与保护性安全帽一起使用的能量吸收衬垫及形状适应层制造技术

一种用于保护性安全帽构造中的多层壳体，该壳体包括外层、内层、安置于内层和外层之间的中层，及安置于内层内部的内部衬垫，该中层响应于对外层的冲击而弹性地压缩。中层包括多个可压缩部件，可压缩部件弹性地压缩，以吸收对外层的直接冲击能量，并响应于对外层的切向冲击而相对于内层弹性地切变。内层包括开口配置，开口配置减轻壳体的重量，为来自使用者头部的更多的热量提供通风，并允许可压缩元件的是可见的。内部衬垫由可仿形材料形成，可仿形材料增强使用者的适合性及舒适性而不危及使用者的安全。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】与保护性安全帽一起使用的能量吸收衬垫及形状适应层的制作方法与保护性安全帽一起使用的能量吸收衬垫及形状适应层 相关申请的交叉引用本申请为2005年2月16日提交的、名称为用于保护性安全帽构 造中的具有能量吸收层的多层气垫壳体，'、申请序列号为11/059,427 的共同未决美国专利申请的部分继续申请，且本申请要求其优先权。 这个共同未决专利申请的全部内容通过引用而结合于此处。专利技术背景专利
本专利技术主要涉及保护性安全帽(protective headgear)。更具体地， 本专利技术涉及保护性安全帽的分层构造，其包括具有开口配置的内层， 该开口配置减少层的重量，并允许头部更多的通风，还包括由头部 仿形(contounng)材料形成的内部衬垫，其提高安全帽的适配性和舒 适性，并进一步降低伤害的风险，保护个人头部免受伤害。背景信息脑震荡，也称为轻度颅脑损伤，在运动中是常见的、严重的问 题，公知地在短期及长期内对人们具有不利影响。对于运动员，脑 震荡是临时性及可逆性的神经损伤，带有或不带有意识丧失。脑震 荡的另一种定义是外伤引起的脑功能的改变，表示为l)知觉或意识的 改变，以及2)通常与颅脑损伤后综合征相关的体征和症状，如持续性 头痛、失去平衡、及记忆力障碍，仅列出这些，但还有很多。由于 脑震荡， 一些运动员不得不缩短其职业生涯，特别是由于那些持续 性的多重脑震荡，其显示出进一步的脑震荡及愈加严重的症状的更 强烈倾向。虽然脑震荡在运动员中很普遍，但脑震荡的研究是困难 的，治疗选择实际上是不存在的，且回到比赛的指导方针是推测性的。因此，脑震荡的当前最佳解决方法是防止及最小化。施加于脑部的力所导致的脑震荡通常是对脑部直接撞击的结 果，其导致对脑部组织的剪切力，及并发的不利的神经代谢及神经 电生理的连串反应。在头部沖击中，由脑部经受的力有两种主要类 型，线性加速度与旋转加速度。两种类型的加速度被认为是引起脑震荡的重要因素。因此，加速度大小的降低减小了施加于脑部的力， 并因此降低了脑震荡的风险或严重程度。众所周知，保护性安全帽通过降低它们的佩带者经受的加速度(或 减速度)的大小而保护佩带者免受头部伤害。当前市场上销售的安全 帽主要针对线性力，但一般不减小由脑部经受的旋转力。头盗一般分为两种类型单次冲击头盔和多次冲击头盔。单次冲击头盔在冲击下遭受永久变形，而多次冲击头盔能够承受多次撞击。单次冲击 头盔的应用包括，例如，自行车或摩托车。身体接触性运动的参与 者，如曲棍球和足球，使用多次冲击头盔。两种头盔具有类似的构 造。半刚性的外部壳体在广泛的区域上分配沖击力，可压扁的内层 减小作用于佩带者头部的力。单次沖击头盔的内层通常由熔合的发泡聚苯乙烯(EPS)构成，聚 合体添加有发泡剂。EPS通过在沖击力下的永久变形而减少到达头部 的能量总量。为了有效抵制冲击，内层必须足够厚，以不会在其整 个厚度上完全地压扁。然而，厚的内层要求相应地增大外壳的尺寸， 这增大了头盔的尺寸，使其笨重。为多次沖击头盔设计的内层通过弹性的及黏弹性的变形吸收能 量。为吸收多次连续的碰撞，这些安全帽需要快速回弹以回复它们 的初始形状。然而，回弹太快的材料允许一些沖击的动能传递到佩 带者的头部。具有正回弹特性也称为弹性记忆的材料的示例包括发 泡聚氨酯、膨胀聚丙烯、膨胀聚乙烯、及发泡乙烯基腈。虽然这些 材料中的一些具有希望得到的回弹性质，由其制造的内层必须足够 厚以防止来自穿透其整个厚度的有力沖击。如前所述，厚层的缺点是导致头盔笨重。此外，这种材料的能量吸收特性随温度逐渐增加 而趋于减小，但是，正回弹特性随温度逐渐减小而增加。因此，仍 然要求改进的安全帽构造以降低脑震荡的风险及严重程度，而不具 有前面提到的当前头盔设计的缺点。专利技术概述在一个方面，本专利技术揭示的保护性安全帽包括具有向内朝向面 的外层、具有朝向外层的表面的内层、及具有多个可压缩部件的中 层，可压缩部件安置于由内层及外层限制的容纳流体的空隙区域内。 每个可压缩部件附接于内层的表面上，并附接于外层的向内朝向面 上。本实施例的保护性安全帽还包括至少一个通道，通过该通道， 当保护性安全帽经受冲击时，流体可以离开中层。相应于本专利技术，提供一种制造保护性安全帽的方法，包括通过 形成多个单独可压缩部件而形成多层壳体、提供外层及内层、以及 产生具有单独可压缩部件的复合结构，可压缩部件安置于由外层和 内层限制的空隙区域内，各个压缩部件附接于外层的向内朝向面上， 并附接于朝向外层的内层表面上。在另一方面，本专利技术揭示的保护性安全帽包括具有向内朝向面的外层；具有朝向外层的表面的内层；以及具有多个可压缩部件的 中层，可压缩部件安置于由外层和内层限制的空隙区域内；以及内 层的向内安置的内部衬垫层。该内层具有开口配置或为不连续的形 式。内部衬垫层由仿形材料形成，其增强使用者的适应性及舒适性 而不危及使用者的安全。附图简要说明本专利技术的上述及另外的优点可以通过参考下面结合附图的描述 而更好地理解，其中，各个图中的类似标号表示类似的结构元件及 特征。附图不必依比例确定，而是重点在于举例说明本专利技术的原理。附图说明图1为根据本专利技术构造的保护性安全帽的 一个实施例的侧视图。 图2为图1的保护性安全帽的截面图，具有安置于可压缩内层和 中层之间的坚硬内层。图3为本专利技术保护性安全帽的另 一 实施例。图4为用于体现本专利技术的保护性安全帽的分层构造的再另一实施 例的截面图，该实施例具有多层壳体，多层壳体具有安置于外表面 和内表面之间的多个可压缩部件。图5为用于形成多层壳体，例如用于构造保护性安全帽的方法的 示意图。图6为用于在图5的多层壳体中加入内层的方法的一个实施例的 示意图。图。图7B为在切向沖击过程中的本专利技术保护性安全帽的操作示意图。图8A为具有用于保持流体量的空腔的可压缩部件的一个实施例 的图示。图8B为模拟对图8A的可压縮部件进行高能量冲击的效果的连续 示图。图8C和图8D为图8A的可压缩部件的拉伸能力和弯曲能力的说明示意图。图8E为图8A的可压缩部件在压缩时的图示。 图9A为具有用于保持流体量的空腔的可压缩部件的另一实施例图示。图9B为具有开口的壳体的实施例的截面图，开口形成于其外层 和内层中，用于流体通道。图10A为具有外壳、内层、和多个可压缩部件的壳体的一个实施 例的截面图，多个可压缩部件安置于外壳和内层之间。图10B为图10A的外壳在佩带者头部上的示意图。图IOC为在直接沖击过程中的图IOA的保护性安全帽的操作示意图。图10D为在切向冲击过程中的图10A的保护性安全帽的操作示意图。图11A为图9A的使用可压缩部件的保护性安全帽的一个实施例 的后视图。图11B为具有外壳、内层和多个可压缩部件的壳体的一个实施例 的截面图，多个可压缩部件安置于外壳和内层之间。 图12示出了本专利技术的内壳层的一个实施例。 图13示出了本专利技术的内壳层的另一个实施例。 图14示出了本专利技术的内壳层的第三个实施例。 图15示出了本专利技术的内壳层的第四个实施例。示例性实施例的详细描述本专利技术涉及保护性安全帽，其设计用于减少头部冲击到达佩带 者脑部的力的总量。安全帽包括具有多层构造的壳体，用于緩冲冲 击，从而减慢佩带者头部速度的改变，相应地减小由佩带者经受的 加速度或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保护性安全帽，包括：外层，其具有内表面；内层，其具有朝向所述外层的表面；中层，其具有多个可压缩部件，所述可压缩部件安置于由所述内层和外层形成的容纳流体的空隙区域中；以及至少一个通道，当所述外层响应于在所述 外层上的冲击而变形时，流体可以通过所述通道离开所述中层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-2-16 11/059,4271.一种保护性安全帽，包括外层，其具有内表面；内层，其具有朝向所述外层的表面；中层，其具有多个可压缩部件，所述可压缩部件安置于由所述内层和外层形成的容纳流体的空隙区域中；以及至少一个通道，当所述外层响应于在所述外层上的冲击而变形时，流体可以通过所述通道离开所述中层。2. 如权利要求l所述的保护性安全帽，其特征在于，所述至少 一个通道包括在所述外层的外周边缘与所述内层的外周边缘之间的 间隙，以允许流体响应于冲击而离开所述空隙区域。3. 如权利要求l所述的保护性安全帽，其特征在于，所述至少 一个通道包括在所述内层中的开口 。4. 如权利要求3所述的保护性安全帽，其特征在于，流经所述 内层中的所述开口的流体由所述保护性安全帽的佩带者感觉到。5. 如权利要求l所述的保护性安全帽，其特征在于，所述可压 缩部件中的至少 一个由热塑性弹性体(TPE)材料制成。6. 如权利要求5所述的保护性安全帽，其特征在于，所述TPE材 料为TPE泡沫。7. 如权利要求l所述的保护性安全帽，其特征在于，所述可压 缩部件中的至少 一个的形状是柱形。8. 如权利要求l所述的保护性安全帽，其特征在于，所述可压 缩部件中的至少 一个包括用于保持流体量的腔，且所述腔包括具有 腔开口的腔表面，所述腔开口用于流体流入或流出所述腔。9. 如权利要求8所述的保护性安全帽，其特征在于，所述腔开 口适于对施加在所述外层上的沖击力产生速度灵敏响应。10. 如权利要求8所述的保护性安全帽，其特征在于，当所述可压缩部件由所述沖击力压缩时，至少一个可压缩部件从所述腔穿过 所述腔开口排出流体，且当施加于所述外层上的压缩力减轻时，至 少一个可压缩部件膨胀以将流体吸回所迷腔内。11. 如权利要求8所述的保护性安全帽，其特征在于，所述腔开 口与所述内层中的开口对准，以使流体能够穿过所述内层流过。12. 如权利要求l所述的保护性安全帽，其特征在于，所述内层包括内表面，且所述安全帽还包括在所述内层的内表面向内安置的 可压缩内部4十垫。13. 如权利要求l所述的保护性安全帽，其特征在于，至少一个 可压缩部件包括用于保持流体量的腔，且所述腔包括具有至少一个 腔开口的腔表面，所述腔开口用于流体流入或流出所述空隙区域， 所述空隙区域由所述外层和所迷内层形成。14. 如权利要求l所述的保护性安全帽，其特征在于，还包括弹 性附件，用于弹性地附接并保持所述外层相对于所述内层的方位。15. 如权利要求l所述的保护性安全帽，其特征在于，当所述外 层响应于所述沖击而变形时，所述外层相对于所述内层旋转地切变。16. —种用于制造保护性安全帽的方法，所述方法包括步骤 通过以下方法形成多层壳体形成多个单独可压缩部件； 提供外层和内层；及产生复合结构，其中，所述可压缩部件安置于由所迷外层和所 述内层形成的容纳流体的空隙区域内，以使所述外层响应于对所述 外层的沖击而变形且所述可压缩部件相应地压缩。17. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，至少一个可压缩 部件由热塑性弹性体材料形成。18. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括步骤引导化学发泡剂进入所述热塑性弹性体材料，以产生由热塑性 弹性体泡沫制成的可压缩部件。19. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括步骤 形成所述可压缩部件中的至少一个，以包括用于保持流体量的腔，所述腔限定具有至少一个腔开口的腔表面，所述腔开口用于流 体流入或流出所述腔。20. 如权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括步骤 当所述外层响应于对所述外层的沖击而变形时，穿过所述至少一个腔开口将流体释放进入由所述内层和所述外层形成的所述空隙 区域。21. 如权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括步骤 将所述至少一个腔开口与所述内层的开口对准；及 当所述外层响应于对所述外层的冲击而变形时，穿过所述至少一个腔开口朝向佩带者的头部释放流体。22. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述产生步骤为23. 如权利要求l所述的保护性安全帽，其特征在于，所述外层 包括内表面，所述内层包括朝向所述外层的表面，且所述多个可压 缩部件中的至少一个附接于下列中的至少一个所述外层的内表面、 以及朝向外表面的所述内层的表面。24. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述外层包括内 表面，所迷内层包括朝向所述外层的表面，且所述方法还包括步骤将所述多个可压缩部件中的至少一个附接于下列中的至少一 个所述外层的内表面、以及朝向所述外层的所述内层的表面。25. —种保护性安全帽，包括 具有向外朝向面的相对薄的外层；具有与所述外层间隔开的区域的相对薄的内层；及 安置于由所述外层和所述内层形成的区域中的中层，所述中层 包括多个可压缩部件；所迷中层适于响应于所述外层的弯曲变形而弹性地压缩，以吸收冲击能量；及所述外层适于响应于对所述外层沖击的切向分量而相对于所述 内层切变。26. 如权利要求25所述的保护性安全帽，其特征在于，所述外 层的所述向外朝向面相对较滑，以减小所述冲击的切向分量。27. 如权利要求25所述的保护性安全帽，其特征在于，还包括 所述内层的向内安置的相对可压缩内部衬垫。28. 如权利要求25所述的保护性安全帽，其特征在于，所述中 层具有大约百分之五十(50。/。)或更小的回弹弹性。29. 如权利要求28所述的保护性安全帽，其特征在于，所述中 层具有大约百分之二十五(25%)或更小的回弹弹性。30. 如权利要求25所述的保护性安全帽，其特征在于，所述多 个可压缩部件安置于由所述外层和所述内层限制的容纳流体的空隙区域内。31. 如权利要求25所述的保护性安全帽，其特征在于，所述外 层包括向内朝向面，且所述中层的所述可压缩部件中的至少一个附 接于下列中的至少一个朝向所述外层的所述内层的表面、以及所 述外层的向内朝向面。32. 如权利要求25所述的保护性安全帽，其特征在于，还包括 至少一个通路，用于使流体响应于所述冲击而从所述中层通过。33. 如权利要求32所述的保护性安全帽，其特征在于，所述至 少一个通路包括在所述外层和所述内层之间的间隙。34. 如权利要求32所述的保护性安全帽，其特征在于，所述至 少一个通路包括在所述内层中的至少一个开口 。35. 如权利要求25所述的保护性安全帽，其特征在于，所述可 压缩部件中的至少一个包括壁，所述壁限定容纳流体的内腔，且所 述壁包括至少一个开口 ，以允许流体响应于所述冲击而离开所述内 腔。36. 如权利要求25所述的保护性安全帽，其特征在于，所述可 压缩部件中的至少一个具有类似风箱的侧壁构造。37. 如权利要求35所述的保护性安全帽，其特征在于，所述可 压缩部件的所述壁具有类似风箱的侧壁构造，以响应于所述冲击而 促进所述可压缩部件的压缩。38. 如权利要求35所述的保护性安全帽，其特征在于，所述可 压缩部件的所述壁中的所述至少一个开口适于产生对施加在所述外 层上的所述沖击力的速度灵敏响应，使得当所述冲击具有相对较低 的能量时，所述可压缩部件以相对较小的阻力压缩，并使得当所述 沖击力具有相对较高的能量时，所述可压缩部件以相对较高的阻力 压缩。39. 如权利要求38所述的保护性安全帽，其特征在于，所述可 压缩部件的所述壁中的所述至少一个开口适于使得当所述冲击具有 相对较高的能量时，所述可压缩部件以足够高的阻力压缩，以在所 述可压缩部件内将所述冲击能量转换成热量。40. 如权利要求25所述的保护性安全帽，其特征在于，所述中 层的所述可压缩部件中的至少一个响应于所述外层的弯曲变形而压 缩，并响应于所述切向沖击分量而相对于所述内层弹性地切变。41. 如权利要求25所述的保护性安全帽，其特征在于，所迷中 层的所述可压缩部件具有互连单元的蜂窝结构。42. 如权利要求25所述的保护性安全帽，其特征在于，所述中设置。43. 如权利要求41所述的保护性安全帽，其特征在于，所述蜂 窝结构的中层的互连单元在所述外层和所述内层之间以预先确定的 样式设置。44. 如权利要求25所述的保护性安全帽，其特征在于，所述可 压缩部件由热塑性弹性体(TPE)材料制成。45. 如权利要求44所述的保护性安全帽，其特征在于，所述TPE 材料是TPE泡沫。46. 如权利要求44所述的保护性安全帽，其特征在于，所述TPE 材料具有低于大约华氏零下20度(-20。)的玻璃转变温度。47. 如权利要求41所述的保护性安全帽，其特征在于，所述蜂 窝结构的中层由热塑性弹性体(TPE)材料制成。48. 如权利要求47所述的保护性安全帽，其特征在于，所述TPE 材料是TPE泡沫。49. 如权利要求47所述的保护性安全帽，其特征在于，所述TPE 材料具有低于大约华氏零下20度(-20。)的玻璃转变温度。50. 如权利要求35所述的保护性安全帽，其特征在于，当随着 所述沖击力的减轻，所述可压缩部件弹性地膨胀时，所述至少一个 可压缩部件中的所述至少一个开口允许流体进入其...

【专利技术属性】
技术研发人员：文森特R费拉拉，
申请(专利权)人：森尼思有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]