專利名稱：與保護(hù)性安全帽一起使用的能量吸收襯墊及形狀適應(yīng)層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及保護(hù)性安全帽(protective headgear)。更具體地，本發(fā)明涉及保 護(hù)性安全帽的分層構(gòu)造，其包括具有開口配置的內(nèi)層，該開口配置減少層的重量，并允許頭 部更多的通風(fēng)，還包括由頭部仿形(contouring)材料形成的內(nèi)部襯墊，其提高安全帽的適 配性和舒適性，并進(jìn)一步降低傷害的風(fēng)險，保護(hù)個人頭部免受傷害。
背景信息 腦震蕩，也稱為輕度顱腦損傷，在運(yùn)動中是常見的、嚴(yán)重的問題，公知地在短期及 長期內(nèi)對人們具有不利影響。對于運(yùn)動員，腦震蕩是臨時性及可逆性的神經(jīng)損傷，帶有或不 帶有意識喪失。腦震蕩的另一種定義是外傷引起的腦功能的改變，表示為1)知覺或意識的 改變，以及2)通常與顱腦損傷后綜合征相關(guān)的體征和癥狀，如持續(xù)性頭痛、失去平衡、及記 憶力障礙，僅列出這些，但還有很多。由于腦震蕩，一些運(yùn)動員不得不縮短其職業(yè)生涯，特別 是由于那些持續(xù)性的多重腦震蕩，其顯示出進(jìn)一步的腦震蕩及愈加嚴(yán)重的癥狀的更強(qiáng)烈傾 向。雖然腦震蕩在運(yùn)動員中很普遍，但腦震蕩的研究是困難的，治療選擇實(shí)際上是不存在 的，且"回到比賽"的指導(dǎo)方針是推測性的。因此，腦震蕩的當(dāng)前最佳解決方法是防止及最 小化。 施加于腦部的力所導(dǎo)致的腦震蕩通常是對腦部直接撞擊的結(jié)果，其導(dǎo)致對腦部組 織的剪切力，及并發(fā)的不利的神經(jīng)代謝及神經(jīng)電生理的連串反應(yīng)。在頭部沖擊中，由腦部經(jīng) 受的力有兩種主要類型，線性加速度與旋轉(zhuǎn)加速度。兩種類型的加速度被認(rèn)為是引起腦震 蕩的重要因素。因此，加速度大小的降低減小了施加于腦部的力，并因此降低了腦震蕩的風(fēng)
險或嚴(yán)重程度。 眾所周知，保護(hù)性安全帽通過降低它們的佩帶者經(jīng)受的加速度(或減速度)的大 小而保護(hù)佩帶者免受頭部傷害。當(dāng)前市場上銷售的安全帽主要針對線性力，但一般不減小 由腦部經(jīng)受的旋轉(zhuǎn)力。頭盔一般分為兩種類型單次沖擊頭盔和多次沖擊頭盔。單次沖擊 頭盔在沖擊下遭受永久變形，而多次沖擊頭盔能夠承受多次撞擊。單次沖擊頭盔的應(yīng)用包 括，例如，自行車或摩托車。身體接觸性運(yùn)動的參與者，如曲棍球和足球，使用多次沖擊頭 盔。兩種頭盔具有類似的構(gòu)造。半剛性的外部殼體在廣泛的區(qū)域上分配沖擊力，可壓扁的 內(nèi)層減小作用于佩帶者頭部的力。
單次沖擊頭盔的內(nèi)層通常由熔合的發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)構(gòu)成，聚合體添加有發(fā)泡 劑。EPS通過在沖擊力下的永久變形而減少到達(dá)頭部的能量總量。為了有效抵制沖擊，內(nèi)層 必須足夠厚，以不會在其整個厚度上完全地壓扁。然而，厚的內(nèi)層要求相應(yīng)地增大外殼的尺 寸，這增大了頭盔的尺寸，使其笨重。 為多次沖擊頭盔設(shè)計的內(nèi)層通過彈性的及黏彈性的變形吸收能量。為吸收多次連 續(xù)的碰撞，這些安全帽需要快速回彈以回復(fù)它們的初始形狀。然而，回彈太快的材料允許一 些沖擊的動能傳遞到佩帶者的頭部。具有正回彈特性也稱為彈性記憶的材料的示例包括發(fā) 泡聚氨酯、膨脹聚丙烯、膨脹聚乙烯、及發(fā)泡乙烯基腈。雖然這些材料中的一些具有希望得 到的回彈性質(zhì)，由其制造的內(nèi)層必須足夠厚以防止來自穿透其整個厚度的有力沖擊。如前 所述，厚層的缺點(diǎn)是導(dǎo)致頭盔笨重。此外，這種材料的能量吸收特性隨溫度逐漸增加而趨于 減小，但是，正回彈特性隨溫度逐漸減小而增加。因此，仍然要求改進(jìn)的安全帽構(gòu)造以降低 腦震蕩的風(fēng)險及嚴(yán)重程度，而不具有前面提到的當(dāng)前頭盔設(shè)計的缺點(diǎn)。
發(fā)明概述 在一個方面，本發(fā)明揭示的保護(hù)性安全帽包括具有向內(nèi)朝向面的外層、具有朝向 外層的表面的內(nèi)層、及具有多個可壓縮部件的中層，可壓縮部件安置于由內(nèi)層及外層限制 的容納流體的空隙區(qū)域內(nèi)。每個可壓縮部件附接于內(nèi)層的表面上，并附接于外層的向內(nèi)朝 向面上。本實(shí)施例的保護(hù)性安全帽還包括至少一個通道，通過該通道，當(dāng)保護(hù)性安全帽經(jīng)受 沖擊時，流體可以離開中層。 相應(yīng)于本發(fā)明，提供一種制造保護(hù)性安全帽的方法，包括通過形成多個單獨(dú)可壓 縮部件而形成多層殼體、提供外層及內(nèi)層、以及產(chǎn)生具有單獨(dú)可壓縮部件的復(fù)合結(jié)構(gòu)，可 壓縮部件安置于由外層和內(nèi)層限制的空隙區(qū)域內(nèi)，各個壓縮部件附接于外層的向內(nèi)朝向面 上，并附接于朝向外層的內(nèi)層表面上。 在另一方面，本發(fā)明揭示的保護(hù)性安全帽包括具有向內(nèi)朝向面的外層；具有朝向 外層的表面的內(nèi)層；以及具有多個可壓縮部件的中層，可壓縮部件安置于由外層和內(nèi)層限 制的空隙區(qū)域內(nèi)；以及內(nèi)層的向內(nèi)安置的內(nèi)部襯墊層。該內(nèi)層具有開口配置或?yàn)椴贿B續(xù)的 形式。內(nèi)部襯墊層由仿形材料形成，其增強(qiáng)使用者的適應(yīng)性及舒適性而不危及使用者的安 全。 附圖簡要說明 本發(fā)明的上述及另外的優(yōu)點(diǎn)可以通過參考下面結(jié)合附圖的描述而更好地理解，其 中，各個圖中的類似標(biāo)號表示類似的結(jié)構(gòu)元件及特征。附圖不必依比例確定，而是重點(diǎn)在于 舉例說明本發(fā)明的原理。


圖1為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的保護(hù)性安全帽的一個實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖2為圖1的保護(hù)性安全帽的截面圖，具有安置于可壓縮內(nèi)層和中層之間的堅硬內(nèi)層。 圖3為本發(fā)明保護(hù)性安全帽的另一實(shí)施例。 圖4為用于體現(xiàn)本發(fā)明的保護(hù)性安全帽的分層構(gòu)造的再另一實(shí)施例的截面圖，該 實(shí)施例具有多層殼體，多層殼體具有安置于外表面和內(nèi)表面之間的多個可壓縮部件。
圖5為用于形成多層殼體，例如用于構(gòu)造保護(hù)性安全帽的方法的示意圖。
圖6為用于在圖5的多層殼體中加入內(nèi)層的方法的一個實(shí)施例的示意圖。
圖7A為在直接沖擊過程中的本發(fā)明保護(hù)性安全帽的操作示意圖。
圖7B為在切向沖擊過程中的本發(fā)明保護(hù)性安全帽的操作示意圖。
圖8A為具有用于保持流體量的空腔的可壓縮部件的一個實(shí)施例的圖示。
圖8B為模擬對圖8A的可壓縮部件進(jìn)行高能量沖擊的效果的連續(xù)示圖。
圖8C和圖8D為圖8A的可壓縮部件的拉伸能力和彎曲能力的說明示意圖。
圖8E為圖8A的可壓縮部件在壓縮時的圖示。 圖9A為具有用于保持流體量的空腔的可壓縮部件的另一實(shí)施例圖示。 圖9B為具有開口的殼體的實(shí)施例的截面圖，開口形成于其外層和內(nèi)層中，用于流
體通道。 圖10A為具有外殼、內(nèi)層、和多個可壓縮部件的殼體的一個實(shí)施例的截面圖，多個 可壓縮部件安置于外殼和內(nèi)層之間。 圖10B為圖10A的外殼在佩帶者頭部上的示意圖。 圖10C為在直接沖擊過程中的圖10A的保護(hù)性安全帽的操作示意圖。 圖10D為在切向沖擊過程中的圖10A的保護(hù)性安全帽的操作示意圖。 圖11A為圖9A的使用可壓縮部件的保護(hù)性安全帽的一個實(shí)施例的后視圖。 圖11B為具有外殼、內(nèi)層和多個可壓縮部件的殼體的一個實(shí)施例的截面圖，多個
可壓縮部件安置于外殼和內(nèi)層之間。 圖12示出了本發(fā)明的內(nèi)殼層的一個實(shí)施例。 圖13示出了本發(fā)明的內(nèi)殼層的另一個實(shí)施例。 圖14示出了本發(fā)明的內(nèi)殼層的第三個實(shí)施例。 圖15示出了本發(fā)明的內(nèi)殼層的第四個實(shí)施例。 示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述 本發(fā)明涉及保護(hù)性安全帽，其設(shè)計用于減少頭部沖擊到達(dá)佩帶者腦部的力的總 量。安全帽包括具有多層構(gòu)造的殼體，用于緩沖沖擊，從而減慢佩帶者頭部速度的改變，相 應(yīng)地減小由佩帶者經(jīng)受的加速度或減速度的大小。如下面的進(jìn)一步描述，保護(hù)性安全帽傳 動裝置可以包括外層、能量吸收中層、及內(nèi)層，這些層的一個或多個由能量吸收可壓縮材料 構(gòu)造成，且內(nèi)部襯墊層由可仿形材料形成，其仿形個人頭部的形狀。在優(yōu)選實(shí)施例中，可仿 形材料是使用依賴性(use-d印endent)的仿形形式。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，可仿形材料是 均壓仿形流體。其它實(shí)施例可以包括這些可壓縮及可仿形材料的結(jié)合。
殼體的能量吸收層的各種實(shí)施例用于在沖擊安全帽過程中提供空氣襯墊。在優(yōu)選
實(shí)施例中，沖擊造成空氣從能量吸收層中被排出。本發(fā)明保護(hù)性安全帽可以通過以下任何 一種方式或結(jié)合方式的移動而響應(yīng)沖擊，包括(1)在殼體的廣泛區(qū)域上全面地壓縮，(2)在 沖擊點(diǎn)處局部地壓縮，(3)通過殼體的外層而彎曲，及(4)通過外層和內(nèi)層相對于能量吸收 層旋轉(zhuǎn)。 可以采用本發(fā)明的多層構(gòu)造用于多種類型的保護(hù)性安全帽，包括但不限于，安全 頭盔、摩托車頭盔、自行車頭盔、滑雪頭盔、長曲棍球頭盔、曲棍球頭盔、及足球頭盔、棒球和 壘球的打球頭盔、攀巖及登山安全帽、及拳擊安全帽。保護(hù)性安全帽的其它應(yīng)用包括在建筑 工地、防御和軍事應(yīng)用、及地下活動中使用的頭盔。雖然下面的描述重點(diǎn)首要在于保護(hù)性安 全帽，可以理解，本發(fā)明的系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)適用于其它類型的用于體育運(yùn)動或其它應(yīng)用的設(shè)備，如，面具、肘墊、肩墊、及脛墊。 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的保護(hù)性安全帽2的一個實(shí)施例的側(cè)視圖。這里，保 護(hù)性安全帽2是具有空氣動力學(xué)形狀的為自行車騎乘者而設(shè)計的頭盔。這個形狀僅為示 例性的；可以理解，頭盔形狀可以變化，取決于頭盔所設(shè)計應(yīng)用的具體運(yùn)動事件或活動。而 且，本發(fā)明的保護(hù)性安全帽可以與各種其它特征一起構(gòu)造，如用于曲棍球頭盔的籠子、用于 足球頭盔的面罩、用于摩托車頭盔的臉盔、固定束帶、下巴束帶等等。 圖1的保護(hù)性安全帽或頭盔2包括接近頂部的通風(fēng)開口 6，以為冷卻佩帶者頭部允 許空氣流通。這里，通風(fēng)開口6為淚滴狀，各指向頭盔2的后面10，以給予速度的視覺。為 清楚起見，用于頭盔2構(gòu)造中的材料的各種層作為單個層14而顯露于開口 6中。如果頭盔 具有對稱設(shè)計，通風(fēng)開口還可以在頭盔2的另一側(cè)上(未示出)。這種開口6為示例性的， 并根據(jù)頭盔的類型，可以具有各種其它形狀或一起省略。本領(lǐng)域那些技術(shù)人員可以理解，根 據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的保護(hù)性安全帽還可以包括其它類型的開口，如耳洞。 圖2示出了圖1中沿A-A'的頭盔2的截面圖。在所示的實(shí)施例中，頭盔2包括 外殼層20、可壓縮中層24、堅硬內(nèi)殼層28、及可壓縮內(nèi)部襯墊32。外殼層20、中層24，及內(nèi) 殼層28 —起提供沖擊吸收殼體30。如此處所使用，由于層基于相對的松弛是可壓縮的，所 以該層響應(yīng)于作用力而減少厚度。通常，可壓縮層比堅硬層更易于響應(yīng)于作用力而減少厚 度?？蓧嚎s層24、32可以響應(yīng)于作用力而可辨識地壓縮。相反，當(dāng)由輕易可辨識的厚度減 少所限定時，如果類似的力直接作用于內(nèi)殼層28上，沒有輕易可辨識的壓縮發(fā)生，即使那 個層可能通過彎曲而暫時地變形。根據(jù)任何一種硬度測試而確定的數(shù)字表示的硬度值，如 Shore (硬度計)測試，可用于測量各個層的相對硬度。通常，可壓縮層測量出比堅硬層更 軟。 如下面的更詳細(xì)描述，各個層可以由輕量級材料構(gòu)造，從而有助于構(gòu)造輕量級頭 盔。雖然沒有按比例繪出，圖2示出了各種層和覆蓋層的相對厚度的一個例子。這些相對 厚度還可以脫離圖2所示的那些而不脫離本發(fā)明的原理。例如，自行車頭盔可以用厚的內(nèi) 殼層28 (如，膨脹聚苯乙烯)及用比內(nèi)殼層28更薄的TPE中層24制成。同樣，另外的層可 以安置于中層24與內(nèi)殼層28之間，或內(nèi)部襯墊32與內(nèi)殼層28之間，而不脫離本發(fā)明的原 理。 外殼層20覆蓋中層24并提供各種功能。例如，外殼層20可以通過保護(hù)頭盔2免 受剌破及刮擦而提供耐久性。其它功能包括為偏轉(zhuǎn)切向沖擊而展現(xiàn)的平滑表面、防水、及顯 示裝飾特征，如顏色和識別產(chǎn)品的商標(biāo)名稱。在優(yōu)選實(shí)施例中，這個外殼層20由TPE材料 制成。 在外殼層20的下面，可壓縮的中層24覆蓋內(nèi)殼層28的外表面。中層24附接于 內(nèi)殼層28上。中層24的首要功能是沖擊能量的吸收。優(yōu)選地，中層24由熱塑性彈性體材 料構(gòu)成。 熱塑性彈性體或TPE為聚合體混合物或化合物，在加熱到超過它們的熔化溫度 時，其展現(xiàn)熱塑性特性，使其能夠成形為制作的物品，且當(dāng)冷卻至它們設(shè)計的溫度范圍時， 其擁有彈性特性。因此，TPE結(jié)合了塑膠和橡膠的有益特征，即當(dāng)加熱時，TPE是可模壓的并 可成形成希望得到的形狀，且當(dāng)冷卻時是可壓縮及可伸展的。相反，熱塑性塑料和傳統(tǒng)的橡 膠均不能單獨(dú)地展示這個結(jié)合的特征。
為達(dá)到滿意的目的，傳統(tǒng)的橡膠必須是用化學(xué)交聯(lián)的，處理方法通常稱作硫化。這 個處理方法慢、不可逆，并導(dǎo)致由共價鍵鏈接在一起的單獨(dú)聚合體鏈在正常處理溫度下保 持有效。結(jié)果，當(dāng)加熱至這些正常處理溫度時，硫化橡膠不會變成流體(即，橡膠不會被熔 化)。當(dāng)正好加熱超過正常處理溫度時，硫化橡膠最終分解，導(dǎo)致基本上所有有用特征的喪 失。從而，傳統(tǒng)的硫化橡膠不能通過包括熔化材料成形的處理方法而形成有用的物體。這 種處理方法包括注射成型、吹塑及擠壓，廣泛地用于從熱塑性塑料生產(chǎn)有用的物品。
當(dāng)冷卻時，熱塑性塑料通常不具彈性，且使用當(dāng)前用于以熱塑性塑料運(yùn)作的制造 方法及設(shè)備時，如注射成型及擠壓，傳統(tǒng)的橡膠不可模制。然而，這些處理方法適合以TPE 運(yùn)作。 大多數(shù)的TPE具有共同的特性它們是相分離(phase-serparated)系統(tǒng)。在室 溫下，至少一個相是堅硬及堅固的，且另一相是彈性及流體的。通常相通過嵌段或接枝聚合 而化學(xué)結(jié)合。在其它情形下，相的良好分散是明顯足夠的。硬質(zhì)相給予TPE以它們的強(qiáng)度。 沒有硬質(zhì)相，彈性體相將會在壓力下自由流動，且聚合體會是不能用的。當(dāng)熔化硬質(zhì)相時， 或溶解于溶液中時，可以發(fā)生流動，并由此可以處理TPE。由于冷卻或溶劑的蒸發(fā)，硬質(zhì)相凝 固且TPE恢復(fù)它們的強(qiáng)度。因此，從某種意義上說，TPE的硬質(zhì)相的表現(xiàn)類似于傳統(tǒng)硫化橡 膠中的化學(xué)交聯(lián)，硬質(zhì)相的這種處理通常稱作物理交聯(lián)。同時，彈性體相給予TPE以彈性和 柔性。 TPE的例子包括嵌段共聚物，嵌段共聚物容納化學(xué)聯(lián)接于硬質(zhì)熱塑性塑料嵌段的 彈性體嵌段，以及這些嵌段共聚物與其它材料的混和物。合適的硬質(zhì)熱塑性塑料嵌段包括 聚苯乙烯嵌段、聚亞安酯嵌段、及聚酯嵌段。TPE的其它例子包括硬質(zhì)熱塑性塑料與硫化彈 性體的混和物，其中，硫化彈性體呈現(xiàn)小粒子擴(kuò)散。這些后來的混和物公知為熱塑性硫化物 或動態(tài)硫化物。 TPE還可以用多種硬度值制造，如軟的凝膠，或硬度為90邵氏(Shore)A硬度或更 大。TPE材料的一個特征是作用于頭盔2上的力被移開時，其能夠回復(fù)其初始形狀(即，TPE 材料顯示有記憶力)。TPE材料的其它特征包括其抗撕裂、能接受染料、及回彈性(rebound resilienceelasticity)。回彈性是恢復(fù)能量相對于施加能量的比率，并表示為百分率范圍 從0%到100% 。理想的能量吸收體具有0%的百分率；理想的彈性材料具有100%的百分 率。通常，具有低回彈性的材料從沖擊目標(biāo)處吸收大多數(shù)所施加的能量，并很少或不會再轉(zhuǎn) 移那些能量。為舉例說明，鋼球落在具有低回彈性的材料上表現(xiàn)出很小的回彈或不回彈；材 料吸收了落下的球的能量。相反，如果球落在具有高回彈性的材料上，球充分地回彈。
這些TPE的另一優(yōu)點(diǎn)是它們的可以存在于寬溫度范圍內(nèi)的有利特征。優(yōu)選地，中 層24的TPE材料具有低于華氏零下20度的玻璃轉(zhuǎn)變(glass-transition)溫度。玻璃轉(zhuǎn) 變溫度是低于損失其柔軟性質(zhì)及彈性性質(zhì)的材料的溫度。根據(jù)頭盔2的具體應(yīng)用(如，華 氏0度的玻璃轉(zhuǎn)變溫度可以足夠用于棒球頭盔，而華氏零下40度的玻璃轉(zhuǎn)變溫度可能需要 用于足球頭盔及曲棍球頭盔上)，具有適當(dāng)玻璃轉(zhuǎn)變溫度的TPE材料可以選用于中層24。
TPE還可形成各種結(jié)構(gòu)。在一個實(shí)施例中，中層24加工處理成單獨(dú)的部件，如圓 柱體，或其它形狀如棱錐體、球體、或立方體，允許每個部件結(jié)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)動，并在沖擊過程 中，允許部件周圍的空氣自由流動。優(yōu)選地，各個單獨(dú)的部件具有空氣填充腔，如下面的更 詳細(xì)的描述。在另一實(shí)施例中，層具有蜂窩結(jié)構(gòu)(即，華夫餅式，waffle-type)。蜂窩結(jié)構(gòu)的相互連接的六邊形單元提供沖擊吸收及高強(qiáng)度_重量比，其允許輕量級的頭盔構(gòu)造。相 互連接的單元均勻地在整個結(jié)構(gòu)上吸收并分配沖擊能量。由于大多數(shù)的材料量由開口的單 元制成，蜂窩結(jié)構(gòu)還降低材料成本。這個結(jié)構(gòu)可以為任何一種在其中材料形成相互連接的 側(cè)壁及開口單元的結(jié)構(gòu)。單元可以具有除了六邊形以外的形狀，例如，正方形、矩形、三角 形、及圓形，而不脫離本發(fā)明的原理。 將中層24形成于內(nèi)殼層28上可以利用擠壓、吹塑、鑄造、或注射成型的處理方法 完成。可壓縮的中層24和內(nèi)殼層28可以分別制造并在生產(chǎn)之后粘結(jié)在一起，或可以將它 們作為一個構(gòu)件制造，并在制造過程中，將兩層相互粘結(jié)。TPE易于粘合到各種類型的基層 上，如塑膠，并因此，TPE和基層一般一起制造。至于TPE結(jié)構(gòu)的固體形態(tài)及泡沫形態(tài)，中層 24的柔軟度(或相反地，硬度)也可以在硬度計的范圍之上確定。優(yōu)選地，這些形態(tài)的硬度 范圍在邵氏A硬度5和90之間，包含5和90。中層24的厚度可以變化而不脫離本發(fā)明的 原理。在一個實(shí)施例中，中層24大約為1/4至1英寸厚。 內(nèi)殼層28由堅硬材料構(gòu)成，如剛性的熱塑性塑料、熱塑合金、膨脹聚苯乙烯、或如
玻璃纖維、TWINTEX⑧、KEVLAR⑧、或BP CuiVM這樣的玻纖增強(qiáng)材料。內(nèi)殼層28起 到為頭盔2提供結(jié)構(gòu)、抗穿剌、及分配沖擊能量給內(nèi)部襯墊層32的作用。在一個實(shí)施例中， 內(nèi)殼層28的厚度為1英寸的1/16。內(nèi)殼層28的厚度可以變化而不脫離本發(fā)明的原理。
內(nèi)殼層28可由單件材料構(gòu)成。或者，可以為不連續(xù)形狀，這樣，層28包括材料的 線、帶或弧，其在頭頂相接，并通過以形成圖案形式的空隙斷開。如下面的進(jìn)一步描述，內(nèi)殼 層28不連續(xù)形狀的例子可以包括但不限于巴克球(buckeyball)形狀、柵格形狀、短程線型 網(wǎng)殼(geodesic dome)結(jié)構(gòu)及蜂窩。內(nèi)殼層的不連續(xù)形式的益處是減輕殼體的重量，熱量 更容易從使用者頭部通過由開口限定的開口空間而通風(fēng)，并可見可壓縮元件及允許與可壓 縮元件的手動接觸。 提供另一沖擊能量吸收層，內(nèi)部襯墊層32與佩帶者頭部相接觸。內(nèi)部襯墊32的
其它功能可以包括調(diào)整尺寸、彈性、通風(fēng)、及舒適。通常，內(nèi)部襯墊32可以由熱塑性彈性體、
如大約1/2至1英寸厚度的泡沫材料構(gòu)成。其可以由膨脹聚苯乙烯構(gòu)成。 在一個優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)部襯墊32由使用依賴性仿形泡沫或均壓仿形流體構(gòu)造。
在本發(fā)明范圍內(nèi)構(gòu)思的一種類型的使用依賴性仿形泡沫將永久模制于使用者的頭部，但是
將在一段期間之上這樣做。這種泡沫的另一種類型是在繞使用者頭部壓縮時成形，并僅當(dāng)
某物造成其改變時才變形。均壓仿形流體即刻形成壓縮元件，并不會回彈，或回復(fù)其初始形
式。更合適地，其保持元件的形狀直到由另一壓縮元件變形，并不會回彈。因此，這種仿形
流體能夠重復(fù)形成定制模，并將保持其暴露的最終元件的形狀。在這個實(shí)施例中，可以在氣
囊中維持流體，并因?yàn)槭橇黧w，其將到處是等壓的。 可壓縮內(nèi)部襯墊32附接于內(nèi)殼層28的內(nèi)表面上。附接方式取決于使用材料的類 型(內(nèi)殼層28和內(nèi)部襯墊32的材料)。 使用本發(fā)明頭盔的重點(diǎn)是頭盔完全適合并在沖擊過程中保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。在沒 有示出的實(shí)施例中，頭盔從接近耳朵的區(qū)域向下延伸并覆蓋佩帶者的下巴角。這個延伸可 以為柔性的，且當(dāng)與下巴縛帶(chinstr即)結(jié)合使用時，可以拉緊以給下巴周圍提供貼身 舒適。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的頭盔2'的另一個實(shí)施例。這里，頭盔2'為足球頭盔 (沒有示出面罩及下巴縛帶)。頭盔2'舉例說明了覆蓋耳朵及佩帶者的部分下巴的設(shè)計。頭盔2'具有接近于頭盔2'頂部及在頭盔2'側(cè)面上的通風(fēng)開口6'和耳洞8。再一次為 了清楚，用于頭盔2'構(gòu)造的各種材料層作為單個層14'而呈現(xiàn)于各個開口6'中。
圖4示出了例如用于保護(hù)性安全帽的構(gòu)造中的分層殼體30'的實(shí)施例的截面圖。 在這個實(shí)施例中，殼體30'具有外層20'、內(nèi)層28'、及安置于內(nèi)層28'和外層20'之間 多個獨(dú)立的可壓縮部件50。各個部件50附接于外層20'的向內(nèi)朝向面，并附接于朝向外 層20'的內(nèi)層28'的表面。部件50是獨(dú)立的，因?yàn)楦鱾€單獨(dú)的部件50可以獨(dú)立于其它部 件50而壓縮或切變(shear)。這里，部件50具有回彈性的、可壓縮的固體構(gòu)造或泡沫構(gòu)造。
部件50的范圍可以為大約1/8英寸至1英寸高，以及1/8英寸至1/2英寸的直徑， 并不要求高度或直徑的統(tǒng)一。雖然示出的是圓柱的形狀，但部件50可以具有多種形狀，例 如，錐體、立方體、矩形、球體、圓盤形、及滴狀。優(yōu)選地，部件50由TPE材料(如，固體形態(tài)、 泡沫)構(gòu)造，但其它類型的可壓縮材料可以用于生產(chǎn)部件50而不脫離本發(fā)明的原理，提供 的這種材料可以使部件具有足夠的回彈力以響應(yīng)于由傾斜、拉伸、剪切、及壓縮所產(chǎn)生的各 種類型的沖擊。 在一個實(shí)施例中，各個部件50之間存在空間上的分隔。本文稱為空隙區(qū)域52，限 制于內(nèi)層28'和外層20'之間的部件50之間的間距限定流體量。如本文所使用的，該流 體為任何流動物質(zhì)，如氣體和液體?？梢栽O(shè)計相鄰部件50之間的距離，以使所希望的殼體 30'體積比例(如，> 50% )包括流體。在一優(yōu)選實(shí)施例中，空隙區(qū)域52內(nèi)的流體為空氣。 容納空氣的空隙區(qū)域52提供用于輕量級的安全帽。 在圖4中，為了揭示中層24'的部件50，夸大了外層20'和內(nèi)層28'之間的距 離。(此處，中層24'包括部件50和空隙區(qū)域52)。通常，外層20'和內(nèi)層28'靠近并可 以相互接觸，以使層20' 、28'之間的任何間隙或是極細(xì)微的或是不存在的。優(yōu)選地，外層 和內(nèi)層在沿殼體30'的任何點(diǎn)上不直接相互附接。不直接地附接層能使外層在沖擊過程中 獨(dú)立于內(nèi)層以類似頭皮的形式移動。在沿殼體邊緣的一個或更多的點(diǎn)上，外層接近于內(nèi)層， 彈性粘合劑或另一插入物質(zhì)或材料，可以應(yīng)用于兩層之間，以使層20' 、28'緊密地相互接 近。這種粘合劑可為彈性的凝膠(類似于橡膠接合劑)或附接于各個層20' 、28'上的膠 帶。盡管這種插入材料的粘合附接于各個層20' 、28'上，但外層仍然可以相對于內(nèi)層以類 似頭皮的形式移動。在沿殼體邊緣的不同位置處的這種粘合劑中可以存在間隙，以允許在 沖擊殼體過程中，空氣離開中層24'，或當(dāng)沖擊結(jié)束時，空氣進(jìn)入中層24'，如下面更詳細(xì) 的描述。 圖5示出了生產(chǎn)用于構(gòu)造保護(hù)性安全帽中的殼體30'的方法。根據(jù)這個方法，可 壓縮部件50由TPE材料54構(gòu)成。在步驟60， TPE泡沫58由TPE材料54生產(chǎn)，如前所述。 在步驟64， TPE泡沫58擠壓成所希望的結(jié)構(gòu)61，此處，例如，柱形部件?？蓧嚎s部件的初始 構(gòu)造可為鏈條形式(即，多個部件的單一連續(xù)串，類似于火車車廂之間的聯(lián)結(jié))?；蛘撸?壓縮部件可以共同形成更大的單元，當(dāng)TPE結(jié)構(gòu)61放平時，其具有類似于耙子(rake)的外 觀，當(dāng)放置于內(nèi)層28'上時，其呈現(xiàn)半球形狀。用于一起形成部件的其它技術(shù)可以用于生產(chǎn) 所希望的結(jié)構(gòu)61。 TPE泡沫結(jié)構(gòu)6 1安置于(步驟68)材料的第一薄片62和第二薄片63之間，并附 接于材料的第一薄片62和第二薄片63上，材料的第一薄片62作為內(nèi)層28'，且材料的第 二薄片63作為外層20'?？梢酝ㄟ^例如粘結(jié)劑將可壓縮部件一次一個部件50地附接在內(nèi)層28'上。或者，各個部件50可以具有尖端、管口、桿，其可以插入內(nèi)層28'中的適當(dāng)成形 的開口中，以支撐該部件于適當(dāng)位置。在一個實(shí)施例中，TPE泡沫結(jié)構(gòu)61具有與用于內(nèi)層 和外層的薄片62、63相同的化學(xué)成分，從而，在制造加工過程中，能使TPE泡沫結(jié)構(gòu)與各個 層之間進(jìn)行化學(xué)粘結(jié)。從而，盡管不排除使用，但二次粘結(jié)劑對于將TPE泡沫結(jié)構(gòu)附接于這 些層上不是必需的。接著可以切割(步驟72)所產(chǎn)生的復(fù)合結(jié)構(gòu)65的薄片，并形成(步驟 76)殼體30'(僅示出了部分殼體)的所希望的形狀。 作為一起剪切及成形內(nèi)層、中層、及外層的代替，如前所述，殼體的三個層的各個
層的制造和成形可以單獨(dú)地發(fā)生，及然后單獨(dú)成形的層可以相互粘結(jié)。如另一個實(shí)施例，中
層和內(nèi)層可以一起成形，且外層單獨(dú)地成形；然后，可以粘結(jié)外層于中層上。這個實(shí)施例可
以導(dǎo)致頭盔的制造模塊化。例如，頭盔的內(nèi)部構(gòu)件，B卩，襯墊、內(nèi)層、及中層，可以具有標(biāo)準(zhǔn)的
結(jié)構(gòu)(即，使用內(nèi)部構(gòu)件的運(yùn)動頭盔具有相同的外觀，而與其類型無關(guān))，外部的運(yùn)動特有
層粘結(jié)于中層上，或在內(nèi)部構(gòu)件周圍注射成形，以為特定的運(yùn)動提供專用頭盔。 如圖6所示，可壓縮(如，泡沫)內(nèi)部襯墊32'可接著附加到(步驟80)多層殼
體30'上。圖6示出了部分殼體30'及內(nèi)部襯墊32'的截面圖。襯墊32'附接(如，用
粘結(jié)劑)于內(nèi)層28'的向內(nèi)朝向面上。內(nèi)部襯墊32'的形狀與殼體30'的總體形狀及佩
帶者的頭部形狀相一致。 本發(fā)明的殼體30'可減小安全帽佩帶者頭部經(jīng)受的線性加速度及旋轉(zhuǎn)加速度。線 性加速度發(fā)生于佩帶者頭部的重心在線性方向上迅速轉(zhuǎn)移時，例如可能發(fā)生于安全帽從側(cè) 面被撞擊時。旋轉(zhuǎn)加速度，廣泛認(rèn)為是腦震蕩的主要原因，可以發(fā)生于頭部圍繞重心快速地 旋轉(zhuǎn)，例如可以發(fā)生于安全帽被切向撞擊時。大多的沖擊造成兩種類型的加速度。
圖7A示出了殼體30'的示例性的模擬操作，殼體30'同固體或泡沫部件50 — 起經(jīng)受來自物體100的直接沖擊。在這個例子中，殼體30'操作以減小安全帽佩帶者頭部 104的線性加速度。當(dāng)物體100撞擊外層20'時，部件50直接在沖擊壓點(diǎn)處的外層20' 之下。殼體30'的壓縮還造成空氣穿過殼體30'邊緣處的一個或更多的開口而退出中層 24'(箭頭108)，在殼體30'邊緣處，內(nèi)層和外層28' 、20'相互靠近?？諝膺€穿過空隙 區(qū)域而離開沖擊點(diǎn)(箭頭110)。通過可壓縮部件50的能量吸收及通過釋放和移動空氣的 空氣緩沖的組合效應(yīng)，減少了到達(dá)佩帶者頭部104的能量總量。當(dāng)沖擊力減弱時，內(nèi)層和外 層28' 、20'的形狀及彈性進(jìn)行操作以回復(fù)殼體30'和壓縮的部件50至它們的初始形狀。 當(dāng)還原為初始形狀時，殼體30'通過在邊緣處的各個開口有效地吸入空氣。
圖7B示出了殼體30'的示例性的模擬操作，殼體30'同固體或泡沫部件50 — 起經(jīng)受來自物體100的切向沖擊。在這個例子中，殼體30'操作以減小安全帽佩帶者頭部 104的旋轉(zhuǎn)加速度。當(dāng)由物體切向撞擊時，外層20'相對于內(nèi)層28'在物體的運(yùn)動方向上 切變，如箭頭112所示。外層20'的平滑可以操作以減小與物體100的摩擦，相應(yīng)地，減小 由殼體30'經(jīng)受的旋轉(zhuǎn)力。部件50在沖擊點(diǎn)處壓縮至某一程度并與外層20' —起切變。 如圖7A的例子，壓縮造成空氣退出中層24'并在空隙區(qū)域內(nèi)移動。外層20'和部件50的 切變運(yùn)動、中層24'的能量吸收壓縮、空氣的釋放和移動的組合效應(yīng)進(jìn)行操作以減小到達(dá) 佩帶者頭部104的旋轉(zhuǎn)力。當(dāng)沖擊力減弱后，殼體30'和部件50回復(fù)至它們的初始形狀。
圖8A示出了根據(jù)本發(fā)明的用于為殼體30'構(gòu)造中層24'中的可壓縮部件50'的 一個實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例可用這種類型的部件50'協(xié)助或代替在殼體30'邊緣處的開口。制造TPE材料的部件50'還進(jìn)行操作以改進(jìn)殼體的能量吸收效果，雖然可壓縮材料 的其它類型可以用于生產(chǎn)部件50'。部件50'具有上表面120、下表面124、及側(cè)壁128， 上表面120、下表面124、及側(cè)壁128限定中空內(nèi)腔132。上表面120附接于外殼74的外層 20'上，且下表面124附接于內(nèi)層28'上。下表面124具有成形于其內(nèi)的小開口 136。例 如，當(dāng)部件50'在箭頭140所示的大致方向上壓縮時，氣流144退出小開口 136。
設(shè)計開口 136的尺寸以對造成部件50'壓縮的任何沖擊產(chǎn)生速度靈敏 (rate-sensitive)的響應(yīng)。例如，如果部件50'上的力的應(yīng)用是漸進(jìn)的或相對低能量的， 開口 136允許足夠的空氣通過，以使部件50'漸漸地壓縮并展現(xiàn)對力的小阻抗力。例如，因 為在某些實(shí)施例中，能量吸收中層和外層和內(nèi)層由可壓縮材料制成，個人可以用手或手指 的適度觸碰而手動地壓縮保護(hù)性安全帽的殼體。由于力的施加是漸進(jìn)的，佩帶者的頭部不 會明顯地加速，并由此較少可能地經(jīng)受腦震蕩。另外，佩帶者可以感覺空氣正從部件50'排 出至他或她的頭部，如下面的描述。 如圖8B所示，如果部件50'上的力的施加是瞬時發(fā)生的或相對高能量的，沖擊能 量被轉(zhuǎn)換成熱量，薄片狀的或紊亂的空氣在腔132內(nèi)流動。開口 136的尺寸相對于由力而移 動的空氣量較小，其限制了紊亂的或薄片狀的空氣從腔132的排放，并由此造成腔132內(nèi)的 抵抗力。最后抵抗力被克服且空氣流出，但在這個處理過程中，沖擊能量由此轉(zhuǎn)換至熱量。 依賴于能量輸入，這個可變的響應(yīng)稱作速度靈敏的或非線性的響應(yīng)。這個結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng) 部件50'壓縮并排空全部空氣量時，TPE材料的長度保持不變，其進(jìn)一步吸收能量。這有助 于阻止"降至最低點(diǎn)"("bottoming out")，S卩，完全地壓縮以使部件50'的緩沖效應(yīng)消失 及碰撞力直接傳送至佩帶者頭部。除了提供這個速度靈敏的響應(yīng)之外，部件50'還可以在 切向沖擊過程中類似于上述的部件50地伸展及彎曲，如圖8C和圖8D所示。
圖8E示出了可壓縮部件50'在壓扁后的實(shí)施例。由于其彈性特性，部件50'的 趨向是回復(fù)其未被壓縮的形狀。部件50'所附接的內(nèi)層和外層28' 、20'也有助于部件 50'恢復(fù)至其未被壓縮的形狀。由于它們的半剛性和彈性，內(nèi)層和外層28' 、20'的趨向 是回復(fù)至它們的沖擊前的形狀，這種趨向操作以推動部件50'回復(fù)其未被壓縮的形狀。因 此，在從殼體30'移開力之后，部件50'向由箭頭150所指示的方向膨脹，從而所示空氣如 箭頭144'所指示通過開口136。圖8F示出當(dāng)力被移開時，速度靈敏可壓縮部件50'的模 擬膨脹順序。 圖9A示出了速度靈敏可壓縮部件50 〃的另一實(shí)施例的截面圖，其形狀大體為矩 形的(即，條狀)。部件50"具有上表面160、下表面164、側(cè)壁168-1、 168-2 (總體上，168)、 及中空內(nèi)腔172。上表面160附接于殼體30"的外層20'的向內(nèi)朝向面上，且下表面164 附接于內(nèi)層28'的表面上。各個側(cè)壁168具有分別成形于其內(nèi)的小開口 176-1、176-2(總 體上，16S)。(本發(fā)明的實(shí)施可以僅以其中一個具有開口的側(cè)壁168而實(shí)現(xiàn))。當(dāng)部件50" 大致在箭頭180所示的方向上壓縮時，氣流184退出小開口 176并通過殼體的空隙區(qū)域。本 實(shí)施例示出了各種類型的形狀，例如圓盤形、圓柱形、及錐體形，其可以用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的 速度靈敏可壓縮部件，能夠?qū)_擊能量轉(zhuǎn)換成紊亂的或薄片狀的氣流的熱量。
圖9B示出了殼體30' 〃的截面圖，殼體30' 〃具有多個速度靈敏可壓縮部件 50' 〃 ，部件50' 〃安置于外層20'和內(nèi)層28'之間。各個可壓縮部件50' 〃具有用于 流體(如，空氣)通過的多個開口 176。內(nèi)層可以具有形成于其內(nèi)的開口 200，以允許流體的通過。在沖擊過程中，流體溢出速度靈敏可壓縮部件50' 〃 ，或在沖擊之后回復(fù)至可壓縮 部件50' 〃 ，從而具有離開或進(jìn)入殼體30' 〃的途徑。除了或代替在殼體邊緣處的開口之 外，本發(fā)明的實(shí)施例可具有一個或多個這種開口 200。而且，其它實(shí)施例可以使用這種開口 200和其它類型的可壓縮部件(如，圖4中所描述的那些)。 圖10A示出了殼體230的另一實(shí)施例的截面圖，殼體230具有外層220、內(nèi)層228、 及安置于其間的多個速度靈敏可壓縮部件50'(圖8A)。各個速度靈敏可壓縮部件50'的 開口與內(nèi)層228的表面內(nèi)的開口 (未示出)對準(zhǔn)并穿過任一襯墊232，以使排出的或吸入的 空氣(箭頭210)可以通過進(jìn)入保護(hù)性安全帽的內(nèi)部。類似地，這種開口 136可以在可壓縮 部件50'的邊上，允許空氣通過殼體230的空隙區(qū)域釋放及返回。圖10B示出了殼體230， 殼體230具有速度靈敏可壓縮部件50'及內(nèi)部襯墊232，在使用者頭部234上。
圖10C示出了殼體230的示例性的模擬操作，速度靈敏部件50'經(jīng)受來自物體 236的直接沖擊。在這個例子中，殼體230操作以減小安全帽佩帶者頭部234的線性加速 度。當(dāng)物體236撞擊外層時，部件50'直接在沖擊壓縮點(diǎn)處的外層之下。殼體230的壓縮 還造成空氣穿過部件50'中的開口及內(nèi)層中的開口而退出部件50'(箭頭238)并進(jìn)入安 全帽內(nèi)部。 圖10D示出了殼體230的示例性的模擬操作，速度靈敏部件50 '經(jīng)受來自物體 236的切向沖擊。在這個例子中，殼體230操作以減小安全帽佩帶者頭部234的旋轉(zhuǎn)加速 度。當(dāng)通過物體切向撞擊時，外層相對于內(nèi)層在物體的運(yùn)動方向上切變，如箭頭240所示。 部件50'在沖擊點(diǎn)處壓縮至某一程度并與外層一起切變。如圖IOC的例子，壓縮造成空氣 退出部件50'并進(jìn)入安全帽內(nèi)部。外層和部件50'的切變運(yùn)動、部件50'的速度靈敏和能 量吸收壓縮、及進(jìn)入安全帽內(nèi)部的空氣釋放的組合效應(yīng)，進(jìn)行操作以減小到達(dá)佩帶者頭部 104的旋轉(zhuǎn)力。 如本發(fā)明的示例性使用的圖示，圖IIA示出了具體實(shí)施本發(fā)明的保護(hù)性安全帽 250的實(shí)施例的后視圖。安全帽250包括帶狀部件50"(圖9A)的樣式254，其安置于殼體 的外層和內(nèi)層之間。圖11B示出了具有帶狀部件50"的另一樣式258的安全帽250。各種 其它樣式是可能的而不脫離本發(fā)明的原理。 圖12示出了內(nèi)殼層28的一個實(shí)施例，其中，襯墊是非連續(xù)的形式并設(shè)以巴克球形 狀。在這個結(jié)構(gòu)中，內(nèi)部襯墊層32散布有六邊形和五邊形形狀的切口。
圖13示出內(nèi)了殼層28的另一個實(shí)施例，其中，襯墊是非連續(xù)的形式并設(shè)為網(wǎng)格形 狀。其中，正方形開口為主要樣式。 圖14示出了內(nèi)殼層28的第三個實(shí)施例，其中，襯墊是非連續(xù)的形式，并設(shè)為具有 三角形形狀切口的短程線型網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形狀。以另一種方法描述，在這個結(jié)構(gòu)中，熱塑性塑料 的排列形成在頂點(diǎn)處會集的三角形。 圖15示出了內(nèi)殼層28的第四種實(shí)施例，其中，襯墊是非連續(xù)的形式并設(shè)為蜂窩形 狀，其中，襯墊限定為六邊形形狀。本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員可以理解，內(nèi)部襯墊結(jié)構(gòu)的其它 例子包括所描述的樣式的組合。 雖然本發(fā)明已示出并通過參考具體的優(yōu)選實(shí)施例描述，本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員可 以理解，可以做出各種形式和細(xì)節(jié)的變化而不脫離由下面的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神 和范圍。例如，多于一種類型的可壓縮部件可以組合以構(gòu)成保護(hù)性安全帽的殼體。
權(quán)利要求
一種沖擊吸收保護(hù)性安全帽，包括內(nèi)層(28′)；外層(20′)，所述內(nèi)層(28′)和所述外層(20′)具有相對的表面；以及中層(24)，其包括多個可壓縮部件(50)，每個可壓縮部件包括帶壁的腔室，所述壁具有至少一個開口(136)，以允許流體流入和流出所述腔室，所述中層(24)延伸于所述內(nèi)層(28′)和所述外層(20′)之間，所述內(nèi)層(28′)和所述外層(20′)至少部分地共同延伸，以使當(dāng)所述外層(20′)受到?jīng)_擊時，所述外層(20′)響應(yīng)于所述沖擊而局部偏轉(zhuǎn)，從而吸收由所述沖擊產(chǎn)生的至少一些能量，且所述中層(24)的所述可壓縮部件(50)中的至少一個相對于所述內(nèi)層(28′)壓縮及切變，以吸收所述外層(20′)沒有吸收的沖擊能量。
2. 如權(quán)利要求l所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述中層(24)在至少一個位置上 被錨接于所述內(nèi)層(28')和所述外層(20')的所述相對表面。
3. 如權(quán)利要求l所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，還包括所述內(nèi)層(28')的向內(nèi)安 置的相對可壓縮內(nèi)部襯墊。
4. 如權(quán)利要求l所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述中層(24)具有大約百分之 五十(50% )或更小的回彈彈性。
5. 如權(quán)利要求4所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述中層(24)具有大約百分之 二十五(25% )或更小的回彈彈性。
6. 如權(quán)利要求l所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述多個可壓縮部件(50)安置于 由所述外層(20')和所述內(nèi)層(28')限制的容納流體的空隙區(qū)域(52)內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，還包括至少一個通路，通過所述通 路，流體能響應(yīng)于所述沖擊而離開所述中層(24)。
8. 如權(quán)利要求7所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述至少一個通路包括所述外層 (20')和所述內(nèi)層(28')之間的間隙。
9. 如權(quán)利要求7所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述至少一個通路包括所述內(nèi)層 (28')中的至少一個開口。
10. 如權(quán)利要求l所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述可壓縮部件(50)中的至少一 個具有類似風(fēng)箱的側(cè)壁構(gòu)造。
11. 如權(quán)利要求l所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述可壓縮部件(50)的所述壁中 的至少一個開口適于產(chǎn)生對施加在所述外層(20')上的所述沖擊力的速度靈敏響應(yīng)，使 得當(dāng)所述沖擊具有相對較低的能量時，所述可壓縮部件(50)以相對較小的阻力壓縮，并使 得當(dāng)所述沖擊力具有相對較高的能量時，所述可壓縮部件(50)以相對較高的阻力壓縮。
12. 如權(quán)利要求l所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述中層(24)具有互連單元的蜂 窩結(jié)構(gòu)。
13. 如權(quán)利要求12所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述蜂窩結(jié)構(gòu)的中層(24)由熱 塑性彈性體(TPE)材料制成。
14. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述TPE材料具有低于大約華氏 零下20度(-20° )的玻璃轉(zhuǎn)變溫度。
15. 如權(quán)利要求13所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，當(dāng)所述可壓縮部件(50)響應(yīng)于所述沖擊力的減輕而彈性地膨脹時，所述可壓縮部件(50)內(nèi)的所述至少一個開口 (136)允 許流體被吸回所述內(nèi)腔中。
16. 如權(quán)利要求l所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述內(nèi)層(28')包括與所述可 壓縮部件(50)中的所述至少一個開口 (136)相連通的至少一個開口，以便當(dāng)流體被壓縮到 流經(jīng)所述內(nèi)層(28')時，允許流體從所述可壓縮部件(50)離開。
17. 如權(quán)利要求l所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述外層(20')包括與所述可 壓縮部件(50)中的所述至少一個開口相連通的至少一個開口，以便當(dāng)流體被壓縮到流經(jīng) 所述外層(20')時，允許流體從所述可壓縮部件(50)離開。
18. 如權(quán)利要求l所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，還包括所述內(nèi)層(28')的向內(nèi) 安置的相對可壓縮內(nèi)部襯墊層(32)，且其中所述內(nèi)層(28')和所述內(nèi)部襯墊層(32)包括 與所述可壓縮部件(50)中的所述至少一個開口 (136)相連通的至少一個開口，以便當(dāng)流 體被壓縮到流經(jīng)所述內(nèi)層(28')和所述內(nèi)部襯墊層(32)時，允許流體從所述可壓縮部件 (50)離開。
19. 如權(quán)利要求l所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述可壓縮部件(50)彼此相互獨(dú)
20. 如權(quán)利要求l所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述可壓縮部件(50)相互連接。
21. 如權(quán)利要求l所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述內(nèi)層(28')在形狀上是不 連續(xù)的。
22. 如權(quán)利要求21所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述內(nèi)層(28')具有類似巴克 球的形狀。
23. 如權(quán)利要求21所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述內(nèi)層(28')具有類似網(wǎng)格 的形狀。
24. 如權(quán)利要求21所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述內(nèi)層(28')具有類似短程 線型網(wǎng)殼的形狀。
25. 如權(quán)利要求24所述的保護(hù)性安全帽，其特征在于，所述內(nèi)層(28')具有類似蜂窩 的形狀。
全文摘要
一種用于保護(hù)性安全帽構(gòu)造中的多層殼體，該殼體包括外層、內(nèi)層、安置于內(nèi)層和外層之間的中層，及安置于內(nèi)層內(nèi)部的內(nèi)部襯墊，該中層響應(yīng)于對外層的沖擊而彈性地壓縮。中層包括多個可壓縮部件，可壓縮部件彈性地壓縮，以吸收對外層的直接沖擊能量，并響應(yīng)于對外層的切向沖擊而相對于內(nèi)層彈性地切變。內(nèi)層包括開口配置，開口配置減輕殼體的重量，為來自使用者頭部的更多的熱量提供通風(fēng)，并允許可壓縮元件的是可見的。內(nèi)部襯墊由可仿形材料形成，可仿形材料增強(qiáng)使用者的適合性及舒適性而不危及使用者的安全。
文檔編號A42B3/04GK101720999SQ20091020987
公開日2010年6月9日 申請日期2006年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月16日
發(fā)明者文森特·R·費(fèi)拉拉 申請人:森尼思有限責(zé)任公司