本發(fā)明涉及一種意在保護(hù)頭部抵抗線性和旋轉(zhuǎn)的沖擊力的防護(hù)頭盔。

背景技術(shù)：

大部分防護(hù)頭盔包括能夠接收沖擊力的耐用且堅硬的外殼和能量吸收襯，其用于在從外殼接收的沖擊力傳遞到佩戴者的頭部之前消散能量。這些常見的頭盔對相對于顱骨的線性方向上的加速度所導(dǎo)致的沖擊力能夠提供相當(dāng)好的保護(hù)，但是沖擊力與佩戴者的頭部的重心方向很少一致(通常以一傾斜角度撞擊頭盔)仍然會導(dǎo)致大量的旋轉(zhuǎn)的顱骨加速度和隨之引起的腦損傷和腦震蕩。進(jìn)一步地，這些沖擊力可能是嚴(yán)重的或者適中并重復(fù)的，來源于重復(fù)的腦損傷的傷害在最初往往未被察覺，直到它們的累計效應(yīng)顯現(xiàn)嚴(yán)重。另外，雖然這些常見的頭盔對抵抗線性沖擊力提供了相當(dāng)好的保護(hù)，但是它們典型地不是旨在保護(hù)頭部抵抗適中(例如低速)的沖擊，其引起的腦損傷來自單一或者重復(fù)的撞擊。

美國專利(專利號US2012/0198604)提出了一種意在保護(hù)佩戴者抵抗線性和旋轉(zhuǎn)的顱內(nèi)加速度的頭盔，包括相對堅硬的外殼、設(shè)置在外殼內(nèi)部的外層襯里和間隔地設(shè)置在外層襯里內(nèi)部的內(nèi)層襯里，具有各種彈性的彈性阻尼器在內(nèi)層和外層襯里之間延伸，以在兩個襯里之間吸收全方位的載荷。

本發(fā)明致力于提供一種能夠保護(hù)佩戴者的頭部抵抗線性和旋轉(zhuǎn)的沖擊力的改進(jìn)的頭盔，包括對抵抗線性、低速沖擊的改進(jìn)保護(hù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明提供的頭盔包括：

外殼；

沖擊力吸收襯里，所述沖擊力吸收襯里設(shè)置在所述外殼內(nèi)并以載荷傳遞的方式連接到所述外殼以接收來自外殼的載荷；

設(shè)置在所述沖擊力吸收襯里內(nèi)部的內(nèi)襯里，所述內(nèi)襯里被設(shè)置成相對于所述沖擊力吸收襯里滑動，并且所述內(nèi)襯里限定有至少一種接收形式，但優(yōu)選為多個開口；和

至少一個導(dǎo)向板，該導(dǎo)向板包括：與所述沖擊力吸收襯里可連接的主體；沿該導(dǎo)向板的至少部分的邊緣的邊框，該邊框與內(nèi)襯里的接收形式之一可連接；和至少一個延伸在主體和邊框之間的可變形元件。

其中，術(shù)語“連接”意在包括能夠使得沖擊力吸收襯里接收來自外殼體的載荷的任何設(shè)置，并且其不局限于接觸、附著、聯(lián)接或者任何其他方式。

術(shù)語“開口”意在包括內(nèi)襯里的能夠使導(dǎo)向板被接收或者至少部分被接收的任何凹陷形式。

接收形式的一個或者多個(優(yōu)選為全部)可以是限定在內(nèi)襯里的開口，并且導(dǎo)向板的一個或者多個(優(yōu)選為全部)可通過固定在開口內(nèi)與開口連接。

可變形元件可以包括多個在主體和邊框之間延伸的可變形輻條，并且這些輻條的至少一部分可以是彎曲的和/或可以以螺旋形結(jié)構(gòu)在主體和邊框之間延伸。

導(dǎo)向板的至少一部分可以由非牛頓材料構(gòu)成，優(yōu)選為剪切增稠材料或者脹性材料。

導(dǎo)向板的至少一部分可以限定有延伸在沖擊力吸收襯里和內(nèi)襯里之間的殼體，并且該殼體可以至少部分地可折疊并至少部分地圍繞限定在導(dǎo)向板上的腔延伸。

導(dǎo)向板的至少一部分可以可釋放地連接于沖擊力吸收襯里和/或可以通過至少部分延伸在沖擊力吸收襯里中的錨結(jié)構(gòu)的方式與沖擊力吸收襯里連接。

附圖說明

為了更好地理解本發(fā)明并示出該發(fā)明如何實施，本發(fā)明將通過參考非限制性的實施例的方式進(jìn)行描述，參考以下附圖：

圖1根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)向板的內(nèi)視圖；

圖2是圖1所示的導(dǎo)向板沿II-II方向的截面?zhèn)纫晥D；

圖3是圖1所示的導(dǎo)向板的外部視圖；

圖4是沖擊力吸收襯里的穿入部分，內(nèi)襯里的一部分和圖1所示的導(dǎo)向板的細(xì)節(jié)截面圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)向板和沖擊力吸收襯里在接收來自相對的方向上的切向沖擊力載荷之前和之時的部分圖解截面視圖和外部視圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的沖擊力吸收襯里和導(dǎo)向板的仰視圖，其中包括隱藏在沖擊力吸收襯里的部分的導(dǎo)向板；

圖7是圖6所示的沖擊力吸收襯里和導(dǎo)向板的正視圖，其中包括隱藏在沖擊力吸收襯里的部分的導(dǎo)向板；

圖8示出了圖6所示的沖擊力吸收襯里的側(cè)視圖，其中具有下部環(huán)形的導(dǎo)向板；

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的用于在沖擊力吸收襯里安裝導(dǎo)向板的工具的爆炸視圖；

圖10示出了圖9中所示的導(dǎo)向板安裝在沖擊力吸收襯里的截面視圖；以及

圖11示出了圖9的工具的裝配墊圈的側(cè)視圖。

具體實施方式

參考附圖，根據(jù)本發(fā)明的頭盔包括：由堅硬且耐用的材料(未示出)形成的外殼；通過附圖標(biāo)記10大致限定的沖擊力吸收襯里；通過附圖標(biāo)記12大致限定的內(nèi)襯里，該內(nèi)襯里在示出的實施例中為舒適的襯里，以及多個通過附圖標(biāo)記14大致限定的導(dǎo)向板，其具有后綴以在相關(guān)的不同的導(dǎo)向板之間進(jìn)行區(qū)分。頭盔可以包括任意數(shù)量的導(dǎo)向板14，甚至只包括一個，但是優(yōu)選地，頭盔包括多個間隔設(shè)置的導(dǎo)向板。

沖擊力吸收襯里10的材料可以為任何能夠吸收沖擊力能量的合適的材料，例如發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)，并且其直接延伸進(jìn)入外殼的內(nèi)部。沖擊力吸收襯里10可以連接在外殼上(比如可拆卸地連接)，其能夠通過這些部件的互補(bǔ)的幾何圖形固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫蛘咄ㄟ^任何其它方式固定在外殼內(nèi)部的適當(dāng)?shù)奈恢?，但?yōu)選通過被鑄造在外殼內(nèi)部的方式連接在外殼內(nèi)部。外殼和沖擊力吸收襯里10被設(shè)置成這樣使得在沖擊力傳遞到頭盔(與傳統(tǒng)的頭盔一樣多)的佩戴者的頭部之前，來自外殼接收的沖擊力的能量在沖擊力吸收襯里中部分被消散。

舒適襯里12沿著沖擊力吸收襯里10的內(nèi)部延伸，優(yōu)選為直接接觸，但是舒適襯里12并不固定于沖擊力吸收層且能相對于沖擊力吸收層滑動。作為舒適襯里12的替換，在本發(fā)明的其它實施方式中，內(nèi)層襯里可以為任何材料，但是舒適襯里12為柔軟、可壓縮的材料，例如足夠柔軟的以適于佩戴者頭部舒適的軟質(zhì)泡沫。在一個優(yōu)選的實施方式中，沖擊力吸收襯里10和舒適襯里12之間的相對滑動運(yùn)動可以通過材料的選擇來進(jìn)行完善，在這些部件之間設(shè)置滑動墊圈或者類似的零件。

在圖示的實施方式中，舒適襯里12包括一個或者多個用于與導(dǎo)向板連接的接收形式，在優(yōu)選的實施方式中，該接收形式為限定在舒適襯里12內(nèi)的開口16的形式，每個開口具有圓形的輪廓并延伸通過舒適襯里，其具有與導(dǎo)向板14的外徑相同的直徑。在另一個實施方式中，限定在內(nèi)層襯里內(nèi)的開口可以為未延伸通過舒適襯里的凹陷的形式，或者舒適襯里可以包括接收形式的其他方式，比如凸起、夾緊方式、粘合或者夾緊材料或者其他類似的方式。

特別地參考圖1-3，在第一個優(yōu)選地實施方式中，每個導(dǎo)向板14大致上呈圓盤狀且為非牛頓的、剪切增稠(膨脹的)材料所統(tǒng)一注塑成型的。

每個導(dǎo)向板14具有以輪轂20和圍繞輪轂20的圓周延伸的形式的中心主體，具有多個以彎曲的輻條22的形式的可變形元件，該彎曲的輻條22在輪轂和邊框之間螺旋式延伸。在圖示的實施方式中，每個輻條22具有伸長的橫截面輪廓且可以在輪轂20相對于邊框18移動時相對容易地彎曲。在本發(fā)明的其他實施方式中可以包括除了輻條22以外不同設(shè)置的可變形元件作為替代，其也能夠在主體和邊框之間彈性延伸。

限定在輪轂20內(nèi)的中心通道24，銷26可以以錨結(jié)構(gòu)的形式通過該中心通道。

在圖示的實施方式中，輪轂20和邊框18均可以設(shè)置為空心，包括部分圍繞敞開的內(nèi)腔體28的可折疊的殼體19、21，其允許當(dāng)殼體折疊到任意程度，輪轂和邊框都能夠被壓縮。當(dāng)輪轂20和邊框18被壓縮時，輻條22也發(fā)生彎曲或者扭曲，從而使整個導(dǎo)向板14為可壓縮的。構(gòu)成導(dǎo)向板14的材料的剪力增稠特性能夠允許在不接觸沖擊時導(dǎo)向板能夠相對輕易的被壓縮(例如在頭盔的正常使用過程中)，但是如果導(dǎo)向板接受壓縮沖擊，例如來自施加在頭盔的外殼上的線性沖擊，導(dǎo)向板能夠提供更多的抗壓縮能力。襯里20和邊框18的殼體19、21的空心輪廓(U形)允許這些部件在受到壓力時倒塌且擴(kuò)展到一邊，其允許輻條22更自由地伸展并且在輪轂和邊框之間運(yùn)動。

參考圖4，每個導(dǎo)向板14通過被沖擊力吸收襯里內(nèi)部的凹陷所接收的銷26固定在沖擊力吸收襯里10上。優(yōu)選地，該凹陷在吸收襯里10內(nèi)為具有籃形槽30的內(nèi)襯，銷26的末端可以以剪裁方式被接收在藍(lán)形槽內(nèi)，以將導(dǎo)向板14穩(wěn)定地保持在一位置，但是在必要的時候，允許該銷26被移除或者替換。在另一個實施方式中，與銷26的固定形式相似的形式可以是與導(dǎo)向板14整體形成，或者導(dǎo)向板通過其他的方式固定在沖擊力吸收襯里10上，例如在注塑(沖擊力吸收襯里的)過程中將導(dǎo)向板部分地嵌入在沖擊力吸收襯里上。

導(dǎo)向板14的邊框18緊密地安裝在開口16的圓周內(nèi)，并且在圖示的實施方式中，導(dǎo)向板14的厚度大體上小于舒適襯里12的厚度。在一個實施方式中，導(dǎo)向板14的厚度大約為5mm，并且直徑大約為26mm。

在本發(fā)明的其它實施方式中，舒適襯里12和導(dǎo)向板14的多種設(shè)置方式也是可行的。例如，舒適襯里12可限定有用于接收導(dǎo)向板14的開口(如圖示的實施方式所示)，在導(dǎo)向板暴露時，導(dǎo)向板可以在舒適襯里的內(nèi)部涌動或者凸出(如果這樣并沒有帶來不適)，或者舒適襯里可以在看不見的凹陷處接收導(dǎo)向板并覆蓋頭盔的內(nèi)部的導(dǎo)向板。在本發(fā)明的另一個實施方式中，導(dǎo)向板14可連接到具有沖擊力吸收襯里10的舒適襯里12上與；導(dǎo)向板可以代替舒適襯里；導(dǎo)向板可以集成(例如注入)在舒適襯里中；或者導(dǎo)向板可以嵌入(在進(jìn)行注塑過程中)沖擊力吸收襯里內(nèi)。

圖5示出了兩個導(dǎo)向板的局部視圖和外形圖，附圖標(biāo)記為14.1、14.2和14.3，每個錨結(jié)構(gòu)均位于沖擊力吸收襯里10中并被接收在舒適襯里12內(nèi)。在左側(cè)的每個視圖中的導(dǎo)向板14.1沒有遭受任何外力并處于其原始的形狀，但是在右側(cè)的每個視圖中的導(dǎo)向板14.2和導(dǎo)向板14.3在切向方向上遭受了力32。切向力32引起了導(dǎo)向板14.2和導(dǎo)向板14.3的邊框18.2和邊框18.3被相對于它們的輪轂20.2和輪轂20.3取代，并通過邊框的相對位移引起它們的輻條22.2和22.3的偏移。

輻條22的導(dǎo)向板和邊框18相對于輪轂20的相對位移的產(chǎn)生部分源于導(dǎo)向板14的幾何結(jié)構(gòu)(特別是輻條)，并且部分來源于導(dǎo)向板14.2的非牛頓材料的彈性形變。

參考圖6到圖8，導(dǎo)向板14相對于沖擊力吸收襯里10的位置被示出，并包括設(shè)置在上部環(huán)形的三個導(dǎo)向板和下部環(huán)形的六個導(dǎo)向板，設(shè)置于一個類似于人的頭部的輪廓的虛構(gòu)的輪廓上。上部環(huán)形的導(dǎo)向板14包括兩個前導(dǎo)向板14a和一個后導(dǎo)向板14b，下部環(huán)形的導(dǎo)向板包括導(dǎo)向板的下環(huán)形的后導(dǎo)向板14c，該導(dǎo)向板14c設(shè)置在導(dǎo)向板14b和沖擊力吸收襯里10的基部34之間的大致中間的位置。下部環(huán)形中的其它導(dǎo)向板包括一個前導(dǎo)向板14d和設(shè)置在頭盔兩側(cè)的兩個側(cè)導(dǎo)向板14e。導(dǎo)向板14的位置意在通過導(dǎo)向板14提供在沖擊力吸收襯里10和舒適襯里12之間的旋轉(zhuǎn)/切向力的傳遞更均勻，其將在下文中進(jìn)行詳細(xì)的描述。然而導(dǎo)向板14的這種設(shè)置只是本發(fā)明的一個示例并且在本發(fā)明的其它實施例中，可以設(shè)置更多或者更少的導(dǎo)向板，并且這些導(dǎo)向板可以被分布在不同的其它設(shè)置中。

參考圖9至圖11，根據(jù)本發(fā)明的上述的實施方式代替被初始制造的頭盔，本發(fā)明延伸出一種用來改造頭盔的工具，該工具能夠通過將導(dǎo)向板14安裝在頭盔的沖擊力吸收襯里10上來改造該頭盔。(在大多數(shù)國家對于頭盔的設(shè)計與制造有嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)，并且頭盔的改造不一定是明智的和被允許的，因此在考慮對頭盔進(jìn)行改造時需要注意。)

該工具包括一個或多個上述的導(dǎo)向板14，粗制的墊圈36，用于將該墊圈固定在沖擊力吸收襯里10的粘合層38和用于固定導(dǎo)向板的銷26。粘合層38典型地應(yīng)用于墊圈36上(即使在圖9中示出它們是分離的)且墊圈在優(yōu)選的位置固定在沖擊力吸收襯里10上。墊圈36優(yōu)選包括徑向凹槽40，該徑向凹槽40允許其適合固定于一個凹面。導(dǎo)向板14是通過穿過導(dǎo)向板的中央通道24的銷26并且銷26的底部恰好進(jìn)入限定在墊圈36上的開口42中進(jìn)行固定。

圖9和圖10中所示的導(dǎo)向板14的邊框18和襯里20有與前面的附圖中所示出的不同的設(shè)置，但是每個仍然限定為可折疊的殼體19,21和腔28，以使它們可以如上面描述的能夠被壓縮。

參考所有的附圖，在使用中，如果外殼接收到劇烈的線性的沖擊力，比如沖擊力與佩戴者的頭部以及頭盔的重心一致，該沖擊力由此主要導(dǎo)致在線性方向上的壓縮，沒有明顯的旋轉(zhuǎn)力，該沖擊力在被傳遞到佩戴者的頭部之前，通過沖擊力吸收襯里的壓縮(通常發(fā)生在傳統(tǒng)的頭盔)，可以將該沖擊力消散在沖擊力吸收襯里10中。

如果適中的線性沖擊力被接收，比如該線性沖擊力呈低速，來自沖擊力的能量將通過沖擊力吸收襯里10傳遞，并且舒適襯里12在沒有消散較多沖擊力能量的情況下即會容易地發(fā)生壓縮，但是導(dǎo)向板14將會在沖擊力吸收襯里10和佩戴者的頭部之間被壓縮且大部分沖擊力能量將會通過導(dǎo)向板14的壓縮被吸收。

如果沖擊力非常低(可能太低而不能造成傷害)，該沖擊力將會在舒適襯里12中被充分地消散。如果沖擊力很嚴(yán)重，該沖擊力將會在沖擊力吸收襯里10中被充分地消散，但是本發(fā)明也能夠保護(hù)佩戴者抵抗適中的沖擊力，由于構(gòu)成導(dǎo)向板14的材料的非牛頓特性，使得導(dǎo)向板的沖擊力吸收作用隨著沖擊力的嚴(yán)重程度而變化。

如果旋轉(zhuǎn)沖擊力被頭盔的外殼所接收，比如沖擊力與佩戴者的頭部以及頭盔的重心不一致，如此產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的力，該旋轉(zhuǎn)的的力如切向方向上的力32一樣通過導(dǎo)向板14從沖擊力吸收襯里10傳遞到舒適襯里。

如圖5所示，如果旋轉(zhuǎn)/切向力32從沖擊力吸收襯里10傳遞到舒適襯里12，輻條22偏斜并且邊框18和輪轂20相互之間發(fā)生了相對移動，但是舒適襯里12相對于沖擊力吸收襯里的相對位置取決于邊框18的位置，以允許導(dǎo)向板的輻條在沖擊力吸收襯里和舒適襯里之間的相對位移。

輻條22偏斜時的彈力，造成了旋轉(zhuǎn)/切向力32在從沖擊力吸收襯里10傳遞到舒適襯里12之前就被消散了一些，因此旋轉(zhuǎn)的沖擊力在傳遞到佩戴者的頭部之前就被減弱。導(dǎo)向板的輻條22的彎曲在適中的沖擊力作用下是可逆的，因此導(dǎo)向板14可以保護(hù)佩戴者的頭部抵抗重復(fù)的、適中的、旋轉(zhuǎn)的沖擊力。

本發(fā)明關(guān)于沖擊力吸收襯里10和舒適襯里12進(jìn)行了描述，但是襯里10不必形成唯一的沖擊力吸收層且同樣可以形成其它沖擊力吸收襯里以及類似的襯里，襯里12不必是唯一的舒適襯里且在其內(nèi)部可以設(shè)置額外的襯里。

襯里10和/或襯里12因此可以完全地或者部分地取代常見的頭盔結(jié)構(gòu)的沖擊力吸收襯里和舒適襯里。