CN105142446A - 具有柔性区域的整体式防护物品 - Google Patents

Abstract

防护装备物品包括一件式主体。主体包括第一区域、边缘和第二区域。第一区域由具有第一基质成分和第一增强成分的第一复合材料形成。第二区域在第一区域和边缘之间延伸。第二区域由具有第二基质材料和第二增强成分的第二复合材料形成。第一增强成分和第二增强成分中的一种具有任意布置的多个第一物项。第一增强成分和第二增强成分中的另一种具有以预定布置所布置的多个第二物项。主体配置成保护穿用者免受输入负载，并且第二区域配置成在输入负载的影响下挠曲。

Description

具有柔性区域的整体式防护物品

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年3月13日提交的美国临时专利申请第61/780,018号的权益，该申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。

背景

各种类型的装备配置成保护穿用者的身体。例如，大腿防护物(thighguard)设置成用于保护穿用者的大腿，护胫(shinguard)设置成用于保护穿用者的胫部，肋骨防护物(ribguard)设置成用于保护穿用者的肋骨，护膝设置成用于保护穿用者的膝部，等等。该装备可以意图在运动或其他活动期间使用。

在许多情况下，该装备可以包括相对坚硬且强的构件，例如刚性板。当被冲击时，构件可以分配冲击负载。因此，如果在体育活动期间穿用，那么穿用者可以受到另外的球员、球或其他对象的撞击。然而，防护物品可以庇护穿用者的身体免受冲击并且分配穿过穿用者身体的冲击负载。因此，防护物品可以在此类活动期间保护穿用者。

概述

公开了一种防护装备物品。该物品可以包括能保护穿用者的一件式、整体式主体。主体可以包括在柔性和刚性特性方面不同的两个或更多个区域。例如，紧邻主体的边缘的一个区域可以比主体的中心区域更具柔性。因此，当主体被冲击时，边缘可以相对于中心区域挠曲，并且边缘不可能被压到穿用者内。换言之，从主体的边缘不可能发生抵靠穿用者身体的力的集中。

在某些实施实施方式中，第二柔性区域可以界定主体的所谓“活动铰链(livinghinge)”。另外，在某些实施方式中，整体式主体可以包括复合材料。这些材料的成分可以布置在不同区内以提供不同柔性的区域。例如，一个区的复合材料内的增强物项可以任意地布置，而另一个区的复合材料内的增强物项可以按预定方式布置。此外，在某些实施方式中，主体的厚度可以大体上恒定。然而，在其他实施方式中，主体的厚度可以改变以为不同区域提供期望柔性，而且，用于为这些不同的区域提供不同的柔性的制造方法被讨论。

更具体地，根据某些实施方式公开了一种防护装备物品。该物品配置成保护穿用者。该物品包括一件式主体。主体包括第一区域、边缘和第二区域。第一区域由具有第一基质成分和第一增强成分的第一复合材料形成。第二区域在第一区域和边缘之间延伸。第二区域由具有第二基质材料和第二增强成分的第二复合材料形成。第一增强成分和第二增强成分中的一种具有任意布置的多个第一物项(firstitem)。第一增强成分和第二增强成分中的另一种具有以预定布置所布置的多个第二物项。主体配置成保护穿用者免受输入负载，并且第二区域配置成在输入负载的影响下挠曲以允许边缘相对于第一区域移动。

还公开了一种制造防护装备物品的方法。该方法包括提供具有第一基质成分和多个第一物项的第一复合材料。该方法还包括提供具有第二基质成分和多个第二物项的第二复合材料。此外，该方法包括形成具有第一区域、边缘和第二区域的一件式主体。第二区域在第一区域和边缘之间延伸。第一区域和第二区域中的一个由第一复合材料形成并且具有任意地布置的多个第一物项。第一区域和第二区域中的另一个由第二复合材料形成并且具有以预定布置所布置的多个第二物项。主体配置成保护穿用者免受输入负载，并且第二区域配置成在输入负载的影响下挠曲以允许边缘相对于第一区域移动。

此外，公开了一种防护装备物品。该物品配置成保护穿用者。该物品包括配置成固定至穿用者的支承结构。该物品还包括通过支承结构支撑的主体。主体是整体式的。另外，主体包括由具有第一基质成分和第一增强成分的第一复合材料形成的第一区域。一件式主体还包括边缘和第二区域。第二区域在第一区域和边缘之间延伸。第二区域由具有第二基质成分和第二增强成分的第二复合材料形成。第一增强成分具有任意布置的多种颗粒。第二增强成分具有在大体上均一方向上布置的多种纤维。主体配置成保护穿用者免受输入负载，并且第二区域配置成在输入负载的影响下挠曲以允许边缘相对于第一区域移动。

本公开的其他系统、方法、特征和优势依据下面的附图和详细描述的检查对于本领域技术人员将是或将变得明显。意图是，所有此类附加的系统、方法、特征和优势被包括在本描述和本概述内、在本公开的范围内并且受到下面的权利要求的保护。

附图简述

参考以下附图和描述可更好地理解本公开。附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在图示本公开的原理上。此外，在附图中，相同的参考数字在所有不同视图中指代相应的部分。

图1是根据本公开的示例性实施方式的防护装备物品的透视图，其中该物品示出为正被穿用者穿用；

图2是图1的防护装备物品的防护主体的透视图；

图3是沿着图2的平面3-3截取的防护主体的截面图；

图4是示出根据示例性实施方式在外部负载的影响下挠曲的图2的防护主体的截面图；

图5是示出根据示例性实施方式在外部负载的影响下挠曲的图2的防护主体的透视图；

图6是根据本公开的另外的实施方式的防护装备物品的主视图；

图7是沿着图6的线7-7截取的防护装备物品的防护主体的截面图；

图8是根据本公开的另外的实施方式的防护主体的截面图；

图9是图8的防护主体的包括边缘的区域的透视图；

图10是根据本公开的另外的实施方式的防护主体的截面图；

图11是根据本公开的另外的实施方式的防护主体的截面图；

图12是图11的防护主体的包括边缘的区域的截面图；

图13是根据本公开的另外的实施方式的防护主体的截面图；

图14是图13的防护主体的包括边缘的区域的截面图；

图15是根据本公开的另外的实施方式的防护主体的截面图；

图16是图15的防护主体的包括边缘的区域的截面图；

图17是根据本公开的另外的实施方式的防护主体的截面图；

图18是图17的防护主体的包括边缘的区域的截面图；

图19是根据本公开的另外的实施方式的防护主体的主视图；

图20是图2的示出另外的特征的防护主体的主视图；

图21是沿着图20的线21-21截取的防护主体的截面图；

图22是根据示例性实施方式的制造防护主体的方法的示意图；

图23是根据示例性实施方式示出图22后面的事件的制造方法的示意图；

图24是根据示例性实施方式示出图23后面的事件的制造方法的示意图；

图25是根据示例性实施方式示出图24后面的事件的制造方法的示意图；

图26是根据示例性实施方式示出图24后面的事件的制造方法的示意图；

图27是示出初始阶段的模制工艺的图22-26的制造方法中使用的模具的一部分的详细视图；

图28是示出后续阶段的模制工艺的图27的模具的该部分的详细视图；和

图29是示出后续阶段的模制工艺的图28的模具的该部分的详细视图。

详细描述

首先参照图1和图2，示出了根据本公开的示例性实施方式的防护装备物品10。如将被讨论的，物品10可以保护穿用者17免受外力，这种力来自撞击穿用者17的对象。物品10一般可以包括支承结构19和至少一个防护主体12。在图2中，防护主体12被独立地示出，不具有支承结构19。防护主体12可以大体上是刚性的且强的以用于保护穿用者17。支承结构19可以支撑主体12且将主体12固定至穿用者17。

物品10可以具有用于被穿用在穿用者身体上的任何合适的形状和构造。例如，在图1的实施方式中，物品10是紧邻穿用者17的大腿区域被穿用的大腿防护物。然而，应认识到，物品10可以是护胫、护肘或任何其他类型的防护物品。物品10在某些实施方式中还可以在体育活动期间被穿用。同样地，物品10可以保护穿用者身体，如果该身体冲击另一个球员、球或其他对象的话。

一般而言，防护主体12在某些实施方式中可以具有单体式构造(single-bodyconstruction)。换言之，防护主体12可以是整体式的且整体构造的。同样地，防护主体12可以提供合意的强度、刚性、耐久性以及有助于保护穿用者17的其他特性。而且，主体12可以是相对轻质的，并且主体12可以成形为紧密地符合于穿用者身体。此外，物品10在运动和其他活动期间可以是更舒适的且有效的。另外，主体12的构造可以减少物品10的零件数量。而且，主体12可以用相对少量的时间来制造。因此，主体12可以提供显著的制造效率。

而且，防护主体12可以包括具有不同特性的两个或更多个整体附接的区域或区。在某些实施方式中，这些差异可以提高主体12保护穿用者17的能力。

例如，在某些实施方式中，主体12可以包括在机械性能例如刚度、刚性、柔性、挠曲模量、弹性模量、强度和/或在其他方面不同的两个或更多个整体附接的区域。这些差异可以通过由不同材料形成各区域来实现。这些差异还可以通过使各区域形成有不同厚度、不同表面轮廓和/或其他结构差异来实现。

在某些实施方式中，主体12的较刚性区域可以被冲击并且可以使冲击负载遍及穿用者身体分布，而主体12的较柔性区域可以由于冲击负载而挠曲。因此，主体12可以通过使冲击负载遍及穿用者身体分布并且减少负载在穿用者上的集中来保护穿用者。另外，较柔性区域可以挠曲以进一步减少负载在穿用者上的集中。

因此，主体12可以具有有利的一件式构造。然而，主体12的不同区域可以设置有不同的机械性能，使得一件式主体12可以更舒适、轻质和/或在保护穿用者时是有效的。

现在将更详细地讨论图1的实施方式。如所示，支承结构19可以是围绕穿用者17的腿部或其他身体部位缠绕的包裹物。在某些实施方式中，支承结构19可以包括接纳如图1所示的主体12的口袋。因此，主体12可以安置成且固定在穿用者身体的预定区域上。在其他实施方式例如图6的实施方式中，支承结构19可以包括带条、带子、带或围绕穿用者身体缠绕以将主体12固定在预期主体部分上的其他物体。应认识到，支承结构19可以包括其他结构，例如带扣、紧固件、钩和环带子或将物品10可释放地固定至穿用者身体的其他构件。

此外，在某些实施方式中，物品10还包括其他构件。例如，物品10可以包括附加的衬垫、泡沫、流体填充囊或用于减轻冲击负载的其他缓冲材料。

现在将参照图2更详细地讨论防护主体12。在某些实施方式中，主体12可以相对薄且是板状的。主体12可以是整体式、整体构造的、一件式主体。主体12还可以是相对刚性且强的以便经得住冲击并且以便保护穿用者。

主体12可以包括外表面13和内表面15。外表面13和内表面15可以背对彼此。当穿用时，内表面15可以面向穿用者17，并且外表面13可以背对如图1所示的穿用者17。

外表面13和内表面15在某些实施方式中可以是相对平滑的且连续的。在另外的实施方式中，外表面13和/或内表面15可以包括一个或更多个孔、凹槽、通道、凹口、凹进部、肋状物及类似物。

而且，主体12可以包括边缘14。边缘14可以界定主体12的周界(即，外周)。同样地，边缘14可以是主体12的外边缘。然而，边缘14还可以是主体12的内边缘。例如，边缘14可以是主体12的通孔或其他开口的内表面或内周。边缘14也可以是主体12的其中主体12终止的另一个表面。另外，边缘14可以相对于外表面13和内表面15以任何合适的角度被布置。例如，边缘14可以布置成相对于外表面13和内表面15大体上垂直。在其他实施方式中，边缘14可以在外表面13和内表面15之间是凸地或凹地圆的。

边缘14可以包括一个或更多个弯曲部分或直部分。如图2所示，例如，第一部分16、第二部分18、第三部分20和第四部分22可以合作以界定主体12的边缘14。如图1所示，当主体12被穿用时，边缘14的第二部分18可以面向上，边缘14的第四部分22可以面向下，并且第一部分16和第三部分20可以沿着穿用者的腿部的纵向轴线延伸。如图2所示，第一部分16和第三部分20可以是大体上直的且线性的。相比之下，在某些实施方式中，第二部分18和第四部分22可以是弯曲的。因此，外表面13和内表面15可以弯曲或弯成弓形。因此，主体12的形状和尺寸可以对应于穿用者腿部的形状和表面曲率，并且主体12的尺寸可以对应于腿部的需要保护的区域。然而，应认识到，主体12的形状和尺寸可以与图2的实施方式不同并且可以被选定以配合且符合于穿用者身体的另一个区域。

主体12和边缘14还可以界定将在下面的讨论期间用于参照目的的一个或更多个方向。例如，如图2所示，主体12可以界定用箭头93表示的内侧-外侧方向。如所示的，箭头93从主体12的中心91延伸，并且箭头93指向边缘14的第一部分16。另一个箭头95指向从中心91至边缘14的第四部分22的内侧-外侧方向。而且，主体12可以界定用双头箭头97指示的周界方向。如所示，周界方向沿着主体12的周界且沿着边缘14延伸。

主体12可以具有任何合适的厚度21。厚度21在外表面13和内表面15之间被测量。在某些实施方式中，主体12的厚度21可以在内侧-外侧方向以及周界方向上穿过主体12而大体上恒定。在其他实施方式中，厚度21可以穿过主体12而变化。另外，在某些实施方式中，主体12的厚度21可以在内侧-外侧方向上在距边缘14近似1.5英寸的距离内大体上恒定。另外，在某些实施方式中，主体的厚度21可以在沿着边缘14的周界方向上大体上恒定。因此，在某些实施方式中，主体12的厚度21可以在紧邻边缘14处大体上恒定。

而且，主体12可以由任何合适的材料制成。在某些实施方式中，主体12可以至少部分地由复合材料制成，如在下面将更详细地讨论的。

如上提到的，主体12可以包括具有不同特性的两个或更多个区域。例如，在某些实施方式中，主体12可以具有在柔性、挠曲模量、弹性模量、刚度、刚性和/材料方面不同的两个或更多个区域。更具体地，主体12可以包括第一区域30和第二区域32，它们在这些方面可以不同。第一区域和第二区域30、32可以相对于彼此布置在主体12上的任何合适位置中。例如，在图2的实施方式中，第一区域30可以居中地定位在主体12上，并且第二区域32可以布置成邻近如虚线34所指示的主体12的边缘14。

在某些实施方式中，第二区域32可以比第一区域30更具柔性并且可以具有比第一区域30低的挠曲模量。换言之，第一区域30可以比第二区域32坚硬。因此，当主体12如图4和图5中表示地被冲击时，第二区域32可以比第一区域30更有恢复力地且弹性地变形。因此，在某些实施方式中，主体12在紧邻边缘14处可以比第一区域30更有恢复力地变形，这归因于第二区域32的挠曲。因此，当主体12被冲击时，边缘14不可能引起穿用者身体上的应力集中。换言之，边缘14不可能刺入穿用者身体中并且引起不舒适。

参照图2和图3，现在将更加详细地讨论主体12的实施方式。如图2所示，主体12可以包括第一区域30和第二区域32。在某些实施方式中，第一区域30可以界定中心区域和主体12的大部分。另外，第二区域32可以布置成紧邻边缘14。在某些实施方式中，第二区域32可以在内侧方向上从边缘14间隔开距离23。边缘14和第二区域32之间的距离23可以在沿着边缘14的周界方向97上大体上恒定。在其他实施方式中，距离23可以在周界方向97上沿着边缘14变化。在某些实施方式中，距离23可以小于二英寸。另外，在某些实施方式中，距离23可以小于一英寸。在某些实施方式中，第二区域32可以在外侧方向上一直延伸至边缘14。换言之，在某些实施方式中，第二区域32可以界定边缘14。

此外，在某些实施方式中，第二区域32可以包括第一区域30。而且，第二区域32可以沿着主体12的边缘14连续地且不间断地延伸。然而，应认识到，在某些实施方式中，第二区域32可以是不连续的。

而且，如图3所示，第一区域30和第二区域32可以合作以界定主体12的外表面13和内表面15。这使用图3中的用于第一区域30和第二区域32的不同的交叉影线来指示。

主体12可以额外地包括第三区域36。如上所提到的，第一区域30可以被居中地布置并且可以界定主体12的大部分，而第二区域32可以连续地包围第一区域30或与第一区域30接界。在某些实施方式中，第三区域36可以界定主体12的边缘14。因此，第二区域32可以在如图3所示的内侧-外侧方向上布置在第一区域30和第三区域36之间。然而，应认识到，在某些实施方式中，主体12可以不包括第三区域36。例如，第二区域32可以在外侧方向上从第一区域30延伸并且可以界定边缘14。因此，第二区域32可以布置在边缘14和第一区域36之间。

如上所提到的，第二区域32可以比第一区域30更具柔性。另外，第二区域32可以比第三区域36更具柔性。因此，第二区域32可以配置成用于允许由主体12的冲击引起的边缘14相对于第一区域30的旋转的铰链(例如，所谓的“活动铰链”)。

根据其中对象冲击主体12的某些实施方式，在图4和图5中示出了主体12。在图5中，对象是正冲击主体12的球40。在图4和图5中，来自球40的冲击力或能量通过箭头38来表示，并且主体12在抵靠穿用者17的身体的得到的挠曲位置中被示出。出于比较的目的，在图4中用虚线示出了主体12的中立的、无负载的位置。

当被冲击时，主体12的一些区域可以保持大体上刚性或为了保护穿用者17而可以挠曲相对少的量。另外，主体12可以朝向如图4所示的穿用者17被驱动。作为结果，主体12可能压入穿用者17中并且可以使穿用者17的皮肤、肌肉及其他组织变形。然而，由于第二区域32的柔性，因此穿用者17的组织可以如图4中的箭头42所示的向外推动第三区域36并且使第三区域36和边缘14相对于第一区域30向外旋转。换言之，第二区域32可以挠曲和弯曲使得第三区域36向外移动。因此，应力和其他负载可能沿着边缘14集中并且对穿用者17造成不舒适。

因此，主体12可以是单件式主体。然而，某些区域可以相对坚硬，而其他区域可以挠曲以避免抵靠穿用者身体的应力集中。

现在参照图6和图7，根据本公开的另外的实施方式示出了防护装备物品110的另外的实施方式。对应于图1-5的实施方式的部件用增加了100的相应的参考数字来表示。

如所示，物品110的支承结构119可以是带条、边带、带或能围绕腿部、胸部、臂部或穿用者身体的其他部位缠绕的其他长形构件。另外，防护主体112可以包括一个或更多个开口125。开口125可以是在外表面113和内表面115之间延伸且穿过它们的通孔。在某些实施方式中，开口125可以是长形开口，例如狭槽或卵形孔。然而，应认识到，开口125可以具有任何合适的形状。另外，虽然图6示出了仅两个开口125，但是应认识到，主体112可以包括小于或大于两个的开口125。

在某些实施方式中，开口125可以接纳支承结构119以用于将支承结构119固定至主体112。在其他实施方式中，开口125可以接纳紧固件、衬垫或其他物体。

如图6和图7所示，开口125的内径表面可以界定边缘114。换言之，边缘114可以是主体112的内边缘。

另外，如图7所示，主体112可以包括第一区域130、第二区域132和第三区域136。这些区域可以在如上面关于图1-5的实施方式所述的柔性、刚度或其他特性方面不同。在某些实施方式中，第一区域130可以界定主体112的大部分，并且第二区域132可以包围开口125。在图6中，第二区域132用包围开口125的虚线表示。而且，第三区域136可以界定边缘114。

当主体112被冲击时，主体112可以与上面关于图4和图5讨论的实施方式相似地起作用。因此，主体112可以被驱动至穿用者身体中。然而，第二区域132可以挠曲，使得边缘114可以远离穿用者身体移动。因此，界定开口125的内边缘114可以挠曲以减少穿用者身体上的应力集中。还应认识到，主体112的外周边缘也可以与图1-5的实施方式相似地配置成挠曲。

现在参照图8和图9，根据另外的实施方式示出了防护主体212。对应于图1-5的实施方式的部件用增加了200的相应的参考数字来表示。

主体212可以与图1-5的主体12大体上相似。然而，第二区232可以界定主体212的边缘214。在某些实施方式中，边缘214可以是主体212的外周边缘。在另外的实施方式中，边缘214可以是界定通孔或其他相似特征的内边缘。

应理解，主体的不同区域可以按不同形式设置成具有不同的柔性。例如，用于形成区域的材料和/或制造方法可以被选定以达到不同的柔性。另外，主体可以包括一种或更多种结构特征，例如凹槽、通道、凹进部、减小的厚度或引起一个区域比另一个区域更具柔性的其他特征。

例如，图10示出了具有在预定区域增大柔性的结构特征的主体312的实施方式。对应于图1-5的实施方式的那些部件的部件用增加了300的相应的参考数字来表示。

主体312可以与图1-5的实施方式相似地包括第一区域330、第二区域332和第三区域336。然而，第二区域332可以包括变薄区域358，例如通道、凹槽、凹进部、凹陷及类似物。因此，第二区域332的厚度360可以小于第一区域330和/或第三区域336的厚度362。因此，第二区域332的减少的厚度可以增大第二区域332的柔性。另外，在某些实施方式中，变薄区域358可以从主体312的外表面凹进，并且内表面可以是相对平滑的。因此，为了附加的舒适性，内表面可以设置成大体上平地抵靠穿用者。

图11-18示出了其中防护主体的厚度被改变以影响紧邻主体的边缘的柔性的更多实施方式。在图11-18中，对应于图1-5的实施方式的部件用通过100的增量增加的相应的参考数字来表示。

例如，如图11-12的实施方式所示，主体412可以从第一区域430至边缘414在厚度方面逐渐渐小。因此，主体412可以邻近边缘414比邻近主体412的较中心区域更具柔性。

此外，如图13和图14的实施方式所示，主体512可以包括与图10的实施方式相似的变薄区域558。类似地，如图15和图16的实施方式所示，主体612可以包括多个变薄区域658。可以具有任何合适数量的变薄区域658，并且变薄区域658可以具有任何合适的形状。例如，如图16所示，主体612可以包括远离彼此间隔开且在内侧方向从边缘614间隔开的一系列三个变薄区域658。

而且，如图17和图18的实施方式所示，变薄区域758可以是带轮廓的。例如，变薄区域758可以是从主体712的内表面715凹进的带轮廓凹进部。另外，主体712的邻近边缘714的厚度760可以小于主体712的中心部分的厚度762。

因此，如图10-18的实施方式所示，防护主体的厚度可以在主体的内侧-外侧方向上改变。因此，主体可以在邻近相应的边缘处具有增大的柔性。

现在参照图19，根据另外的实施方式示出了防护主体812。对应于图1-5的实施方式的部件用增加了800的相应的参考数字来表示。

主体812可以包括不同的形状、柔性、刚度、挠曲模量、弹性模量、材料诸如此类的多个区域。例如，第一区域830可以总体上是圆形的并且可以如边界线870所指示的大体上居中地在主体812上。第二区域832可以是环形的并且大体上围绕第一区域830定中心，如在边界线870和边界线872之间所指示的。此外，第三区域836可以在内侧方向上由大体上圆形的边界线872界定。另外，第三区域836可以在外侧方向上由周界边缘814界定。第一区域830可以具有比第二区域832高的刚度，并且第二区域832可以具有比第三区域836高的刚度。换言之，第三区域836可以比第二区域832更具柔性，并且第二区域832可以比第一区域830更具柔性。因此，当主体812被冲击或以其他方式负载时，第三区域836可以比主体812的其他区域830、832更容易地挠曲以减少抵靠穿用者身体沿着边缘814的应力集中的可能性。

既然主体的结构特征已在上面关于各种实施方式被讨论，那么主体的材料组成和制造将根据某些实施方式来讨论。用于形成主体的材料和/或制造方法可以被选择使得不同的区域展现出不同的柔性。这些构思将参照图20-29且参照图2-5所示的主体12来讨论。然而，应认识到，下面的关于主体的材料和主体的制造的讨论可以适用于图6-19的实施方式或适用于主体的其他实施方式。

在某些实施方式中，主体可以至少部分地由一种或更多种复合材料制成。复合材料可以包括两种或更多种不同的子成分。一般而言，复合材料可以包括基质成分和被分布、悬浮或以其他方式并入基质成分内的增强成分。

基质成分和增强成分可以具有任何合适的形状。例如，基质成分可以是聚酯、乙烯基酯、环氧化物、尼龙或酚醛树脂(phonolicresin)。另外，在某些实施方式中，增强成分可以包括以各种形状形成的材料物项。例如，增强成分的材料物项可以形成为纤维、球状体或其他形状。在某些实施方式中，材料物项可以大体上相同地成形。在其他实施方式中，材料物项可以是相对小的各种形状的颗粒。增强成分还可以由碳、芳纶、玻璃或其他材料制成。另外，基质成分和增强成分可以在由施加热、压力或通过化学反应(例如，通过暴露于有机过氧化物)引发的固化反应中一起固化。此外，复合材料内的聚合物分子可以在固化阶段期间通过交联工艺键合。这种化学反应产生了强的高度交联的分子结构。

此外，主体可以利用任何合适的制造技术来形成。例如，主体可以利用模制和/或锻造工艺来形成。例如，主体可以是压缩模制的复合材料或锻造的复合材料。在锻造的复合材料的情况下，用于形成主体的材料可以是通过美国密歇根州贝城的QuantumComposites生产的可商购的材料。

在图21的实施方式中，例如，第一区域30和第三区域36可以包括大体上相同的材料，即基质成分50和增强成分52。第二区域32还可以包括基质成分54和增强成分56。增强成分52和增强成分56可以包括多种物项。这些物项可以成形为任意形状的颗粒、纤维、片、球状体或其他形状。

在某些实施方式中，基质成分50可以是与基质成分54大体上相同的材料。换言之，基质成分50和基质成分54可以包括第一区域30、第二区域32和第三区域36所共用的基质材料。在其他实施方式中，基质成分50可以是与基质成分54不同的材料。另外，基质成分50和/或基质材料54可以是环氧树脂、热塑性树脂或其他合适的材料。

另外，在某些实施方式中，增强成分52可以由与增强成分56大体上相同的材料制成。在其他实施方式中，增强成分52可以由与增强成分56不同的材料制成。例如，在某些实施方式中，增强成分52和增强成分56可以由碳、芳纶、玻璃或其他合适的材料制成。

然而，包括增强成分52的物项的尺寸、形状和布置可以不同于增强成分56的物项的尺寸、形状和布置。这些成分的尺寸、形状和布置可以影响第一区域30、第二区域32和第三区域36的相对柔性。

例如，在某些实施方式中，第二区域32的增强成分56可以包括悬浮于基质成分54内的多种相对长的纤维57。这些纤维57可以按预定布置来布置。相比之下，如图21所示，第一区域30和第三区域36的增强成分52可以包括悬浮于基质成分50内的多种相对小的、短的微观颗粒53。颗粒53可以任意地成形，使得颗粒53中的某些具有一种形状且其他的颗粒53具有不同的形状。此外，在某些实施方式中，颗粒53可以是乱层结构(turbostratic)，使得构成颗粒53的原子被杂乱地折皱或压皱在一起。颗粒53可以在基质成分50内在多种方向上取向。这些颗粒53可以按大体上任意的、非均一的且非均匀的布置来布置。另外，在某些实施方式中，颗粒53可以彼此交缠。颗粒53的这种布置可以提高第一区域30和第三区域36的强度、刚度或其他特性。

在某些实施方式中，第二区域32的纤维57可以沿着促进第二区域32的柔性的负载路径来取向。更具体地，如图20和图21的实施方式所示，纤维57可以是大体上单向的且纤维57可以在大体上共用的方向上被布置。例如，纤维57可以横向于边缘14延伸，使得纤维57的纵向轴线与边缘14相交。另外，在某些实施方式中，纤维57可以大体上正交于边缘14延伸。利用该布置，纤维57可以随着边缘14如图5中所示的挠曲而略微弯曲。该布置可以在沿着如图20所示的主体12的边缘14的周界方向上是大体上恒定的，使得纤维57大体上从主体12的中心91朝向边缘14辐射。此外，如图21所示，纤维57可以彼此覆盖且可以贯穿主体12的厚度横向于边缘14延伸。而且，在某些实施方式中，纤维57可以在第二区域32内彼此大体上均匀地间隔开。

应认识到，纤维57的布置可以不同于图20和图21中所示的实施方式。然而，第二区域32的纤维57可以被预定且布置成提供期望量的柔性。因此，在某些实施方式中，纤维57的至少一些可以沿着边缘14或总体上平行于边缘14延伸。另外，在某些实施方式中，纤维57可以被机织在一起，使得不同的纤维57相对于边缘14以不同角度延伸。

因此，用于形成第一区域30、第二区域32和第三区域36的材料可以被选定以给那些区域提供期望量的柔性。在图20和图21的实施方式中，例如，这些材料允许第一区域30为相对刚性且强的，并且这些材料允许第二区域32为更柔性的。因此，当主体12如图4和图5中所示的被冲击时，第二区域32可以挠曲以允许第三区域36相对于第一区域30旋转。

应认识到，在某些实施方式中，第二区域32可以包括相对短的颗粒53，而第一区域30和第三区域36可以包括相对长的纤维57。在这些实施方式中，第二区域32可以具有比第一区域30和第三区域36小的厚度，使得第二区域32可以更具柔性。例如，第二区域32可以包括与图13-18的实施方式相似的一种或更多种凹进部、袋状部、凹槽或其他变薄区域。

在还其他实施方式中，第一区域30、第二区域32和第三区域36可以包括大体上相同的材料。例如，这些区域可以包括相同的基质材料和相同类型的到处分配的小的、任意布置的颗粒53。在这些实施方式中，主体的边缘14可以包括凹进部、袋状部、凹槽或促进边缘14的柔性的其他变薄区域。

现在参照图22-29，根据示例性实施方式示出了制造主体12的方法。虽然该方法相对于图1-5、图20和图21的主体12被示出，但是应认识到，所示出的方法可以修改成也用于制造图6-19中所示的防护主体，而不背离本公开的范围。

主体12可以使用任何合适的制造技术来制造。例如，主体12可以至少部分地通过压缩模制技术使用模具组件1000来制造。

在某些实施方式中，主体12的第二区域32可以独立地形成，并且然后被插入至模具组件1000内。第一区域30和第三区域36的材料可以然后围绕第二区域32被模制(例如，压缩模制)，产生了如图2、图20和图21中所示的一件式、整体式主体12。在另外的实施方式中，第一区域、第二区域和第三区域30、32、36可以被共模制并且大体上同时地形成，产生了整体式、一件式主体12。

此外，在某些实施方式中，第一区域30、第二区域32和/或第三区域36可以形成为锻造的复合材料。因此，复合材料的多种固体的小球、片或颗粒可以放置在模具腔中。热和压力可以被施加以使颗粒连接并融合在一起以形成主体12。另外，在某些实施方式中，主体12的区域30、32、36中的一些可以形成为锻造的复合材料，而其他区域可以不同地形成。

如图22所示，模具组件1000可以包括第一模具构件1072和第二模具构件1074。第一模具构件和第二模具构件1072、1074可以通过夹具1076被附接并且对齐。模具腔1079可以界定于模具构件1072、1074的相对表面之间。模具组件还可以包括顶出销1077，所述顶出销1077用于在主体12被形成之后顶出主体12。

在某些实施方式中，预成形坯(preform)1078(即，预浸材料或衬垫)可以用于形成如图22所示的主体12。预成形坯1078可以是由与主体12的第二区域32相同的材料大体上形成的固体物体。因此，在某些实施方式中，预成形坯1078可以包括上述的基质成分54以及相对长的、均一布置的纤维57。预成形坯1078还可以具有对应于主体12的第二区域32的形状。因此，预成形坯1078可以具有框状形状。如图23所示，预成形坯1078可以被插入至模具腔1079中并且安置在第二模具构件1074的顶部。纤维57可以相对于模具腔1079安置在预成形坯1078内，使得纤维57在模制过程期间大体上不移动。例如，纤维57可以如上面关于图21所讨论的一样来布置。

接下来，如图24所示，材料的装料1080可以被插入至模具腔1079中。装料1080可以包括与主体12的第一区域30和第三区域36大体上相同的材料。因此，装料1080可以包括上述的基质成分50和相对短的、任意布置的颗粒53。

然后，如图25所示，第一模具构件和第二模具构件1072、1074可以朝向彼此移动以闭合模具腔1079。如图27所示，这可以使装料1080的材料大体上填充模具腔1079内的空的空间。另外，装料1080的材料可以移动成与预成形坯1078的暴露表面1081邻接。

随后，如图28所示，热和压力可以被施加至模具组件和模具腔1079内的材料。更具体地，模具构件1072、1074可以被加热，并且这种热量可以传递至预成形坯1078和装料1080的材料。此外，模具构件1072、1074可以对这些材料施加压力。在某些实施方式中，模具构件1072、1074可以在近似1000磅的压力下被加热至近似900F。因此，基质成分50和基质成分54可以至少部分地液化并且可以融合、混合或以其他方式结合在一起。这在图28中被示意性地表示，因为预成形坯1078的表面1081已变成波状。

然后，如图29所示，材料可以在模具腔内固化。在某些实施方式中，材料可以固化持续近似十秒。装料1080和预成形坯1078的材料可以进一步地连接在一起。例如，基质成分50和基质成分54可以固化在一起，使颗粒53和纤维57呈上面讨论的布置。一旦被固化，则一件式主体12就可以通过如图28所示的顶出销1077从模具腔1079移除。

因此，主体12可以用有效的方式形成。主体12可以用相对少量的时间来形成，伴有相对少的浪费。另外，主体12可以在相对小的公差内重复地形成。

总之，防护装备物品的主体可以为穿用者提供有效保护。主体可以是非常长的、耐用且轻质的一件式构件。主体还可以成形为紧密地符合于穿用者身体。因此，主体对于穿用而言可以是舒适的。主体还可以包括一个或更多个预定区域，所述一个或更多个预定区域相对于其他区域具有增大的柔性。例如，当主体被冲击时，主体的边缘可以挠曲，使得边缘处的应力集中是不可能的。而且，主体可以有效地制造。主体可以用相对少量的时间来制造。另外，存在形成防护装置物品所必要的相对少的部分。而且，在某些实施方式中，主体可以为穿用者提供适当保护，而不必包括额外的衬垫、囊状物或其他部分。

尽管已经描述了本公开的各种实施方式，但该描述意图为示例性的，而不是限制，并且将对本领域普通技术人员明显的是，在本公开的范围内的许多更多的实施方式和实现形式是可能的。因此，本公开不受限制，除鉴于所附权利要求及其等同物之外。此外，本文中公开的实施方式的各种特征可以按除图示中所示的那些方式之外的方式来组合。此外，在随附的权利要求的范围内可以作出各种修改和变化。

Claims (20)

1.一种配置成保护穿用者的防护装备物品，所述物品包括：

一件式主体，所述一件式主体包括：

第一区域，所述第一区域由具有第一基质成分和第一增强成分的第一复合材料形成；

边缘；和

第二区域，所述第二区域在所述第一区域和所述边缘之间延伸，所述第二区域由具有第二基质成分和第二增强成分的第二复合材料形成；

所述第一增强成分和所述第二增强成分中的一种具有任意布置的多个第一物项，

所述第一增强成分和所述第二增强成分中的另一种具有以预定布置所布置的多个第二物项，

所述主体配置成保护穿用者免受输入负载，并且

所述第二区域配置成在所述输入负载的影响下挠曲以允许所述边缘相对于所述第一区域移动。

2.如权利要求1所述的防护装备物品，其中所述主体包括配置成面向穿用者的内表面，

其中所述主体还包括配置成背对穿用者的外表面，

其中所述边缘在所述外表面和所述内表面之间延伸，且

其中所述边缘至少部分地界定所述主体的外周。

3.如权利要求1所述的防护装备物品，其中所述主体包括内表面，所述内表面配置成当所述主体被穿用者穿用时面向穿用者，

其中所述主体还包括外表面，所述外表面配置成当所述主体被穿用者穿用时背对穿用者，

其中所述主体包括从所述外表面延伸至所述内表面的通孔，且其中所述边缘是至少部分地界定所述通孔的内边缘。

4.如权利要求1所述的防护装备物品，其中所述多个第二物项是纤维，且其中所述纤维中的至少一些横向于所述边缘被布置。

5.如权利要求4所述的防护装备物品，其中所述纤维中的至少一些大体上正交于所述边缘被布置。

6.如权利要求1所述的防护装备物品，其中所述第一基质成分和所述第二基质成分包括相同的材料。

7.如权利要求1所述的防护装备物品，其中所述主体还包括界定所述边缘的第三区域，

其中所述第二区域相对于所述边缘在内侧方向上被间隔开，

其中所述第一区域和所述第三区域包括任意布置的所述多个第一物项，

其中所述第二区域包括以所述预定布置来布置的所述多个第二物项，且

其中所述第二区域是所述第一区域和所述第三区域之间的活动铰链。

8.如权利要求1所述的防护装备物品，其中所述主体包括内表面，所述内表面配置成当所述主体被穿用者穿用时面向穿用者，

其中所述主体还包括外表面，所述外表面配置成当所述主体被穿用者穿用时背对穿用者，

其中所述主体具有从所述内表面至所述外表面截取的横截面，

其中所述多个第二物项是纤维，所述纤维在所述横截面内在大体上共同方向上被布置，且

其中所述纤维在所述横截面内彼此大体上均匀地间隔开。

9.如权利要求1所述的防护装备物品，其中所述第二区域界定所述边缘。

10.如权利要求1所述的防护装备物品，其中所述第一区域具有第一厚度且所述第二区域具有第二厚度，

且其中所述第二厚度小于所述第一厚度。

11.如权利要求1所述的防护装备物品，其中所述主体在厚度上从所述第一区域至所述边缘逐渐变小。

12.如权利要求1所述的防护装备物品，其中所述主体具有厚度，

其中所述主体的所述厚度在内侧方向上在距所述边缘近似1.5英寸的距离内大体上恒定；且

其中所述厚度在周界方向上大体上恒定，其中所述周界方向沿着所述边缘围绕所述主体的周界延伸。

13.一种制造防护装备物品的方法，包括：

提供具有第一基质成分和多个第一物项的第一复合材料；

提供具有第二基质成分和多个第二物项的第二复合材料；和

形成具有第一区域、边缘和第二区域的一件式主体，所述第二区域在所述第一区域和所述边缘之间延伸，

所述第一区域和所述第二区域中的一个由所述第一复合材料形成并且具有任意布置的所述多个第一物项；

所述第一区域和所述第二区域中的另一个由所述第二复合材料形成并且具有以预定布置所布置的所述多个第二物项，

所述主体配置成保护穿用者免受输入负载，并且

所述第二区域配置成在所述输入负载的影响下挠曲以允许所述边缘相对于所述第一区域移动。

14.如权利要求13所述的方法，其中形成所述一件式主体包括模制所述第一区域、所述边缘和所述第二区域。

15.如权利要求14所述的方法，其中模制所述第一区域、所述边缘和所述第二区域包括：

将预成形坯提供到模具腔内，所述预成形坯包括以所述预定布置所布置的所述多个第二物项；

将装料提供到所述模具腔内，所述装料包括所述多个第一物项；和

在所述模具腔内由所述预成形坯和所述装料模制所述一件式主体。

16.如权利要求13所述的方法，其中所述多个第二物项是纤维，且其中形成所述一件式主体包括横向于所述边缘设置所述纤维。

17.如权利要求16所述的方法，其中形成所述一件式主体包括大体上正交于所述边缘设置所述纤维。

18.如权利要求13所述的方法，其中所述第一基质成分和所述第二基质成分包括二者共用的基质材料，且其中形成所述一件式主体包括用所述基质材料形成所述第一区域和所述第二区域。

19.一种配置成保护穿用者的防护装备物品，所述物品包括：

支承结构，所述支承结构配置成固定至穿用者；

主体，所述主体通过所述支承结构来支撑，所述主体是整体式的且包括：

第一区域，所述第一区域由具有第一基质成分和第一增强成分的第一复合材料形成；

边缘；和

第二区域，所述第二区域在所述第一区域和所述边缘之间延伸，所述第二区域由具有第二基质成分和第二增强成分的第二复合材料形成；

所述第一增强成分具有任意布置的多种颗粒；

所述第二增强成分具有在大体上均一方向上布置的多种纤维；

所述主体配置成保护穿用者免受输入负载，并且

所述第二区域配置成在所述输入负载的影响下挠曲以允许所述边缘相对于所述第一区域移动。

20.如权利要求19所述的防护装备物品，其中所述多种纤维大体上正交于所述边缘被布置。