Restraint system and apparatus of the head and neck

関連出願の相互参照 本特許出願は、2005年9月26日出願の米国仮特許出願番号第60/720,517号、発明の名称“Head and Neck Restraint System and Device”の利益及び／又は優先権を主張し、その全ての内容は、参照によって本明細書に具体的に組み入れられる。

発明の分野 本発明は、車、航空機、船及び／又は他の乗物の乗員が用いて、特に乗物の減速時の体の負担、疲労及び損傷の低減を助長するための頭及び首の保護装置に関する。

発明の背景 通常、高性能車、飛行機、船及び／又は他の乗物（総称して「乗物」）の運転者及び／又は他の乗員は、乗物の使用中に、身体的危害に対する保護を提供し、特に乗物の突然の又は急激な減速、回転又は衝撃の時に、身体的危害に対する保護を提供するように設計された装備及び／又はギアを装着する。 そのような装備及び／又はギアの標準的なものには、頭部の損傷に対する保護のためのヘルメットと、乗物に取り付けられて、シート及び乗物に対する胴体の動きを拘束するための肩ハーネスとが含まれる。

減速時に頸部がさまざまな重圧や負担を受けることは、かなり以前に認識されていた。 そのようなものとして、さまざまな装置が開発されて、減速時に頸部が被る重圧や負担の量を低減することが試みられてきた。 ヘルメットを着用した頭部から胴体へ負荷を伝達するためのさまざまな構造が開発されて、頸筋の疲労及び頭部の極端な動きを低減することが試みられてきた。 これらの装置は、頸筋の疲労及び頭部の極端な動きを低減し得る一方で、他の問題につながる場合もある。

現在の頭及び首の装置は、胴体に対する頭部の動きの範囲を抑制することによって、乗員の頸部への力を低減させるために効果的であることが実証されており、胴体を部分的に又は完全に通して伝えられる抑制力に依拠する。 これらの場合には、乗員には、頭及び首の装置によって、通常運転時に不快感及び／又は胴体の抑制が生じる。

それらの装置は、通常運転時に乗員の胴体に接触せず、多くの場合、頸部の負荷を低減することには効果的でないか、又は乗物を退出しようとする時に乗員を抑制する。 それらの装置は、どちらも頭部の動きを制御することに成功し、乗物からの退出を抑止しないが、衝撃時に装置と乗員の頭部との間の距離が過大にならないことを保証するために、運転者とともに動く傾向も有する。 しかし、このことは望ましくない。

Hubbardの米国特許第4,638,510 号及び第6,009,566号は、衝撃時に、運転者の胸部をアームの下側に対して押し付けることにより、シートベルトに対する２本の前方アーム（延出部）が体を締め付けるという原理によって働く保護装置を示している。 延出部の上面には、シートベルトに対する密着性を向上させるための摩擦材が配置される。 これにより、装置の前方への動きが抑止され、装置の頂部で、頭部／ヘルメットを、及び延出部の下側に延びる胸部と肩を引っ張るテザーの前方への力を抑えることが助長される。

通常運転中、この装置は、乗員の肩及び胸部に載置される。 しかし、これにより、この領域のシートベルトから増大した負荷がかかり、このため運転者又は乗員に不快感が生じる。 このことは、不快感と疲労との両方の点から望ましくないことに加え、乗員又は運転者が、シートベルトを最適な張力まで締めることを望まない場合があるために、衝撃事象下でのシートベルトの効果が低減する。 また、注目されるのは、衝撃時及び装置作動時に、アーム端が運転者の胸部に打ち付けられるため、乗員の胸部に増大した負荷が加えられることである。 また、この装置は、運転者の肩、胸部及びシートベルトの間に挟まれるため、後方への衝撃時に、装置が、運転者又は乗員の胴体上部に高い負荷をかける場合がある。

この装置はまず、テザーに最小限の張力のみを与える衝撃の最初の段階で、胴体及び頭部とともに前方に移動し、首が最初に張力から許容され、このとき頭部は、シートベルトによって次第に拘束されている胴体よりも早く前方に動く。 運転者の胴体が前方へ動く間、装置は、頭部の前方への動きを抑制するベルトの下側に対して最終的に結合される。 胴体は、依然として装置の下をスライドしている一方で、このとき頭部は抑制され、胴体は、頭部が頸部を圧迫した状態にさせる。 これらの負荷は、通常の衝突状態での損傷の閾値を下回ることが示されてきたが、この拘束のシーケンスは最良ではない。

この装置は剛構造であり、通常は炭素繊維複合材料から製作される。 異なるサイズの乗員又は運転者に加え、異なるシート位置に適合させるために、多くの形状及びサイズで製作することが必要とされる。

別の頭及び首の拘束システム／装置としては、LFT Technologies社のＲ３と呼ばれる頭及び首の装置が既知である。 Ｒ３装置は、バックブレース（後ろ締め金）タイプの装置であり、胴体のみに依拠して頭部の動きを抑制する。 Ｒ３装置は、運転者の背面の背骨領域に懸架する硬い構造の装置を有するために、フィット性及び快適性の問題が生じる。 これには、後方の衝撃における問題があるものと考えられるため、運転者の背面及び背骨領域に、必要以上の圧力点を与えるおそれがある。 Ｒ３装置は、胴体に締結された硬いバックブレースを有し、上向きの延長セクションを備え、そこにテザーを取り付けることによって機能する。

別の頭及び首の拘束システム／装置としては、Safety SolutionsのHutchens 及び Hutchens II（Hutchens型）が既知である。 Hutchens型装置は、胴体、股及び上部脚部領域の周囲に配置された多くのストラップを用い、衝撃時の頭部の負荷を運転者の体全体に分散する。 Hutchens型装置は、頭部の動きを十分に抑制して、頸部の負荷に十分大幅な相違を作り出すとは思われない。 衝撃下では、Hutchens型装置は運転者の股領域に圧力がかかるため、この領域で損傷を負う場合があることが既知である。 また、この装置は、肩及び上部胴体領域の周囲に締結部を設けて、カラーの動きを抑制して衝撃下での頭部の動きを拘束しようと試みる。 他の先行技術の頭及び首の拘束システム／装置と同様の方法で、Hutchens型装置は、衝撃時の損傷を防止するために、頭部の動きを抑制して、頸部の負荷を弱めて、胴体に負荷を与えようとすることを試みる。 この装置は、肩ハーネスの下に備えられる面を有するが、肩ベルトによって引き起こされる前方への動きの抑制はしない。

さらなる別の頭及び首の拘束システム／装置としては、G Force Racing GearによるSRS-1装置が既知である。 SRS-1は、肩ベルト及び一つの中央テザーの下にある金属製のＴバーを有する。 Ｔバーは、前方への衝撃下で運転者とともにスライドし、移動を抑制しない。 運転者の頭部は、単一のテザーに沿った頸部の周囲を下方及び前方に回転するため、ヘルメットテザーにはほとんど又は全く負荷がかからず、頸部はほぼ全負荷を負う。

また別の頭及び首の拘束システム／装置としては、White装置が既知である。 White装置は締結装置であり、胴体を通じて負荷をかけることにより、正面への衝撃時の頭部の前方の動きを抑制することを試みるとする。 さらに、肩領域から届くテザーは、頸部のピボット点にあるために、頭部の前方の動きをほとんど抑制せず、このため頸部損傷の可能性は低減しない。

さらなる頭及び首の拘束システム／装置としては、Wright装置が既知である。 Wright装置は、３つの別個の形式で製造されている。 一つの形式は、シャーシにテザーでつながれる慣性ホイールである。 これは、乗物を退出することを抑制し、頸部に４０００Ｎを上回るきわめて大きな圧迫負荷を引き起こすことが証明されている。 第二の形式は、本体に締結される。 第三の形式は、肩ハーネスに締結される。 これらの取り付け点は、肩ハーネスに沿ってスライドせず、不変である。 このことは、正面への大きな衝撃での頭部の前方への動きを過剰に抑制することにより、頸部への大きな圧迫負荷を引き起こす可能性を有する。 また、この装置は、胴体の動き量に別々に対応して、前方への抑制点を調節できない。 また、この第三のタイプを取り付けることによって、運転者が乗物を退出する能力が抑制される。

またさらなる頭及び首の拘束システム／装置としては、Isaacが既知である。 この装置は、肩ハーネスに沿って進行し、頭部の前方の動きをほとんど弱めない。 これは二つの金属片を有し、一つは左肩用であり、一つは右肩ハーネス用である。 上下面があるが、これらはカンチレバー動作の作用をしない。 上面が通常運転のみで用いられる一方、下面は衝撃時に用いられるが、肩ストラップに沿って進行し、頭部の動きをほとんど抑制しない。 この装置は、ナイロンウェビングのテザーに代えて、小さな衝撃緩衝材を用いる。

このように、上記の記述から、従来技術の頭及び首の拘束システム／装置には、課題及び／又は不備があることが明らかである。

上記を考慮して、より良い頭及び首の拘束システム／装置の必要性があることが明らかである。

また、上記を考慮して、従来技術の課題を克服する頭及び首の拘束装置／システムの必要性があることが明らかである。

上記を考慮して、体に対する頭部の動きを抑制して、通常の衝撃時に、頸部の力を損傷レベルよりも下に弱めるために効果的であるが、通常運転時には運転者を抑止したり不快にさせたりしない頭及び首の拘束システム／装置の必要性があることがさらに明らかである。

上記を考慮して、運転者の胴体に取り付けないので通常運転時に装置によって影響されず、シャーシ又は乗物の他の装備に固定させないので乗物を退出することを抑止したりより困難にしない頭及び首の拘束システム／装置の必要性があることがさらに明らかである。

発明の概要 本発明は、減速している乗物内に着席した乗員の頭部及び頸部に加えられる動き及び力を制御するための頭及び首の拘束システム、方法及び装置（総称して「装置」）である。

本頭及び首の装置は、乗物の構造に取り付けず、着席した乗員に対して移動することが可能でありながら、乗員の頭部の動きを制御して、乗員の頸部の負荷を実質的に低減する。 本発明は、通常運転時は、乗員と接触していないため、不快感又は疲労を引き起こさない。 通常の前方への衝撃状態下では、乗員の頭部の動きは、胴体に対して制御されるが、本装置は、乗物のシートハーネスの肩ストラップに沿って、運転者の頭部及び胴体とともに抑制して動く。 このように、本発明は、減速時に頭部が過度に拘束されることに起因する頸部への相当な圧迫を低減する。

本発明は、本装置によって乗員の胴体に対するその頭部の動きに抑制が与えられているときは、乗物の通常運転時に胴体に直接負荷を与えず、衝撃時にも胴体に負荷を与えないという両方の利点を有する。

本発明は、胴体を使用して頭部の動きを制御することがなく、胴体とシートベルトとの間に挟まれることもない。 通常の前方への衝撃時に胸部に負荷を与えることがなく、後方への衝撃時に胴体上部、肩又は頸部領域に負荷を与えることもない。 本装置は、乗員が乗っているときにシートベルトの張力を抑制しないため、シートベルトの通常使用が可能になる。 本頭及び首の拘束システムのヘルメットテザーの連続的な荷重によって、張力／圧迫のおおよそが低減する。 そして、本発明は、所定のテザーの負荷で運転者とともに前方に抑制的にスライドして、ヘルメットテザーにより安定した荷重を引き起こし、これにより、胴体に対しては拘束が制限された状態で、頭部が前方へ動くことが可能になり、衝撃の後段階での頸部の圧迫が低減する独特の能力を有する。

本発明は、全てではないにせよ、一つのサイズでほとんどの乗員のサイズ及び着席位置へのフィット性を提供し、ヘルメットテザー取り付け部までの肩の距離に対して、テザーの角度を変更することが認められる。 この距離は、本発明の性能にとって重要ではない。

本発明の機能性は、減速時又は衝撃時に、頭部の動きを抑制した場合の乗員の胴体に依拠しない。 本頭及び首の拘束装置は、乗員の肩ハーネス上に装置を結合することによる、装置の抑制的なピボット動作を通して、上述の機能及び／又は動きを提供する。

本発明は、ヘルメットテザーが乗員のヘルメットの前方の動きにより負荷を加えることによって与えられるカンチレバー動作により、肩ハーネスストラップ上で回転又はねじれ動作を用い、これにより装置の上下面の間で、肩ハーネスの結合が生じ、そしてこのことが前方の動きを抑制する。 本発明の上下面両方の形状、表面積及び材料のタイプにより、動きのタイプ及び規模は、乗員の頸部への負荷を最大限に低減するように設計することができ、これにより損傷の可能性が最小限になる。

本発明は、肩ハーネスストラップを使用して、頭部の前方の動きを抑制する。 本発明は、乗物に不変的に取り付けられるのではなく、乗物の通常運転時にはゆるんだ状態で備えられる。 また、乗員がハーネスを外したときに、肩ハーネスストラップが装置のスロットから離れて抜けるため、迅速に退出することが可能になる。 本発明の前方の動きは、摩擦面及び／又はハーネスストラップに接触するように構成された面によって制御されるので、より大きな衝撃時には、ハーネスストラップに対する装置の動きが大きくなる一方、より小さな衝撃時には、ハーネスストラップに対する装置の動きが小さくなる。 このように、本発明は、胴体とともに全体的に移動する能力を有するため、前方への高い衝撃時に（たとえば５０Ｇ）、頸部に不都合に高い圧迫負荷を引き起こさない。

本発明は、衝撃負荷が変動する状態であっても、テザーに累積的な負荷を与える制御された抵抗的な前方の動きを有する。 これは、肩ハーネスストラップに対するねじれ又は結合動作を用いて、制御された摩擦を引き起こす。 そのような動作は、三つの別々の面、すなわちストラップ上面を位置付けるための二面と、ストラップの底面を位置付けるための一面によって向上する。

本発明は、後方又は前方への衝撃時に、乗員の胴体上部に圧力点又は必要以上の負荷を与えないが、乗員の頸部の負荷が低減されるまで、通常の前方への衝撃下での胴体に対する頭部の動きを抑止する。

本装置は、乗員の肩の後ろ及び肩ベルトの取り付け点の前方に乗せる。 本装置は、肩ベルトにまたがり、乗員の肩のわずかに後方の肩ベルトの頂面上に備えられた前方セクションと、上部セクションの後部のシートベルトの下に備えられた下部セクションとを有する。 本装置は、テザーでつなぐか、又は単一のテザーで取り付けられるか、もしくは後方面上に備えられる前述の２面の上に、垂直セクションを有する。 本装置は、上下面上の摩擦力に加え、ベルトにねじれ動作を与えるカンチレバーシステムを用いる。 本装置の上下面の摩擦に伴うこのねじれ動作によって、本装置の前方の動きに対する抵抗が提供され、これにより、乗員の胴体に負荷を与える必要なく、胴体に対する頭部の動きを制御する。

カンチレバー運動における本装置の動作、及びそれに続くシートベルトに対する摩擦は、三つの手段によってさらに制御される。 第一は、本装置の肩ハーネスベルトに接触する上下部の面のタイプであり、第二は、第一の摩擦面の前方にある上面のエッジであり、これにより装置の前方への転がり量及びそれに続くねじれが制御され、第三は、二つの対向する上下面の距離の比率、及びテザーの取り付け点までの距離である。

本発明の別の特徴は、単一又は二重の取り付けテザーである。 本発明は、端部がそれぞれヘルメットに取り付けられて、本装置の後方の垂直セクションの周囲に巻きつけられる単一のテザーを含んでいてもよい。 これにより、乗員は、周辺視野を改善させるために、頭部を横方向へより高程度に回転することが可能になるという利益を提供し、テザーをより短くして、前方への衝撃時に取り外すことを助長することが可能になり、従来技術の形式のテザー取り付け部で起こるずれが低減される。 本発明は、添付の図面と併せて、以下の詳細な記述を読むことによってより明らかになろう。

添付の図面と併せて本発明の実施形態の以下の記述を参照することにより、本発明の上述及び他の特徴、利点及び目的、ならびにそれらを達成する方法が明らかになり、かつ本発明自体もよりよく理解されよう。

複数の図面を通して、同様の参照番号は、同じ又は類似した部分を示す。

詳細な説明 図１〜４には、全体として１００と指定された頭及び首の拘束装置の代表的な実施形態のさまざまな図が描写されており、この装置を用いて、動いている乗物内で着席している乗員に、中でも乗物の減速時に加えられる力を制御する。 とりわけ、頭及び首の拘束装置１００は、乗物の急激な減速時、たとえば衝撃時に、着席している乗員に加えられる力を制御するように設計される。 本頭及び首の拘束装置１００は、車、航空機及び船（総称して、「乗物」）に用いることができるが、中でも全てのタイプの高性能車両、たとえばレースカーに用いることができる。 また、頭及び首の拘束装置１００は、遊園地又は他の場所で用いられることがあるような、着席型及び非着席型の静止した又は動く乗り物と接続して用いてもよい。 明らかなように、頭及び首の拘束装置１００は、さまざまなほかのタイプの装置で用いてもよい。

図５及び６には、頭及び首の拘束装置１００を高性能車で用いる例が描写されている。 図５及び６では、レースカー４００は、部分的に切り取られて図示され、レースカー４００のシート４５０に着席した乗員Ｏ（たとえば運転者）が示されている。 シート４５０には、シート内の乗員の動きをとどめて拘束するように構成されたシートハーネス２９９が装備される。 頭及び首の拘束装置１００は、使用及び操作性のため、シートハーネス２９９と関連して、シートハーネス２９９を使用する。 この組合せは、頭及び首の拘束システム５００として画定されて、本発明の少なくとも一部を形成し得る。 図５及び６で分かるように、乗員Ｏのヘルメット２００の反体側に着脱可能に取り付けられたヘルメットテザー２３０は、頭及び首の拘束装置１００によって、その周りに留められる。 特に、図７及び８でより良く分かるように、頭及び首の拘束装置１００は、（乗員Ｏから見た場合）左右の肩ストラップ１５０及び１６０と結び付く。 左右という用語は、乗員Ｏの前方視界に対して解釈されているとして理解されるべきである。

頭及び首の拘束装置１００は、好ましくは、複合材料又は同様の材料で製作されるが、所望のように、一つ以上の他のタイプの材料で製作されてもよい。 一般的に、装置１００は、本体１０１によって画定される。 本体１０１は、背面１３４と、背面１３４から外延する左側壁１０２と、背面１３４から外延し、左側壁１０２からほぼ肩幅分離れて間隔を置かれた右側壁１０４とを有する。 左側壁１０２は、起伏のある前面１０２及び起伏のある底面１０６を画定する。 右側壁１０４は、起伏のある前面１０５及び起伏のある底面１０８を画定する。 このように、本体１０１は、乗員Ｏの頸部及び頭部領域を部分的に取り囲むように構成される。 特に、装置１００が用いられるとき、本体１０１の背面１３４は、乗員の頭部の後に位置を定められるため、乗員の背骨と基本的に同軸に方向付けられ、左側壁１０２は、背面１３４の左側の長さに沿って、それに対して基本的に横向きに延出するため、乗員の頸部の左側に基本的に沿って及び／又は近接して方向付けられ、右側壁１０４は、背面１３４の右側の長さに沿って、それに対して基本的に横向きに延出するため、乗員の頸部の右側に基本的に沿って及び／又は近接して方向付けられる。 左右の側壁１０２、１０４は、所望のように、外側に起伏を付けてもよい。

底面１０６及び１０８は摩擦面及び肩ベルト接触面であり、それ自体はそれぞれの底面１０６、１０８にわずかに丸みを付けるか又は湾曲させて、本発明の原理による装置１００のカンチレバー動作又はロッキング動作のためのピボット点を提供する。 底面の湾曲した構成は、装置１００のピボット点の他に、装置の前進及び後退ピボット動作の範囲を決定する。 底面１０６及び１０８は、好ましくは、シートハーネス肩ストラップの幅とほぼ同じ幅を有するが、必ずしもそうではない。

本体１０１は、左側壁１０２の前面１０３の下部に位置を定められた左側延出部１２０と、右側壁１０４の前面１０５の下部に位置を定められた右側延出部１２２とを有する。 左右の延出部１２２、１２０は、所望のように、側壁１０２、１０４（延出部に近接して、両方向の矢印によって表示されている）に対して上下に移動可能（調節可能）であってもよく、そうでなくてもよい。

このように、左側延出部１２０は、前面１０３の下部に調節可能に接続される。 左側延出部１２０は、ボルト及びスロットアセンブリ１２４、１２５の連係を通して、前面１０３に調節可能に接続される。 本実施形態では、ボルト部は左側壁１０２の一部であり、一方でスロットは、左側延出部１２０の一部である。 左側延出部１２０は、好ましくは左肩ストラップ１５０とほぼ同じ幅であるが、必ずしもそうではないベルト接触面を画定する、起伏のある底面１２８を含む。 左側延出部１２０が上下に調節可能であることにより、左側延出部１２０の底面１２８と、左側壁１０２の底面１０６との間の距離を、上下に調節可能になることが提供される。 このことは、装置１００の前方へのピボット動作に影響する。

さらに、右側延出部１２２は、前面１０５の下部に、調節可能に接続される。 右側延出部１２２は、ボルト及びスロットアセンブリ１２６、１２７の連係を通して、前面１０５に調節可能に接続される。 本実施形態では、ボルト部は右側壁１０４の一部であり、一方でスロットは、右側延出部１２２の一部である。 右側延出部１２２は、好ましくは右肩ストラップ１６０とほぼ同じ幅であるが、必ずしもそうではないベルト接触面を画定する、起伏のある底面１３０を含む。 右側延出部１２２が上下に調節可能であることにより、右側延出部１２２の底面１３０と、右側壁１０４の底面１０８との間の距離を、上下に調節可能になることが提供される。 このことは、装置１００の前方へのピボット動作に影響する。

面１０６に対する面１２８の高さ、及び面１０８に対する面１３０の高さ（その比率）は、減速時に装置１００が前方にピボット動作し（カンチレバー動作し）て、乗員とともに動く前に、肩ストラップ１５０、１６０上の装置１００の負荷量、グリップ量又は支え量を制限する。 装置１００は、ピボット角度又はカンチレバー角度を維持しながら動く。 通常及び好ましくは、二つの延出部１２０及び１２２は、同じ高さに調節されるが、必ずしもそうではない。 面１２８及び１３０は、それらに関連する面１０６及び１０８に対する三つの面の高さ及び高さの比率が、装置１００が停止し、ピボット動作し、肩ストラップ１５０、１６０と連係するときに決定されることから、カンチレバー面と考えてもよい。

装置１００は、本体１０１の背面又は中央部１３４の左右側から外延するベルト連係部１１０をさらに含む。 ベルト連係部１１０の左右側の延出部は、それぞれの上部領域に、接触面１１２を各々有する。 この接触面１１２は摩擦結合領域であり、それぞれ左右の延出部を介して、肩ストラップ１５０、１６０を受けて接触するように適合される。 本体１０１の左側壁１０２は、切欠き領域１１３を有する。 切欠き領域１１３は、ストラップスペースを画定し、それを通して左側延出部を介して左ストラップ１５０を受けて導き、これによりストラップ１５０を、左側延出部の接触面１１２と、左側壁１０２の底面１０６との間に向ける。 同じように、本体１０１の右側壁１０４は、切欠き領域１１５を有する。 切欠き領域１１５は、ストラップスペースを画定し、それを通して右側延出部を介して右ストラップ１６０を受けて導き、これによりストラップ１６０を、右側延出部の接触面１１２と、右側壁１０４の底面１０８との間に向ける。

図３及び９は、頭及び首の拘束装置１００の背面図を描写し、そこにさらなる注意が向けられている。 詳細には、図３が頭及び首の拘束装置１００を単独で描写しているのに対し、図９は、頭及び首の拘束装置１００が、使用中に位置を定められているものとして、かつ図７及び８の背面図として描写している。 これらの図は、ベルト連係部１１０の左右の延出部の間の空隙又は領域１１３及び１１５を示し、それを通して各ストラップ１５０、１６０が延出する。 延出部端が開いているため、このことによって、装置１００上に各肩ストラップを水平挿入して取り除くことが可能になる。 図示されていないが、延出部は、それらの接触面１１２から延出するベルト保持部を有して、その上に肩ストラップを取り外し可能にとどめることを支援することもできる。

図３は、本体１０１の背面側の保持部又はブラケット１３６及び１３８を通して延出するヘルメットテザー２３０をさらに描写する。 ブラケット又はテザー取り付け点の数は、一つ以上の取り付け点、ブラケット又は他のテザー保持装置として包含される場合があり、２つのそのような装置が例示として示されているとして理解されるべきである。 このテザーは、ヘルメット２００の左接続部２１２の左端で、取り外し可能に接続され（たとえば、図４及び７を参照）、ヘルメット２００の右接続部２１０の右端で、取り外し可能に接続される（たとえば、図８を参照）。 テザーは、装置からヘルメットに向かって上向きに角度を付けられる。 このことは、装置に関して必要なカンチレバー動作を提供することを支援する。 このようにして、ヘルメット２００は装置１００に接続される。 テザー２３０の長さは、装置１００に対するヘルメット２００の外側（前方）への移動の最大長さを決定する。 テザーが長いほど、装置に対する乗員のヘルメットの移動の長さは大きくなり、逆の場合も同じである。 移動の長さは、カンチレバー動作の作動を決定する。 本体１０１の保持部１３６、１３８によって、それを通してテザー２３０が自由に動くことが可能になり、それにより、テザーの移動の最大長さに関係なく、乗員Ｏによる左右への頭部の動き（両方向の矢印により表示される）が可能になる。 このように、拘束ヘルメット２００が左右に動くとき、テザーはそれとともに動くことができる。 保持部については、他の構成が意図される。

図４は、肩ストラップ１５０及び１６０と関連させた、本頭及び首の拘束装置１００及び乗員の拘束ヘルメットの拡大斜視図を提供し、本発明のさまざまなモーメント、力、運動、ダイナミクス等が、矢印及び任意の関連する線によって表示されるように詳細に図示されている。 肩ストラップ１５０は、ベルト連係部１１０（面１１２上に、側面又は水平に配置）を介して、延出部１０２及びプレート１２０の下に位置付けられる。 同じように、肩ストラップ１６０は、ベルト連係部１１０（面１１２上に、側面又は水平に配置）を介して、延出部１０４及びプレート１２２の下に位置付けられる。

装置１００は、両方向の矢印によって表示されているように、延出部１０２及び１０４の下を肩ストラップに沿って前後に動くことができる。 また、装置１００は、破線及び斜めの両方向の矢印によって表示されているように、傾斜するか、ピボット動作するか、又はカンチレバー動作を提供する。 装置に対するテザー２３０の関係もまた、破線のテザー２３０によって図示されている。

図７には、頭及び首の拘束装置１００を用いた、頭及び首の拘束システム５００の左側が描写されている。 ヘルメットテザー２３０は、拘束ヘルメット２００の接続部２１２に接続されて図示されている。 肩ストラップ１５０は、乗員Ｏの肩の上、調節プレート１２０の面１２８の下、左側壁１０２の摩擦面１０６の下、及びベルト連係部１１０の面１１２の上に延出して示されている。

図８には、頭及び首の拘束装置１００を用いた、頭及び首の拘束システム５００の右側が描写されている。 ヘルメットテザー２３０は、拘束ヘルメット２００の接続部２１０に接続されて図示されている。 肩ストラップ１６０は、乗員Ｏの肩の上、調節プレート１２２の面１３０の下、右側壁１０４の面１０８の下、及びベルト連係部１１０の面１１２の上に延出して示されている。

このため、衝撃又は減速時に本体が前方に動くと、頭部は、ヘルメット２００及びテザー２３０を通して、装置１００の上部を引っ張ることが推定され得る。 装置１００は、頭部及び本体が前方に動く時に上部を引っ張ることによって、肩ストラップ１５０、１６０に沿って動く。 面１０６、１０８、１１２、１２８及び１３０の摩擦に依存して、装置１００は、摩擦点に到達するまでストラップ１５０、１６０に沿って動き、装置１００はピボット動作するか又はカンチレバー動作を提供する。

図１０〜１４は、全体的に３００と指定された頭及び首の拘束装置の別の例示的な実施形態のさまざまな図を描写している。 頭及び首の拘束装置３００は、一体型の本体３０１として形成される。 本体３０１は、好ましくは複合材料で、又は複合構造として形成されるが、必ずしもそうではない。 これにより、装置は軽量で丈夫になる。

本体３０１は、カラー部３０４、右脚部３０６及び左脚部３０８を画定する背面３０２を有する。 右脚部３０６は起伏があり、右ベルト面３６０（たとえば、図１４を参照）を画定する。 左脚部３０８は起伏があり、左ベルト面３５０（たとえば、図１４を参照）を画定する。 装置３００が用いられるとき、カラー部３０４は、乗員の頭部の後に位置を定められるため、乗員の背骨と基本的に同軸に方向付けられ、左脚部３０８は基本的に、乗員の頸部の左側に沿って及び／又は近接して、もしくは左肩の上に方向付けられ、右脚部３０６は基本的に、乗員の頸部の右側に沿って及び／又は近接して、もしくは右肩の上に方向付けられる。 左右の脚部３０８、３０６は、所望のように、外側に起伏を付けてもよい。

脚部３０８、３０６の底面３５０及び３６０は、摩擦面及び肩ベルト接触面であり、それ自体はそれぞれの底面３５０、３６０に起伏を付けて、本発明の原理による装置３００のカンチレバー動作又はロッキング動作のためのピボット点を提供する。 底面の湾曲した構成は、装置３００のピボット点の他に、装置の前方及び後退のピボット動作の範囲を決定する。 底面３５０、３６０は、好ましくは、シートハーネス肩ストラップの幅とほぼ同じ幅を有するが、必ずしもそうではない。 一つの形状では、幅はストラップよりも大きい。 別の形状では、幅はストラップよりも小さい。

図１４に注目すると、左脚部３０８の底面３５０は、間にトラフを画定するダブルリッジ構造を有する。 詳細には、底面３５０は、本体３０１の前進／後退方向に対して基本的に横向きに延出する停止リッジ３３０と、本体３０１の前進／後退方向に対して基本的に横向きに延出するビポットリッジ３３２とを有する。 停止リッジ３３０及びピボットリッジ３３２は、リッジの間に位置を定められた横向きのトラフ３３４を画定する。 互いに対するリッジの高さは、装置３００の前方へのピボット量を画定する。 詳細には、ピボット面３３２に対する停止面３３０の高さは、装置が傾斜するか又はピボット動作して、その後動く前に、装置３００が呈する（支え）負荷／グリップ量を制限する。

右脚部３０６の底面３６０は、同じように間にトラフを画定するダブルリッジ構造を有する。 詳細には、底面３６０は、本体３０１の前進／後退方向に対して基本的に横向きに延出する停止リッジ３２０と、本体３０１の前進方向／後退方向に対して基本的に横向きに延出するビポットリッジ３２２とを有する。 停止リッジ３２０及びピボットリッジ３２２は、横向きのトラフ３２４を画定する。 詳細には、ピボット面３３２に対する停止面３２０の高さは、装置が傾斜するか又はピボット動作して、その後動く前に、装置３００が呈する（支え）負荷／グリップ量を制限する。

装置３００は、背面３０２の底から下に、及びその左右側から外に延出するベルト連係部３１０をさらに含む。 ベルト連係部３１０は、左翼３１１及び右翼３１３を有し、それらは各上部領域に接触面１１２をそれぞれ有する。 これらの接触面１１２は、摩擦領域及び結合領域であり、左右翼を介して肩ストラップを受けて接触するように適合される。

図１１を参照すると、装置３００は、ヘルメットテザーを支える及び／又は導くための、一つ以上のブラケットを有していてもよい。 本体３０１は、カラー３０４の右後部に右ブラケット３０５を、カラー３０４の左後部に左ブラケット３０７を有する。 ブラケットは、ヘルメットテザーを受けて、それを通してテザーをスライドさせることが可能になるようなサイズにされる。

図１５及び１６は、全体的７００と指定された頭及び首の拘束装置の別の例示的な実施形態を描写している。 頭及び首の拘束装置７００は、一体型の本体７０１として形成される。 本体７０１は、好ましくは複合材料で、又は複合構造として形成されるが、必ずしもそうではない。 これにより、装置は軽量で丈夫になる。

本体７０１は、カラー部７０２、右脚部７０６及び左脚部７０４を有する。 右脚部７０６は下側に起伏があり、右ベルトピボットを画定する。 左脚部７０４は下側に起伏があり、左ベルトピボットを画定する。 装置７００が用いられるとき、カラー７０２は、乗員の頭部の後に位置を定められるため、乗員の背骨と基本的に同軸に方向付けられ、左脚部７０４は、左肩を介して乗員の頸部の左側に近接して方向付けられ、右脚部７０６は、右肩を介して乗員の頸部の右側に近接して方向付けられる。

装置７００は、カラー７０２の底から下に、及びその左右側から外に延出するベルト連係部７３０をさらに含む。 ベルト連係部７３０は、左翼７３２及び右翼７３４を有し、それらはそれぞれの上部領域に各接触面７３３、７３５をそれぞれ有する。 これらの接触面７３３、７３５は、摩擦領域及び結合領域であり、左右翼を介して肩ストラップを受けて接触するように適合される。 左翼７３２及び左脚部７０４は、ベルト受け領域７８５をともに確定する。 右翼７３４及び右脚部７０６は、ベルト受け領域７８０をともに確定する。

装置７００は、ヘルメットテザーを支える及び／又は導くための、一つ以上のブラケットを有していてもよい。 装置７００は、２つのブラケット、詳細にはカラー７０２の右後部の右ブラケット７９０と、カラー７０２の左後部の左ブラケット７９５とともに示される。 ブラケットは、ヘルメットテザーを受けて、それを通してテザーをスライドさせることが可能になるようなサイズにされる。

装置７００は、より長いベルト面を有しており、結果としてより長い脚部を有する。 このように、左脚部７０４は、調節可能な突出片７１２を備える左延出部又は足７１０を有する。 同じように、右脚部７０６は、調節可能な突出片７２２を備える右延出部又は足７２０を有する。 左突出片７１２は、その底面に停止面を含む。 右突出片７２２も同じように、その底面に停止面を含む。 突出片の停止面は、装置７００の前方へのピボット動作量を制限する。 装置７００は、本明細書で提示されたその他の実施形態と同様の特徴を有し、機能することが理解されるべきである。

図面及び上述の明細書において、本発明を詳細に図示し記載してきたが、同様のものが、特徴を例証し、かつ抑制しないとしてみなされるべきである。 すなわち、好ましい実施形態のみが示されて記載されており、本発明の本質の範囲に迫るすべての変更及び改変は、保護されることが望まれることが理解される。

本発明の原理に従って構築された頭及び首の拘束装置の代表的な実施形態の左正面の斜視図であり、頭及び首の拘束装置のユーザに対して左側の斜視図である。

頭及び首の拘束装置のユーザに対して右側である、図１の頭及び首の拘束装置の正面右側の斜視図である。

頭及び首の拘束装置のブラケットにスライド可能に受けられたヘルメットストラップ又はテザーを示す、図１の頭及び首の拘束装置の背面図である。

本発明の様々な特徴及び機能、たとえば、本頭及び首の拘束装置によって肩ハーネスのストラップが受けられる方法、肩ハーネスストラップに対する頭及び首の拘束装置の動きの方向、及びヘルメットテザーが頭及び首の拘束装置によって受けられる方法等を図示する、図１の頭及び首の拘束装置の正面右側の斜視図である。

レース用車両に設置されたときの、図１の頭及び首の拘束装置を装着しているレース用車両に着席した運転者を示す、レース車両が部分的に切り取られた、レース用車両の運転者に対して左側の左正面斜視図である。

レース用車両に設置されたときの、図１の頭及び首の拘束装置を装着しているレース用車両に着席した運転者を示す、レース車両が部分的に切り取られた、レース用車両の運転者に対して右側の右正面斜視図である。

レース用車両のセーフティハーネスの肩ストラップ上の、使用中の着席した運転者のヘルメットを装着した頭部及び頸部に対する頭及び首の拘束装置の位置を詳細に示す、図５及び６の着席した運転者の拡大された正面左側の斜視図である。

レース用車両のセーフティハーネスの肩ストラップ上の、使用中の着席した運転者のヘルメットを装着した頭部及び頸部に対する頭及び首の拘束装置の位置を具体的に示す、図５及び６の着席した運転者の拡大された正面右側の斜視図である。

レース用車両のセーフティハーネスの肩ストラップが、装置を通して延出して、レース用車両のシートに取り付けられる方法を示す、図７及び８に示された頭及び首の拘束装置が、着席した運転手に位置付けられたときの拡大背面図である。

本発明の原理に従って構築された頭及び首の拘束装置の別の代表的な実施形態の、頭及び首の拘束装置のユーザに対して左側の、左正面上部の斜視図である。

図１０の頭及び首の拘束装置の左背面上部の斜視図である。

図１０の頭及び首の拘束装置の、頭及び首の拘束装置のユーザに対して右側の、右背面上部の斜視図である。

図１０の頭及び首の拘束装置の平面図である。

図１０の頭及び首の拘束装置の底面図である。

本発明の原理に従って構築された頭及び首の拘束装置の別の代表的な実施形態の、頭及び首の拘束装置のユーザに対して左側の、左正面上部の斜視図である。

図１５の頭及び首の拘束装置の左背面上部の斜視図である。