头盔制造技术

本技术涉及一种包括冲击衰减结构的分层和分段设计的头盔。该头盔可以包括一系列层，这些层单独地或组合地提供头盔的必要功能。头盔的特征在于具有低摩擦系数的层，以用作滑动层并由于旋转力而滑动。本技术包括预定几何形状、层和材料的冲击衰减结构，以允许对屈曲过程和自适应冲击响应具有一定程度的控制的适当冲击响应。本技术的冲击衰减结构可以应用于诸如自行车头盔等需要冲击吸收和受控屈曲的场合。场合。场合。

【技术实现步骤摘要】
头盔

技术介绍

[0001]头盔是一件防护头具，其为头部的一部分提供冲击吸收。头盔用于许多不同的应用，包括工业、体育、医学和军事。广泛的使用案例导致头盔有各种尺寸、材料、形状和防护程度。也许最熟知的头盔是建筑工人经常被要求在危险的建筑场所上佩戴的建筑安全帽。建筑头盔通常是包括高密度聚乙烯壳体的单个刚性结构，该高密度聚乙烯壳体已经示出在下落物体冲击和在工作场所上碰撞时提供防护。
[0002]许多头盔依赖于刚性结构和用户的头部之间的泡沫层以提供额外的冲击吸收和防护。诸如自行车、摩托车、滑雪和冰球之类的某些应用需要额外的冲击吸收，这可以由泡沫层提供。该材料通常是发泡聚苯乙烯(EPS)泡沫，其颜色通常是灰色或白色的，并且一旦形成就是刚性的。这在许多应用中产生了厚的层，在许多位置需要约一英寸厚的泡沫。典型的头盔的核心目的是防护用户的头部的一部分，并且许多头盔依赖于刚性壳体和笨重的泡沫层。
[0003]头盔可以经受不同类型的冲击；径向冲击很少并且导致头部在平移运动中加速。另外，对于头部具有纯角加速度的头盔的切向撞击很少。最常见的冲击类型是径向和切向冲击的组合，称为倾斜冲击。该类型的加速导致大脑在头颅内旋转，这会导致对大脑和脊髓的损伤。诸如那些佩戴用于自行车、冰球和骑马的大的常规头盔具有厚的壳体，该壳体在冲击中进一步从头部或脊髓的中心延伸接触点，导致更大的力矩臂，并且因此导致头部的更大的旋转趋势。
[0004]1976年5月13日公布的题目为“头盔结构”的美国专利4,064,565举例说明了一种典型的头盔设计。注意，该专利陈述了“至少大多数的头盔设计包括硬的、非柔性的外部壳体
……”
，并且提出了一种结合该典型结构的头盔。
[0005]蜂窝结构已经在从航空航天到运输和包装材料的应用中实现。蜂窝结构提供了高强度和最小重量的独特优点，这对于诸如飞机之类的许多应用来说是必需的。蜂窝结构可以包括许多不同的材料，包括诸如铝的金属，诸如聚碳酸酯之类的热塑性塑料，以及诸如浸渍树脂的纤维和纸之类的复合材料。每种材料对于某些应用是理想的；铝蜂窝通常用于诸如赛车上的碰撞结构之类的大冲击衰减结构。由于每体积的低成本，通常选择热塑性蜂窝作为包装材料。树脂浸渍纤维和纸蜂窝通常由酚醛树脂组成，用于军事和电气应用的阻燃性和介电特性。诸如铝和不锈钢之类的金属蜂窝因为非常高的硬度而被选择。
[0006]为了在没有大的峰值加速度的情况下引发屈曲，在应用之前通过“预应力”来处理许多蜂窝。蜂窝结构通常由圆筒形或六边形柱的阵列组成，该柱在吸收相当大量冲击能量之前必须开始屈曲。对于诸如铝蜂窝之类的某些材料类型，在屈曲开始之前必须施加相当大的量的能量。纤维蜂窝通常在金属蜂窝之前很好地引发屈曲，但是在屈曲之前施加的力通常导致冲击情形的加速度峰值。该峰值在诸如安全屏障和个人防护装备之类的某些应用中可能是非常有害的，其中屈曲之前的加速度峰值导致损坏或伤害的机会增加。
[0007]诸如蜂窝结构之类的冲击吸收结构通常表现出对冲击的高度非线性响应。引发屈曲的过程和随后屈曲的过程可能是高度不可预测的，从而导致不受控的情况，这些情况会
使冲击吸收结构对于某些应用的优化成为挑战。此外，许多冲击吸收结构不能自适应地响应所施加的力的类型。换句话说，该结构将以与所施加的负载成比例的速率响应，通常意味着较大的力导致成比例更快的变形。非线性和非自适应冲击响应两种现象会限制诸如蜂窝结构之类的冲击吸收结构的应用和功效。
[0008]2001年6月12日公布的题目为“可热成型蜂窝结构”的美国专利6,245,407举例说明了典型的蜂窝结构和生产。
[0009]1996年7月30日公布的美国专利5,540,972，题目为“预应力蜂窝及其方法和装置”举例说明了一种典型的预应力蜂窝和制造过程。

技术实现思路

[0010]本技术涉及一种头盔，并且更具体地，涉及一种适用于运动、工业、医学和军事应用的分层和分段的头盔的头具防护件。
[0011]针对头盔设计的常规方法依赖于刚性结构(称为“壳体”)用于冲击吸收。许多头盔需要泡沫层，其在大多数区域通常是英寸厚的，并且在壳体和用户的头部之间形成刚性层，并且导致大的和体笨重的具有不吸引人的美学的形状因素。这些以及类似的缺点可能导致人们不佩戴常规头盔。所提出的技术通过提供具有分段和分层设计的减小体积的头具防护件来解决这些故障点。
[0012]所提出的技术可以包括一系列层，这些层单独地或组合地提供与常规头盔相比具有许多益处的头盔的必要功能(例如防护)。层数可以取决于特定应用和用户的定制。如果保持了头盔的完整性和必要功能，则可以改变这些层以满足用户的需要和偏好。三层的头盔将被认为是示例。内部层，在使用时最接近头部的层，可以定制为提供理想量的舒适泡沫，热调节和/或穿孔图案，并且可以为了卫生目的而移除和洗涤或更换。中间层可以包括冲击衰减材料，并且可以包括用于保持系统的接触点，以将保持条带连接或集成到层中。可更换的保持系统可以允许用户为它们选择最舒适和时尚的条带。所有的层都可以以某些特性和处理为特征，诸如减少气味的抗微生物之类的处理，从皮肤上除去汗液以冷却用户的湿气吸收特性，以及防护用户和头盔下面的层免受UV辐射的UV防护，以及防护用户和下面的层免受环境湿气的疏水处理。
[0013]中间层可以提供冲击衰减，并且可以确定头盔的形状因素，并且分段设计可以提供允许头盔伸展以舒适地适应各种尺寸的头部的柔性。外部层，在使用时最远离头部的层，可以提供头盔的美学，并且可以包含面罩和/或额外的美学细节。另外，外部层可以包括选择的材料和/或穿孔图案，其可以提供改善的舒适通风、改善的空气动力学性能或用于美学吸引力的材料。层、多层或保持系统可以单独地或与头盔、无源或有源供电电子系统的其它层一起容纳，用于识别、监控和类似应用。
[0014]另外，这些层可以包括具有彼此低摩擦系数的材料，以允许这些层在彼此之上滑动。这种滑动效应允许这些层“滑动”并且在冲击的情况下减小对头盔的摩擦效应，这可以减小由用户在冲击期间所承受的旋转能量。与常规的头盔相比，本技术可以提供改善的舒适性、通风、便利性、方式、卫生和防护。所提出的技术可被定制以适合用户的品味和生活方式，使得不再有不佩戴头盔的麻烦。
[0015]所提出的技术的特征在于分段设计，其允许将头盔操纵成用于更大便携性的替代
形状因素，以及在与常规头盔相比时用于改善舒适性的形状配合设计。头盔的形状因素是整个产品的物理尺寸和形状。分段设计可以包含刚性和柔性部件的系统。所提出的技术可以包括刚性或半刚性冲击衰减结构，而不是刚性、体笨重的外部壳体和泡沫层，其可以经由柔性连接器连接。
[0016]所提出的技术可以包括具有单元壁的蜂窝结构，该单元壁具有疏水涂层。疏水涂层可以防护内部材料不受可能降低结构完整性的环境条件的影响，通常是诸如芳族聚酰胺纤维之类的亲水物质。另外，疏水涂层可以为预应力的蜂窝提供刚性，以防护结构免受诸如处理产品所承受的冲击之类的小冲击，同时允许预应力的蜂窝在冲击期间表现出减小本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种头盔，包括：多个拼片，所述多个拼片被配置成吸收冲击，每个所述拼片均包括具有至少三个侧面的轮廓并且包括厚度；多个连接头，所述多个连接头是柔性的，其中每个所述拼片在所述至少三个侧面中的一个侧面处通过所述多个连接头中的一个连接头连接到与该拼片紧邻的另一拼片；其中所述多个拼片和所述多个连接头被配置成使得所述头盔能够从第一配置重复地改变成第二配置，所述第一配置成形为佩戴在用户的头部上，其中所述厚度垂直于所述用户的头部，并且所述第二配置至少部分地折叠成小于所述第一配置的形状。2.根据权利要求1所述的头盔，其中所述头盔在所述第二配置中基本上为圆筒形的。3.根据权利要求1所述的头盔，其中所述多个连接头是弹性的。4.根据权利要求1所述的头盔，其中所述多个连接头是非弹性的。5.根据权利要求1所述的头盔，其中所述轮廓是具有圆角的三角形。6.根据权利要求1所述的头盔，其中每一个拼片在所述厚度内包括基部层、顶部层和在所述基部层和所述顶部层之间的冲击吸收层。7.根据权利要求6所述的头盔，其中所述冲击吸收层包括蜂窝材料。8.根据权利要求7所述的头盔，其中所述蜂窝材料包括多个单元，所述单元中的每一个单元包括围绕中心开口的壁，并且所述壁沿着平行于所述厚度的方向延伸。9.根据权利要求6所述的头盔，进一步包括在所述顶部层与所述冲击吸收层之间的旋转层，其中所述旋转层被配置成允许在所述顶部层与所述冲击吸收层之间进行相对旋转。10.根据权利要求9所述的头盔，其中所述相对旋转是有限量的相对旋转。11.根据权利要求9所述的头盔，其中所述旋转层包括球窝，所述顶层包含球，所述球窝和所述球组合成球窝关节。12.根据权利要求1所述的头盔，进一步包括将所述多个拼片夹在中间的内部层和外部层。13.根据权利要求12所述的头盔，其中在冲击横向于所述厚度的情况下，所述内部层...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维，
申请(专利权)人：帕克与钻石有限公司，
类型：发明
国别省市：