

スポイラー４は、帽体２とは別パーツとして形成した後、両面テープや接着剤などを用いて帽体２に接着してもよいし、加熱溶着や超音波溶接などによって帽体２に一体化させ
てもよい。また、場合によっては、帽体２に対してスポイラー４（又は段差部５）を一体形成してもよい。
スポイラー４は、例えば左右両端部を帽体２の左右両脇に沿わせて下方へ垂下させるような形状としてもよい。なお、スポイラー４の前縁部を湾曲形に形成させることは限定されるものではなく、少なくとも帽体２の左右中央部の頭頂部Ｐに段差部５が設けられるものであればよい。そもそも、帽体２の左右中央部の頭頂部Ｐに段差部５を設けるのであれば、この段差部５がスポイラー４の一部を形成していること自体、限定されるものではない。

スポイラー４は、帽体２の左右中心部に配置させる段差部５を備えたものであれば、左翼側の延び出し部や右翼側の延び出し部を備えさせることや、扁平な上面を備えさせること、帽体２から浮き上がるように後方へ突出させることなどは、特に限定されるものではない。
本発明のヘルメット１は、１００ｋｍ／ｈを超える速度下においてより一層高い効果が認められるものではあるが、１００ｋｍ／ｈ以下の速度であっても従来との比較において十分な作用効果が得られるものであって、高速走行する場合などに使用することが前提とされるものではない。

１ ヘルメット
２ 帽体
３ シールド
４ スポイラー
５ 段差部
Ｐ 頭頂部
１００ 基準人頭模型
２００ 被験ヘルメット
２０２ 帽体
Ｐ 頭頂部
ＨＳ 参照平面（水平面）
ＦＡＶＳ 前後中央面（鉛直面）
ＬＲＶＳ 左右中央面（鉛直面）
Ｗ１ 比較例１のヘルメット
Ｗ２ 比較例２のヘルメット

Claims (4)

1. 着用者の頭部を覆ってヘルメット外形を形成すると共に着用者の前方視野を確保する前部開口が設けられて成る帽体に対して、前記前部開口よりも上部側となる頭頂部の左右方向中心部を起点として走行時の風が真正面からぶつかるようになる配置で立ち上がる段差部が設けられていることを特徴とするヘルメット。
2. 前記段差部は前記帽体から０．５ｍｍ以上６．３ｍｍ以下の高さを有して形成されていることを特徴とする請求項１記載のヘルメット。
3. 前記段差部は、前記帽体の前記頭頂部における左右方向中心部から左翼側及び右翼側の両端へ近づくほど徐々に前方へ突き出る左右対称の湾曲形を有すると共に、少なくとも前記頭頂部では前記帽体から浮き上がりつつ後方へ突き出す後縁を有して、全体でスポイラーを形成したものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のヘルメット。
4. ［ＪＩＳ Ｔ ８１３３：２０１５］の［附属書Ｂ，Ｃ］に規定される基準人頭模型に、当該規定の［附属書Ａ］に規定されるヘルメット装着方法に基づいて装着したヘルメットにおいて前記帽体の前後方向中央で起立する前後中央面を境として前方２０度乃至後方４０の範囲に、前記段差部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のヘルメット。

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