CN104055261A - 一种可变形缓冲的安全帽帽壳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变形缓冲的安全帽帽壳，该安全帽帽壳由碳纤维外壳、蜂窝夹层、碳纤维内衬、外侧胶层、内侧胶层共五层组成。本发明的安全帽帽壳将常规安全帽帽壳的硬质外壳更改为柔性碳纤维材料，用蜂窝结构代替带状帽衬，依靠蜂窝的变形来吸收冲击能量，改善了在外部冲击载荷作用下安全帽受力不均匀的状况，即使在冲击载荷较大情况下帽壳也不会破损，又消除了常规安全帽硬质外壳因冲击破裂而使头部受到严重损伤的情况。本发明具有结构组成简单，制造加工方便，使用寿命长等优点。

Description

一种可变形缓冲的安全帽帽壳

技术领域

本发明涉及安全头盔结构技术领域，具体地，涉及一种可变形缓冲的安全帽帽壳。

背景技术

在建筑、煤矿、冶金等行业，安全帽是防护施工作业人员头部安全最常用的手段。常规安全帽由两部分组成：帽壳和带状帽衬，帽壳为硬质外壳，多由金属和硬质塑料组成，带状帽衬由条带结构组成。硬质外壳首先承受来自外部的冲击，随着硬质外壳的破裂，与硬质外壳相连的帽衬能够进一步缓解冲击载荷，剩余冲击载荷由头部和颈椎吸收。

常规安全帽的抗冲击效果是由带状帽衬与硬质外壳的共同作用实现的，硬质外壳将冲击载荷分散并传递给帽衬，帽衬变形来延长冲击载荷的作用时间，从而起到防护效果。但硬质外壳一般脆性较大，且冲击载荷通常作用在硬质外壳的局部区域，在大抗冲击载荷作用下外壳一旦破裂，就偏离了安全帽的最佳工作模式，使得冲击载荷直接传递到头部，从而对头部产生较大的损伤。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对常规安全帽的不足，提供一种可变形缓冲的安全帽帽壳，以改善安全帽的防护性能。

本发明采用的技术方案包括：

一种可变形缓冲的安全帽帽壳，包括一体形成的帽沿部和帽顶部，其特征在于，帽顶部包括自外向内顺次布置的碳纤维外壳、外侧胶层、蜂窝夹层、内侧胶层、以及碳纤维内衬；并且，安全帽帽壳的帽沿部由碳纤维外壳沿其外周边缘向外延伸而形成，并且其中，蜂窝夹层通过外侧胶层连接至碳纤维外壳的内壁；碳纤维内衬又通过内侧胶层连接至蜂窝夹层的内壁；蜂窝夹层的形状通过碳纤维内衬与碳纤维外壳共同界定。

进一步地，碳纤维外壳由多层0°碳纤维铺层与多层45°碳纤维铺层层铺而成，0°碳纤维铺层与45°碳纤维铺层的叠放次序为0°碳纤维铺层与45°碳纤维铺层交替进行，铺层间的连接形式为胶接，并且铺层的总厚度为1mm-2mm。

进一步地，蜂窝夹层的材料为六边形铝蜂窝或纸蜂窝，蜂窝的布局方向为蜂窝孔分别垂直于碳纤维外壳和碳纤维内衬。

进一步地，蜂窝的边长为4mm-6mm，并且蜂窝夹层的厚度为4mm-10mmm。

进一步地，碳纤维内衬由多层碳纤维铺层组成，铺层的叠放次序为0°碳纤维铺层与45°碳纤维铺层交替进行，铺层间的连接形式为胶接，并且铺层的总厚度为1mm-2mm。

进一步地，外侧胶层由胶膜J47C和底胶J47B组成，并且成形后外侧胶层的厚度为0.2mm-0.4mm。

进一步地，内侧胶层由胶膜J47C和底胶J47B组成，并且成形后内侧胶层的厚度为0.2mm-0.4mm。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明的可变形缓冲的安全帽，由于采用了蜂窝夹层的变形吸能结构，在受到外部冲击载荷时碳纤维外壳不会破裂，并将载荷传递到蜂窝夹层上，由蜂窝夹层承受全部载荷。

(2)本发明的可变形缓冲的安全帽中，由于采用了轻质的碳纤维内衬和外壳，使得整个安全帽的重量大大降低，有效消除了长期佩戴的不适感。

附图说明

图1是根据本发明的安全帽帽壳的结构示意图；

图2是根据本发明的碳纤维外壳和碳纤维内衬的铺层的排布示意图；

图3是根据本发明的0°碳纤维铺层的纤维分布示意图；

图4是根据本发明的45°碳纤维铺层的纤维分布示意图；

图5a是根据本发明的安全帽帽壳沿图1中的A-A线的截取的示意图，图5b是根据本发明的蜂窝夹层沿图5a中的B-B截取得到的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的可变形缓冲的安全帽帽壳做进一步详细的说明。

本发明将常规安全帽的硬质外壳，即帽壳，更改为柔性的碳纤维材料，用蜂窝结构代替带状帽衬，改善了外部冲击载荷作用下安全帽的受力不均匀状态，避免了常规安全帽硬质外壳破裂头部直接承受冲击载荷的隐患。蜂窝结构作缓冲层的可变形吸能的安全帽，既保证了局部冲击载荷较大情况下帽壳局部受力不破损，又消除了剩余冲击载荷直接作用在头部的隐患。该可变形缓冲安全帽具有结构组成简单，制造加工方便，使用寿命长，安装操作方便等优点。

请参考图1-图5b，本领域技术人员公知的是，安全帽通常包括一体形成的帽沿部和帽顶部，并且，帽顶部基本上呈半球形，用于佩戴在人的头部上。而且，帽顶部的尺寸通常根据佩戴人员的头部尺寸而定，该技术为本领域所公知，在此不做限定。

根据本发明的可变形缓冲的安全帽帽壳包括一体形成的帽沿部和帽顶部。帽顶部包括自外向内顺次布置的碳纤维外壳1、外侧胶层4、蜂窝夹层2、内侧胶层5、以及碳纤维内衬3；并且，安全帽帽壳的帽沿部由碳纤维外壳1沿其外周边缘向外延伸而形成。并且，五层结构构成一个整体，碳纤维外壳1与蜂窝夹层2通过外侧胶层4连接，连接形式为胶粘。蜂窝夹层2与碳纤维内衬3通过内侧胶层5连接，连接形式为胶粘。蜂窝夹层2的形状通过碳纤维内衬3与碳纤维外壳1的共同作用保证。

碳纤维外壳1的材料为碳纤维，由多层碳纤维铺层组成，铺层的叠放次序为0°碳纤维铺层11与45°碳纤维铺层12交替进行，如图2所示，铺层间的连接形式为胶接，铺层的总厚度为1mm-2mm。0°铺层纤维11的纤维分布示意图如图3所示，45°铺层纤维12的纤维分布示意图如图4所示。铺层交错分布能起到分散应力的效果，将作用在局部的冲击载荷通过不同纤维方向向更大范围传递。

蜂窝夹层2的材料为六边形铝蜂窝或六边形纸蜂窝，如图5b所示，蜂窝的边长A为4mm-6mm，蜂窝的布局方向为蜂窝孔分别垂直于碳纤维外壳1和碳纤维内衬3，并且，蜂窝夹层2的高度为4mm-10mmm。

碳纤维内衬3的材料为碳纤维，由多层碳纤维铺层组成，铺层的叠放次序为0°碳纤维铺层11与45°碳纤维铺层12交替进行，如图2所示，铺层间的连接形式为胶接，铺层的总厚度为1mm-2mm。

外侧胶层4由胶膜J47C和底胶J47B组成，成形后外侧胶层4厚度为0.2mm-0.4mm。内侧胶层5由胶膜J47C和底胶J47B组成，成形后内侧胶层5的厚度为0.2mm-0.4mm。

外侧胶层4和内侧胶层5具有防静电性能和绝缘性能，适用于可能接触400V以下电压的工作场所。

采用根据本发明的安全帽帽壳，当承受外部冲击载荷时，碳纤维外壳1将局部载荷分散传递到更大区域，由蜂窝夹层2来承受，蜂窝夹层依靠蜂窝的变形来吸收冲击载荷的全部能量。

在此，需要说明的是，本说明书中未详细描述的内容，是本领域技术人员通过本说明书中的描述以及现有技术能够实现的，因此，不做赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可变形缓冲的安全帽帽壳，包括一体形成的帽沿部和帽顶部，其特征在于，帽顶部包括自外向内顺次布置的碳纤维外壳(1)、外侧胶层(4)、蜂窝夹层(2)、内侧胶层(5)、以及碳纤维内衬(3)；并且，安全帽帽壳的帽沿部由碳纤维外壳(1)沿其外周边缘向外延伸而形成，并且其中，

蜂窝夹层(2)通过外侧胶层(4)连接至碳纤维外壳(1)的内壁；碳纤维内衬(3)又通过内侧胶层(5)连接至蜂窝夹层(2)的内壁；蜂窝夹层(2)的形状通过碳纤维内衬(3)与碳纤维外壳(1)共同界定。

2.如权利要求1所述的可变形缓冲的安全帽帽壳，其特征在于，碳纤维外壳(1)由多层0°碳纤维铺层(11)与多层45°碳纤维铺层(12)层铺而成，0°碳纤维铺层(11)与45°碳纤维铺层(12)的叠放次序为0°碳纤维铺层(11)与45°碳纤维铺层(12)交替进行，铺层间的连接形式为胶接，并且铺层的总厚度为1mm-2mm。

3.如权利要求1所述的可变形缓冲的安全帽帽壳，其特征在于，蜂窝夹层(2)的材料为六边形铝蜂窝或纸蜂窝，蜂窝的布局方向为蜂窝孔分别垂直于碳纤维外壳(1)和碳纤维内衬(3)。

4.如权利要求3所述的可变形缓冲的安全帽帽壳，其特征在于，蜂窝的边长为4mm-6mm，并且蜂窝夹层(2)的厚度为4mm-10mmm。

5.如权利要求1所述的可变形缓冲的安全帽帽壳，其特征在于，碳纤维内衬(3)由多层碳纤维铺层组成，铺层的叠放次序为0°碳纤维铺层(11)与45°碳纤维铺层(12)交替进行，铺层间的连接形式为胶接，并且铺层的总厚度为1mm-2mm。

6.如权利要求1所述的可变形缓冲的安全帽帽壳，其特征在于，外侧胶层(4)由胶膜J47C和底胶J47B组成，并且成形后外侧胶层(4)的厚度为0.2mm-0.4mm。

7.如权利要求1所述的可变形缓冲的安全帽帽壳，其特征在于，内侧胶层(5)由胶膜J47C和底胶J47B组成，并且成形后内侧胶层(5)的厚度为0.2mm-0.4mm。