CN102368980A - 颈部支架 - Google Patents

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Abstract

一种颈部支架(10)，其具有两条支腿(14)，在支腿(14)之间具有缺口(18)，且支腿(14)在穿戴者的颈部(11)的任一侧上且沿着穿戴者的躯干(13)的前部延伸。肩部突起(20)和从每条支腿(14)横向延伸的胸部突起(25)分别在穿戴者的肩部(21)和胸部(13)的区域中被接纳在安全带的肩带(23)的下方。在肩部突起(20)和胸部突起(25)之间、在每条支腿(14)的下侧限定凹部(26)以形成梁(27)，该梁(27)升高到穿戴者的胸部(13)上方。每条支腿(14)和与它相关联的胸部突起(25)限定通道(30)，安全带的肩带(23)中的一条肩带可接纳在通道(30)中以被保持俘获。

Description

颈部支架
技术领域
本发明涉及一种保护装备，用于当穿戴约束带和头盔时防止颈部和上颈椎损伤。特别地，本发明涉及头部和颈部约束装置或颈部支架。
背景技术
已开发了大量的颈部支架以被从事赛车及类似活动的驾驶员所穿戴，这里，驾驶员被安全带系在他的座位上，该安全带例如为四、五或六点式安全带，其具有越过驾驶员肩部延伸的肩带。
在这些颈部支架中，目前最著名且广泛使用的支架是HANS(商标)装置，其包括在驾驶员的胸部上在驾驶员肩带下方延伸的两个突起，其延伸至他的脖子后颈，在他的颈部后面具有向上突起，且带子或系绳从该向上突起延伸到他的头盔。如果发生快速减速(例如事故期间)，戴有头盔的头部趋向于相对于躯干向前运动，而该运动被系绳限制。
另外，类似的支架已经开发出来，例如由Safety Solutions(商标)开发的，它们将坚固的装置捆扎到在驾驶员肩部后方的合适位置，且带子在头盔和驾驶员颈部后面的上突起之间延伸。
这些装置都没有在侧面撞击时为驾驶员的颈部提供足够的保护，并且HANS装置引起驾驶员胸部的不适(需要厚的衬垫)，且在撞击期间易于从肩带下方脱离。本发明试图提供一种克服这些缺点的改进的颈部支架。
发明内容
根据本发明，提供了一种颈部支架，其包括刚性本体，所述刚性本体限定有：
两条支腿，该两条支腿被成形并构造成在穿戴者颈部的任一侧且沿穿戴者的躯干前部横向延伸，支腿间隔开以在它们之间限定缺口；
肩部突起，该肩部突起被成形并构造成在穿戴者的每个肩部区域内被接纳于穿戴者所穿戴的安全带的肩带下方；以及
胸部突起，该胸部突起从颈部支架的每条支腿横向延伸，所述胸部突起被成形并构造成在穿戴者的胸部区域内被接纳于安全带的肩带下方；
其中，该颈部支架的每条支腿在支腿的下侧、在肩部突起和胸部突起之间限定凹部，从而使支腿的在肩部突起和胸部突起之间延伸的部分形成梁，该梁被升高到穿戴者的胸部上方。
术语“刚性”指的是当受到负荷时对变形提供足够的抵抗来传递该负荷的物体。因此，该术语包括完全刚性的物体，还包括具有足够弹性来传递负荷的物体，即使它们在某种程度上变形。该术语排除了主要通过变形来吸收冲击负荷而不是传递负荷的物体。
该颈部支架的每条支腿和与它相关联的胸部突起可以限定通道，在该通道中能够接纳安全带的肩带中的一条肩带，所述通道在肩带的下方被胸部突起限定，在肩带的内侧被该颈部支架的支腿的从穿戴者胸部向上延伸的部分限定，且在肩带的上方被颈部支架的支腿的一部分限定。
颈部支架可以包括至少一根系绳，该至少一根系绳能够附接到该颈部支架的本体并附接到该颈部支架穿戴者所戴的头盔。
每个肩部突起可以在突起的外端上具有直立的导向结构，其呈直立的翼结构的形式。
附图说明
为了更好地理解本发明，并展示本发明如何实现，现参照附图，以非限制性例子的方式对本发明进行描述，在附图中：
图1是根据本发明的颈部支架的前上三维视图；
图2是图1中颈部支架的以轻微仰角看到的三维侧视图；并且
图3是图1和图2中的颈部支架在穿戴有安全带和头盔的驾驶员的肩部上使用时的示意性侧视图。
具体实施方式
参照附图，根据本发明的颈部支架主要用附图标记10来表示。
颈部支架10包括本体12，其是大致U形的且由硬质材料例如玻璃增强聚合物制成。该本体可以相当刚硬，但为了舒适起见，优选地它应允许在弯曲负荷下稍微挠曲，但是它也应当足够坚硬以传递冲击负荷，而不应如此柔软以致通过变形来吸收冲击负荷。
本体12具有两条支腿14，两条支腿14在颈部11的每一侧上且沿颈部支架10的穿戴者的胸部13的前部大致平行地延伸。在支腿14的后端处，它们通过桥结构17连接，桥结构17在穿戴者颈部11的后方延伸。在桥17的上方存在台阶结构15，在台阶结构15的上方存在后壁16，后壁16在穿戴者的头部后方向上延伸，但它在穿戴者的头部后方间隔开足够远，以允许穿戴者戴上头盔19，且在头盔和后壁之间具有间隙。
在支腿14之间限定有缺口或凹部18，其在支架10的前部敞开。本体12的该敞开的前部构造允许颈部支架10被从穿戴者的颈部11后方戴上。
本体12包括两个肩部突起20，该两个肩部突起20在穿戴者的每个肩部21的上方横向延伸。每个肩部突起20与桥17一体地形成，但其布置得比桥略向前。每个肩部突起具有与肩部21相符的下侧，并限定有顶表面22，顶表面22足够宽以接纳穿戴者所穿戴的安全带的肩带23。在正常使用期间，顶表面22的定向大致与肩带23的下侧的定向一致。在每个肩部突起20的外端处，具有直立的导向结构24或“翼”，其在肩带23的外侧向上延伸，以在正常使用期间以及在撞击期间，特别是侧面撞击期间，防止肩带从肩部突起滑落(或者防止肩部突起从肩带下方滑出)。如果这些结构将产生尖棱角，则顶表面22和翼24优选地以弯曲形式相接，以防止在加载负荷期间可能产生的应力集中(例如，如果肩带23向外压靠翼)。
每条支腿14从与它相关联的肩部突起20大致向前延伸，并朝向躯干或胸部13的前部向下弯曲，在此，它延伸成横向的胸部突起25。在肩部突起20和胸部突起25之间，支腿14在它的下侧形成凹部26，使得支腿的在肩部突起和胸部突起之间延伸的部分形成升高到胸部13上方的梁27。梁27升高到胸部13上方能够防止在胸部上的锁骨区域中的压力，从而在正常使用颈部支架10期间改善不舒适感，并改善事故期间由于胸部13上的颈部支架的撞击所引起的对躯干可能的损伤。
每个胸部突起25呈坚固板的形式，其与穿戴者胸部13的前部大致对齐，并在与它相关联的肩带23下方延伸。胸部突起25优选地足够宽以在肩带23的整个宽度上延伸。
每条支腿14包括上凸缘28，上凸缘28在穿戴者颈部11的后方与台阶15大致对齐，并且它沿支腿的顶部向前延伸、在肩部突起20上方沿梁27、并在胸部突起25的区域中正好到达支腿的前部。凸缘28从支腿14的顶部向外延伸，并在肩带23上方延伸、在肩部21和胸部13上方间隔开，且凸缘的上表面形成撞击面。
在胸部突起25的区域内，每条支腿14形成壁29，该壁29在胸部突起25的内边缘和凸缘28的内边缘之间从胸部13向上延伸。壁29保持凸缘28和胸部突起25间隔开，从而由胸部突起25的上表面、壁29的外表面和凸缘28的下侧限定通道30。肩带23在胸部区域中在通道30内延伸。(能够理解的是，在胸部区域内，胸部突起25的形状和支腿14的前部可以与上述的几何学形状不同，但仍然限定了通道30，该通道在它的下侧由胸部突起25的类似表面限定且在它的内侧和顶部由支腿的结构限定。)
通道30可以被看作是从胸部区域到肩部区域、在凸缘28下方向后延伸，在肩部区域内，通道在其内侧由桥17确定边界，在其下侧由肩部突起20确定边界，且在其外侧由翼24确定边界。
颈部支架10具有两根系绳31，两根系绳31附接到头盔19的每一侧，并附接到桥17。各种其它系绳构造是可能的，系绳在本体12和头盔19之间延伸。
在正常使用期间，颈部支架10、头盔19和肩带23相对于穿戴者的位置如上所述。系绳31优选地足够松弛(或者能够在它们与桥17的附接处滑动)以允许穿戴者一定自由的头部运动。头盔19的后部与壁16向前间隔开，头盔的下侧在凸缘28的撞击面上方间隔开。肩带23保持肩部突起20紧密地抵靠肩部21，并保持胸部突起25紧密地抵靠胸部13。
当穿戴者的身体受到撞击例如在事故期间由于快速减速引起的撞击时，穿戴者的上身将被包括肩带23在内的安全带较大程度地约束，但是，安全带不会约束头部和颈部11。肩带23在正常使用期间保持在张力状态下，并且该张力在侧面和正面撞击期间会增大，从而肩带中的张力通常情况下足够使颈部支架10在穿戴者的肩部21和胸部13上保持在适当位置。
在这样的撞击(特别是侧面撞击)期间通常会发生的是，力趋向于将肩带23从肩部突起和/或胸部突起20、25拉下，或者力趋向于将颈部支架10拉动成相对于肩带脱离位置。在任一情况下，除非颈部支架10和肩带23之间的相对运动被阻止外，颈部支架会离开原位并变得失效。但是，肩带23被保持俘获在通道30内，并且特别地，壁29防止支腿14的前部相对于带23横向移动。(能够理解的是，在这点上，每个壁29阻止与它相关联的肩带23向内滑动，从而两个壁的组合效果是阻止任一横向方向上的滑动移动。)类似地，翼24阻止颈部支架在肩部区域内相对于肩带23的横向移动。
在事故期间，允许头盔19相对于颈部支架10运动直到系绳31拉紧并限制头盔进一步的运动的点。对头盔运动的该限制阻止过度的颈部运动，从而改善或防止对颈部11和上颈椎的损伤，通过前面提到的带通道30的构造，极大地增强了该方法对于保护颈部和脊椎的有效性，该带通道30能够用于防止事故期间颈部支架10的移位。
头盔19施加在系绳31上的冲击负荷以及该系绳又施加在桥17上的冲击负荷，需要经由负载路径而非颈部11传递到穿戴者的身体，且支腿14的主要目的之一是将这些力中的一些传递到穿戴者的胸部13。在前向撞击期间，来自系绳31的冲击负荷通常在颈部支架10上施加向前力矩，并且由胸部13施加在支腿14的前端上的反向负荷，与由支腿14的长度提供的力臂结合，极大地帮助抵抗由系绳施加的力矩。但是，如果这些力被允许在锁骨区域施加在穿戴者胸部，可能发生不舒适、碰撞和/或骨折。在凹部的区域26中，梁27在胸部上方的升高防止了这些不想要的结果。
在后面撞击(或者正面撞击带来的后座作用)期间，头盔19能够向后移动并撞击在后壁16上，在颈部支架10上施加向后的力矩，该力矩被肩带23施加在胸部突起25上、以支腿14(特别是梁27)作为力臂的向下的负荷抵消。
在侧面撞击时，头盔19(和头部)的横向移动没有被后壁阻止，系绳31没有它们在正面撞击时有效。(系绳31在正面和侧面撞击期间的有效性在很大程度上是其定向的函数，但是在这两种情况下的有效性之间通常存在折衷。)结果是在侧面撞击时头盔19能够横向倾斜，头盔的下侧撞击在凸缘28的撞击面上。因此，颈部过度的横向运动被阻止，冲击负荷通过颈部支架被传递到穿戴者的身体。凸缘28沿支腿13朝向胸部区域的向前伸展帮助阻止头部的过度运动，因为当事故中肩带23拉紧时，颈部支架10可能相对于穿戴者的身体被向后拉动，即使当颈部支架已经在穿戴者身体上向后移动时，凸缘28的向前伸展确保凸缘28的部分仍然在头盔的横向位置中，以接受来自头盔横向运动的撞击。

Claims (4)

1.一种颈部支架(10)，所述颈部支架(10)包括刚性本体(12)，所述刚性本体(12)限定有：
两条支腿(14)，所述支腿(14)被成形并构造成在穿戴者的颈部(11)的任一侧上且沿所述穿戴者的躯干(13)的前部横向地延伸，所述支腿(14)间隔开以在所述支腿之间限定缺口(18)；
肩部突起(20)，所述肩部突起(20)被成形并构造成在所述穿戴者的每个肩部(21)的区域中被接纳于所述穿戴者穿戴的安全带的肩带(23)的下方；以及
胸部突起(25)，所述胸部突起(25)从所述颈部支架的每条支腿(14)横向地延伸，所述胸部突起(25)被成形并构造成在所述穿戴者的胸部(13)的区域中被接纳于所述安全带的所述肩带(23)的下方；
其特征在于，所述颈部支架的每条支腿(14)在所述肩部突起(20)和所述胸部突起(25)之间、在所述支腿(14)的下侧限定凹部(26)，使得所述支腿(14)的在所述肩部突起(20)和所述胸部突起(25)之间延伸的部分形成梁(27)，所述梁(27)被升高到所述穿戴者的胸部(13)上方。
2.如权利要求1所述的颈部支架(10)，其特征在于，所述颈部支架(10)的每条支腿(14)和与所述支腿相关联的胸部突起(25)限定通道(30)，在所述通道(30)中能够接纳所述安全带的所述肩带(23)中的一条肩带，所述通道(30)在所述肩带(23)的下方由所述胸部突起(25)限定、在所述肩带(23)的内侧由所述颈部支架的所述支腿(14)的从所述穿戴者的胸部(13)向上延伸的部分(29)限定、且在所述肩带(23)的上方由所述颈部支架的所述支腿(14)的部分(28)限定。
3.如权利要求1或权利要求2所述的颈部支架(10)，其特征在于，所述颈部支架(10)包括至少一根系绳(31)，所述系绳(31)能够附接到所述颈部支架的所述本体(12)且能够附接到所述颈部支架的所述穿戴者所戴的头盔(19)。
4.如前述权利要求中任一项所述的颈部支架(10)，其特征在于，每个肩部突起(20)在所述突起(20)的外端上具有直立的导向结构(24)。
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