帶有布置在能量吸收層處的促滑物的頭盔的制作方法
【專利說明】帶有布置在能量吸收層處的促滑物的頭盔
[0001 ] 本申請是申請日為2011年5月3日、申請?zhí)枮?01180022948.1、發(fā)明名稱為“帶有布置在能量吸收層處的促滑物的頭藍”的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明總體上涉及一種頭盔，該頭盔包括能量吸收層(帶有或不帶有任何外部殼體)以及設(shè)置在所述能量吸收層內(nèi)側(cè)的促滑物(sliding facilitator)。
【背景技術(shù)】
[0003]為避免或減少顱骨和腦受傷，人們在很多活動中需要使用頭盔。多數(shù)頭盔由堅硬的外部殼體(通常用塑料或復(fù)合材料制造)和稱為襯里的能量吸收層組成。如今，保護性頭盔必須設(shè)計為滿足特定的法定要求，這特別涉及特定撞擊下將在腦的重心處產(chǎn)生的最大加速度。通常會進行一些測試，在測試中，配有頭盔的所謂假人顱骨受到朝向頭部的徑向沖擊。這促成了在針對顱骨的徑向沖擊方面具有良好的能量吸收能力的現(xiàn)代頭盔，然而對于其他的撞擊方向的能量吸收并不理想。
[0004]在徑向沖擊的情況下，頭部將以平動運動進行加速，產(chǎn)生線加速度。平動加速度將導(dǎo)致顱骨破裂和/或腦組織的壓迫或磨損傷害。然而根據(jù)傷害統(tǒng)計，純粹的徑向沖擊很少見。
[0005]另一方面，僅使頭部產(chǎn)生角加速度的純粹的切向撞擊也很少見。
[0006]最常見的沖擊類型是斜向沖擊，其是同一時刻作用于頭部的徑向力和切向力的組合，引起(例如)腦震蕩。斜向沖擊產(chǎn)生腦的平動加速度和轉(zhuǎn)動加速度。轉(zhuǎn)動加速度使得腦在顱骨中轉(zhuǎn)動，對將腦連接至顱骨的機體組織和腦本身造成傷害。
[0007]轉(zhuǎn)動傷害的示例一方面是硬膜下血腫(SDH)—一血管破裂導(dǎo)致的出血，而另一方面是彌散性軸索損傷(DAI)—一這可以概括為由腦組織中的高度剪切形變導(dǎo)致的神經(jīng)纖維過度拉伸。根據(jù)轉(zhuǎn)動力的特點，例如持續(xù)時間、幅度和增大速率，引發(fā)SDH或DAI，或者并發(fā)SDH和DAI。一般來說，SDH出現(xiàn)在短時且大強度的撞擊情況下，而DAI出現(xiàn)在加速度持續(xù)時間更長且分布更廣的撞擊情況下?？紤]到這些現(xiàn)象以便可以為顱骨和腦提供良好的保護是非常重要。
[0008]頭部具有天然的保護系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用頭皮、堅硬的顱骨和在顱骨下的腦脊髓液來緩沖這些力。在沖擊過程中，通過壓縮和在顱骨上滑動，頭皮和腦脊髓液起到轉(zhuǎn)動減震器的作用。如今使用的多數(shù)頭盔并不提供針對于轉(zhuǎn)動傷害的保護。
[0009]例如自行車、騎馬和滑雪用頭盔的重要特征是，它們的空氣流通性很好并且具有空氣動力學形狀?，F(xiàn)代的自行車頭盔通常是模內(nèi)成型殼體的類型，其通過在成型過程中納入薄的剛性殼體而制造。該技術(shù)允許制造出比堅硬殼體的頭盔更復(fù)雜的形狀并產(chǎn)生更大的通氣孔。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明公開了一種頭盔，該頭盔包括能量吸收層和設(shè)置在所述能量吸收層內(nèi)側(cè)的促滑物。
[0011 ]根據(jù)一個實施例，所述頭盔包括附接設(shè)備，用于將頭盔附接至佩戴者的頭部。所述附接設(shè)備旨在至少部分地與頭部或顱骨的頂部接觸。附接設(shè)備還可以額外地具有緊固裝置，用于調(diào)整與佩戴者的頭頂部附接的尺寸和程度。下頦部的帶或類似裝置不是根據(jù)本文的頭盔實施例的附接設(shè)備。
[0012]所述促滑物能夠固定至附接設(shè)備和/或能量吸收層的內(nèi)側(cè)，用于提供能量吸收層和附接設(shè)備之間的滑動性。
[0013]優(yōu)選地，外部殼體設(shè)置在能量吸收層的外側(cè)。據(jù)此設(shè)計的頭盔可以使用模內(nèi)成型技術(shù)制造，但是可以將所公開的想法用于所有類型的頭盔，例如堅硬殼體類型的頭盔(例如摩托車頭盔)。
[0014]根據(jù)另一實施例，所述附接設(shè)備通過至少一個固定件固定至能量吸收層和/或外部殼體，所述至少一個固定件能夠適于通過彈性、半彈性或塑性方式的形變來吸收能量和力。在沖擊過程中，能量吸收層通過被壓縮而起到?jīng)_擊吸收物的作用，并且如果使用外部殼體，其將使沖擊能量在殼體上分散。促滑物將允許附接設(shè)備和能量吸收層之間的滑動，提供了一種將原本傳遞至腦的轉(zhuǎn)動能量吸收的可控方式。該轉(zhuǎn)動能量能夠通過摩擦熱、能量吸收層形變或者至少一個固定件的形變或移位而被吸收。吸收的轉(zhuǎn)動能量將減小影響腦的轉(zhuǎn)動加速度的量，由此減小了腦在顱骨中的轉(zhuǎn)動。
[0015]所述固定件可以包括至少一個具有第一部分和第二部分的懸吊件。懸吊件的第一部分能夠適于固定至能量吸收層，而懸吊件的第二部分能夠適于固定至附接設(shè)備。
[0016]所述促滑物賦予頭盔一種功能(滑動性)并且可以以多種不同的方式設(shè)置。例如，其可以是低摩擦材料，設(shè)置在附接設(shè)備的面對能量吸收層的表面上或與附接設(shè)備的面對能量吸收層的表面結(jié)為一體，和/或設(shè)置在能量吸收層的面對附接設(shè)備的內(nèi)側(cè)表面上或與能量吸收層的面對附接設(shè)備的內(nèi)側(cè)表面結(jié)為一體。
[0017]本發(fā)明還提供了一種制造包括促滑物的頭盔的方法。該方法包括步驟:提供模具，在模具中提供能量吸收層，以及提供接觸能量吸收層的促滑物。根據(jù)一個實施例，該方法可以進一步包括步驟:使用至少一個固定件將附接設(shè)備固定至殼體、能量吸收層和促滑物中的至少一個。
[0018]促滑物提供了在任何方向上的滑動運動的可能性。并不將運動限制為圍繞特定軸線。
[0019]注意，任何實施例或者實施例的一部分，以及任何方法或者方法的一部分可以以任意方式組合。
【附圖說明】
[0020]現(xiàn)在通過示例的形式，參照附圖描述本發(fā)明，其中:
[0021 ]圖1示出了根據(jù)一個實施例的頭盔的截面圖，
[0022]圖2示出了根據(jù)一個實施例的頭盔戴在佩戴者頭上時的截面圖，
[0023]圖3示出了當受到前方?jīng)_擊時戴在佩戴者頭上的頭盔，
[0024]圖4示出了當受到前方?jīng)_擊時戴在佩戴者頭上的頭盔，
[0025]圖5更加詳細地示出了附接設(shè)備，
[0026]圖6示出了固定件的可選擇實施例，
[0027]圖7示出了固定件的可選擇實施例，
[0028]圖8示出了固定件的可選擇實施例，
[0029]圖9示出了固定件的可選擇實施例，
[0030]圖10示出了固定件的可選擇實施例，
[0031]圖11示出了固定件的可選擇實施例，
[0032]圖12示出了固定件的可選擇實施例，
[0033]圖13示出了固定件的可選擇實施例，
[0034]圖14示出了固定件的可選擇實施例，
[0035]圖15示出了固定件的可選擇實施例，
[0036]圖16示出了測試結(jié)果的表格，
[0037]圖17示出了測試結(jié)果圖，以及
[0038]圖18示出了測試結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0039]下面將給出對實施例的具體描述。將會理解的是，附圖只是用于例示的目的而不以任何方式對范圍進行限制。由此，對方向的任何參考(例如“上”或“下”)僅針對圖中所示的方向。
[0040]保護性頭盔的一個實施例包括能量吸收層以及設(shè)置在所述能量吸收層內(nèi)側(cè)的促滑物。根據(jù)一個實施例，提供了適合騎自行車使用的模內(nèi)成型的頭盔。該頭盔包括外部的優(yōu)選為薄的剛性殼體，該殼體由聚合物材料制造，例如聚碳酸酯、ABS、PVC、玻璃纖維、Aramid、Twaron、碳纖維或Kevlar。還可以想到略去外部殼體。在殼體的內(nèi)側(cè)上設(shè)置能量吸收層，所述能量吸收層可以是聚合物泡沫材料，例如EPS(發(fā)泡聚苯乙烯)、EPP(發(fā)泡聚丙烯)、EPU(發(fā)泡聚氨酯)或其他結(jié)構(gòu)(例如類蜂窩結(jié)構(gòu))。促滑物設(shè)置在能量吸收層的內(nèi)側(cè)，并且適于相對于所述能量吸收層或者相對于附接設(shè)備滑動，所述附接設(shè)備設(shè)置為將頭盔附接至佩戴者的頭部。附接設(shè)備通過固定件固定至能量吸收層和/或殼體，所述固定件適于吸收沖擊能量和力。
[0041]促滑物可以是具有低摩擦系數(shù)的材料，或者涂覆有低摩擦材料:可以想到的材料的示例是PTFE、ABS、PVC、PC、尼龍、纖維材料。還可以想到的是能夠通過材料的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)滑動，例如通過具有纖維結(jié)構(gòu)的材料，使得纖維相對于彼此滑動。
[0042]在沖擊過程中，能量吸收層通過被壓縮而起到?jīng)_擊吸收物的作用，并且如果使用外部殼體，其將使沖擊能量在能量吸收層上分散。促滑物將允許附接設(shè)備和能量吸收層之間的滑動，提供了一種將原本傳遞至腦的轉(zhuǎn)動能量吸收的可控方式。該轉(zhuǎn)動能量能夠通過摩擦熱、能量吸收層形變或者至少一個固定件的形變或移位而被吸收。吸收的轉(zhuǎn)動能量將減小影響腦的轉(zhuǎn)動加速度的量，由此減小了腦在顱骨中的轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動傷害(例如硬膜下血腫(SDH)、血管破裂、腦震蕩和DAI)的風險由此減小。
[0043]圖1示出了根據(jù)一個實施例的頭盔，其中該頭盔包括能量吸收層2。能量吸收層2的外表面I可以用與能量吸收層2相同的材料設(shè)置，或者還可以想到的是，外表面I可以是由與能量吸收層2不同的材料制造的剛性殼體I。促滑物5相比于附接設(shè)備3設(shè)置在能量吸收層2的內(nèi)側(cè)，附接設(shè)備3的設(shè)置是用于頭盔與佩戴者頭部的附接。根據(jù)圖1所示的實施例，促滑物5固定至能量吸收層2或者結(jié)合到能量吸收層2中，然而同樣可以想到的是，出于提供能量吸收層2和附接設(shè)備3之間的滑動性的這個同樣的目的，促滑物5設(shè)置在附接設(shè)備3上或者與附接設(shè)備3結(jié)為一體。圖1的頭盔具有多個通氣孔17，允許氣流通過頭盔。
[0044]附接設(shè)備3通過四個固定件4a、4b、4c和4d固定至能量吸收層2和/或外部殼體I，所述四個固定件4a、4b、4c和4d適于通過彈性、半彈性或塑性方式的形變來吸收能量。還可以通過摩擦生熱和/或所述附接設(shè)備或頭盔的任何其他部分的形變來吸收能量。根據(jù)圖1所示的實施例，四個固定件4a、4b、4c和4d是具有第一部分8和第二部分9的懸吊件4a、4b、4c、4d，其中懸吊件4a、4b、4c、4d的第一部分8適于固定至附接設(shè)備3，而懸吊件4a、4b、4c、4d的第二部分9適于固定至能量吸收層2。
[0045]促滑物5可以是低摩擦材料，其在示出的實施例中設(shè)置在附接設(shè)備3的面對能量吸收層2的外側(cè)上，然而在其他實施例中，同樣可以想到的是促滑物5設(shè)置在能量吸收層2的內(nèi)偵U上。所述低摩擦材料可以是蠟質(zhì)聚合物(例如PTFE、PFA、FEP、PE和UHMWPE)，或者是能夠注入潤滑劑的粉狀材料。所述低摩擦材料可以應(yīng)用于促滑物和能量吸收層