柔性多層頭盔及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文檔的方面整體涉及包括用于改善能量管理的多層設(shè)計(jì)的頭盔及其制備方法。頭盔可用于需要為用戶頭部提供保護(hù)的任何應(yīng)用，例如，用于賽車運(yùn)動(dòng)、騎行、橄欖球、曲棍球或登山。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1示出了常規(guī)頭盔10的橫截面?zhèn)纫晥D，所述常規(guī)頭盔10包括外殼12和單層的能量吸收材料14。頭盔10可為用于騎行的模內(nèi)成型頭盔和用于強(qiáng)力運(yùn)動(dòng)的硬外殼頭盔。單層的能量吸收材料14由相對(duì)剛性的單密度或雙密度整體材料16，例如，發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)形成。頭盔10的整體剛性設(shè)計(jì)在受到?jīng)_擊時(shí)通過(guò)使單層的能量吸收材料14變形而不允許頭盔10撓曲或移動(dòng)來(lái)提供能量耗散。頭盔10的內(nèi)表面18的輪廓包括固定比例的通用或標(biāo)準(zhǔn)化表面，諸如平滑且對(duì)稱的形貌，其不能嚴(yán)密契合或合乎穿戴頭盔10的人員的頭部20的比例和輪廓。由于頭部包括不同比例、平滑度和對(duì)稱度，任何給定的頭部20將包括與常規(guī)頭盔10的內(nèi)表面18的不同之處，這就會(huì)在頭盔10的內(nèi)表面18與穿戴者頭部20之間產(chǎn)生壓力點(diǎn)和一個(gè)或多個(gè)間隙22。由于有間隙22，穿戴者可能會(huì)經(jīng)歷頭盔10相對(duì)于其頭部20的移位和移動(dòng)，因而可能會(huì)在頭盔10的內(nèi)表面18與用戶頭部20之間添加附加的墊料或舒適材料，以填充間隙22并降低移動(dòng)和振動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在一個(gè)方面當(dāng)中，一種防護(hù)頭盔可包括外殼和多層襯墊，所述多層襯墊設(shè)置在外殼內(nèi)并且大小適于接納穿戴者頭部。多層襯墊可包括內(nèi)層，所述內(nèi)層包括具有朝向供穿戴者頭部使用的頭盔內(nèi)部區(qū)域取向的內(nèi)表面，其中所述內(nèi)層包含密度在40_70g/L范圍內(nèi)的中能量管理材料。多層襯墊還可包括中間層，所述中間層與內(nèi)層的外表面相鄰設(shè)置，其中所述中間層包含密度在10-20g/L范圍內(nèi)的低能量管理材料。多層襯墊還可包括外層，所述外層與中間層的外表面相鄰設(shè)置，所述外層包括具有朝向外殼取向的外表面，其中所述外層包含密度在20-50g/L范圍內(nèi)的高能量管理材料。
[0004]對(duì)于特定實(shí)施方式而言，中間層可具有5-7毫米(mm)范圍內(nèi)的厚度，并且可在無(wú)粘合劑的情況下耦接到內(nèi)層和外層以促進(jìn)內(nèi)層、中間層和外層之間的相對(duì)移動(dòng)。多層襯墊的總厚度可小于或等于48mm。防護(hù)頭盔可包括強(qiáng)力運(yùn)動(dòng)頭盔，并且外殼可包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)的剛性層。防護(hù)頭盔可包括騎行頭盔，并且外殼可包括沖壓成型、熱成型或注塑成型聚碳酸酯殼。多層襯墊的至少一部分可為柔性襯墊，其被分段而在多層襯墊的各部分之間提供空間或間隙。多層襯墊還可包括頂部，所述頂部被構(gòu)造為在穿戴者頭部的頂部上方對(duì)齊，并且可在內(nèi)層與外層之間沒(méi)有設(shè)置中間層的情況下形成多層襯墊的頂部。
[0005]在一個(gè)方面當(dāng)中，一種防護(hù)頭藍(lán)可包括厚度小于或等于48mm的多層襯墊。多層襯墊可包括內(nèi)層，所述內(nèi)層包括具有朝向供穿戴者頭部使用的頭盔內(nèi)部區(qū)域取向的內(nèi)表面，其中所述內(nèi)層包含中能量管理材料。多層襯墊可包括中間層，所述中間層與內(nèi)層的外表面相鄰設(shè)置，其中所述中間層包含厚度在5-7mm范圍內(nèi)的低能量管理材料。多層襯墊可包括外層，所述外層與中間層的外表面相鄰設(shè)置，其中所述外層包含高能量管理材料。
[0006]對(duì)于特定的實(shí)施方式而言，低能量管理材料具有10_20g/L范圍內(nèi)的密度，并且高能量管理材料可具有20-50g/L范圍內(nèi)的密度。多層襯墊可在多層襯墊的各層之間的界面處提供邊界條件，以使能量偏轉(zhuǎn)并且管理低能量、中能量和高能量沖擊的能量耗散。可定制配合內(nèi)襯墊層的形貌以匹配穿戴者頭部的形貌，從而減少或消除穿戴者頭部與頭盔的多層襯墊之間的間隙。中能量管理材料可包括密度為20-40g/L的EPS或發(fā)泡聚烯烴(EPO)，或者密度為30-50g/L的發(fā)泡聚丙烯(EPP)。中間層可機(jī)械耦接到內(nèi)層和外層，以允許中間層、內(nèi)層和外層之間的相對(duì)移動(dòng)。多層襯墊的至少一部分可包括分段的柔性襯墊，其包括多層襯墊的各部分之間的空間或間隙。
[0007]在一個(gè)方面當(dāng)中，所述防護(hù)頭盔可包括含有密度在20_50g/L范圍內(nèi)的高能量管理材料、密度在40-70g/L范圍內(nèi)的中能量管理材料以及密度在10-20g/L范圍內(nèi)的低能量管理材料的多層襯墊。
[0008]對(duì)于特定實(shí)施方式而言，高能量管理材料可包括EPS，其形成為多層襯墊的外層。中能量管理材料可包括EPP，其形成為多層襯墊的中間層。低能量管理材料可包括EPO，其形成為多層襯墊的內(nèi)層。中能量管理材料可選由自聚酯、聚氨酯、D30、微孔聚氨酯(poron)、氣囊和h31ium構(gòu)成的集合。可將至少一個(gè)墊料按扣可親接至多層襯墊，以促進(jìn)高能量管理材料、低能量管理材料和中能量管理材料之間的相對(duì)移動(dòng)。防護(hù)頭盔可包括強(qiáng)力運(yùn)動(dòng)頭盔，所述強(qiáng)力運(yùn)動(dòng)頭盔還包括剛性外殼。防護(hù)頭盔包括騎行頭盔，所述騎行頭盔還包括由沖壓成型、熱成型或注塑成型聚碳酸酯殼形成的外殼。
[0009]從說(shuō)明書(shū)和附圖以及權(quán)利要求書(shū)來(lái)看，上述方面和其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。
【附圖說(shuō)明】
[0010]將結(jié)合附圖在下文中描述本發(fā)明，其中相同的標(biāo)號(hào)代表相同的元件，并且:
[0011]圖1是常規(guī)頭盔的剖視圖；
[0012]圖2A-2E示出了多層頭盔的各種視圖；
[0013]圖3是多層頭盔的實(shí)施例的剖視圖；
[0014]圖4A-4C示出了來(lái)自多層襯墊的層的各種視圖；并且
[0015]圖5是多層頭盔的另一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本公開(kāi)、其各方面以及實(shí)施方式并不受限于本文所公開(kāi)的具體頭盔或材料類型或者其他系統(tǒng)部件示例或方法?？梢栽O(shè)想許多本領(lǐng)域已知的與頭盔制造相符的額外部件以及制造和裝配過(guò)程，使之與本公開(kāi)的特定實(shí)施方式結(jié)合使用。因此，例如，盡管公開(kāi)了特定的實(shí)施方式，但此類實(shí)施方式和實(shí)施部件可在與預(yù)期操作一致的情況下包括任何本領(lǐng)域已知用于此類系統(tǒng)和實(shí)施部件的部件、型號(hào)、類型、材料、版本、數(shù)量等。
[0017]詞語(yǔ)“示例性”、“例子”或它們的各種形式在本文用來(lái)意指充當(dāng)例子、示例或例證。本文描述為“示例性”或“例子”的任何方面或設(shè)計(jì)未必被解釋為優(yōu)選的或優(yōu)于其他方面或設(shè)計(jì)。此外，提供例子僅僅是出于清楚和理解的目的，并非意在以任何方式限制或約束本公開(kāi)的所公開(kāi)主題或相關(guān)部分。應(yīng)當(dāng)理解，可能已經(jīng)提出不同范圍的大量附加或替代例子，但出于簡(jiǎn)潔的目的而被省略。
[0018]盡管本公開(kāi)包括多種不同形式的實(shí)施例，但在附圖中示出并將在本文詳細(xì)描述的是具體實(shí)施例，要理解的是，本公開(kāi)應(yīng)被視為是對(duì)所公開(kāi)方法和系統(tǒng)的原理的舉例說(shuō)明，而并非意圖將所公開(kāi)概念的廣泛內(nèi)容限定于所示的實(shí)施例。
[0019]本公開(kāi)提供用于為穿戴者頭部定制形成防護(hù)頭盔的系統(tǒng)和方法，例如，所述防護(hù)頭盔是用于以下人員的頭盔:自行車運(yùn)動(dòng)員、橄欖球運(yùn)動(dòng)員、曲棍球運(yùn)動(dòng)員、棒球運(yùn)動(dòng)員、長(zhǎng)曲棍球運(yùn)動(dòng)員、馬球運(yùn)動(dòng)員、登山運(yùn)動(dòng)員、汽車賽車手、摩托車騎手、摩托車越野賽賽車手、滑雪運(yùn)動(dòng)員、滑雪板運(yùn)動(dòng)員或其他雪上或水上運(yùn)動(dòng)員、跳傘運(yùn)動(dòng)員或者運(yùn)動(dòng)中的任何其他運(yùn)動(dòng)員或需要防護(hù)頭套的其他人員。這些運(yùn)動(dòng)中的每一種均使用頭盔，所述頭盔包括單沖擊或多沖擊等級(jí)的防護(hù)材料基架，其通常(但不總是)在外部被裝飾罩所覆蓋，并且在內(nèi)部的至少部分上包括舒適材料，通常是墊料的形式。其他行業(yè)也使用防護(hù)頭具，諸如建筑工人、軍人、消防人員、飛行員或其他需要安全頭盔的工人，在這些行業(yè)中也可應(yīng)用類似的技術(shù)和方法。
[0020]圖2A示出了頭盔或多層頭盔50的透視圖。多層頭盔50可被設(shè)計(jì)并用于騎行、強(qiáng)力運(yùn)動(dòng)或賽車運(yùn)動(dòng)以及其他應(yīng)用，以提供相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)已知的常規(guī)頭盔，例如，圖1中所示的頭盔10而言的附加的舒適度、功能性和改善的能量吸收。如圖2A中所示，頭盔50可被構(gòu)造為全面部頭盔，其是按照自上而下的取向示出的，其中面罩52位于圖2A的下邊緣處。頭盔50包括外殼54和多層襯墊56。
[0021]外殼54可包含柔性、半柔性或剛性材料，并且可包含塑料(包括ABS、聚碳酸酯、Kevlar)、纖維材料(包括玻璃纖維或碳纖維)或其他合適的材料。外殼54可通過(guò)沖壓成型、熱成型、注塑成型或其他合適的工藝形成。雖然為方便起見(jiàn)，外殼54在本公開(kāi)中通篇稱為外殼，但“外”只是用于描述在頭盔50被用戶穿戴時(shí)殼體相對(duì)于多層襯墊56和用戶頭部的相對(duì)位置?？稍谕鈿?4的外側(cè)額外形成附加的層、襯墊、罩或殼體，因?yàn)橥鈿?4可以是但未必一定是頭盔50的最外層。此外，在一些實(shí)施例中，外殼54可為任選的，因此可從頭盔50省略，例如，對(duì)于一些騎行頭盔而言。
[0022]多層襯墊56可包括兩層或更多層，包括三層、四層或任何數(shù)量的層。作為非限制性例子，圖2A示出了包括如下三層的多層襯墊56:外層58、中間層60和內(nèi)層62。也可以包括其他附加層，諸如舒適襯墊層64。圖2A示出了任選的舒適襯墊層64，其設(shè)置在多層襯墊56的內(nèi)側(cè)并與內(nèi)層62相鄰。
[0023]頭盔50的多層襯墊56內(nèi)的層可各自具有不同材料特性，以響應(yīng)于不同類型的沖擊和不同類型的能量管理。可調(diào)整不同頭盔特性，例如，密度、硬度和柔性，以適應(yīng)不同類型的沖擊和不同類型的能量管理。頭盔可