CN106470565B - 挠性弹簧头盔 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种头盔，所述头盔可包括由能量吸收泡沫材料形成的头盔主体，其中所述头盔主体包括相对的内表面和外表面。多个下狭槽可完全穿过所述头盔主体而形成，并且可在所述头盔主体的下边缘处开口。多个上狭槽可完全穿过所述头盔主体而形成，并且在所述头盔主体的顶部开口以形成星形形状。所述头盔主体的S形面板可包括波状形式，所述波状形式是因所述多个下狭槽和所述多个上狭槽的交替且重叠的定位而形成的。增强环带可被设置在所述头盔主体内以增强所述头盔主体中的因所述多个下狭槽和所述多个上狭槽而造成的薄弱区域。

Description

挠性弹簧头盔

相关专利申请

本申请要求2014年7月3日提交的名称为“Flex Spring Helmet”(挠性弹簧头盔)的美国临时专利申请62/020,669的权益，该美国临时专利申请的全部公开内容以引用的方式并入。

技术领域

本发明涉及一种包括由能量吸收材料形成的挠性弹簧状主体的头盔及其制造方法和使用方法。

背景技术

防护头具以及头盔已经在多种多样应用中并跨多个行业使用，包括在体育运动、田径运动、建筑、采矿、军事防御以及其他领域中使用，以防损伤使用者的头部和脑部。使用防止坚硬物体或尖锐物体直接接触使用者头部的头盔，可避免或减轻使用者受到的损伤。使用吸收、分散或以其他方式管理冲击能量的头盔，同样可避免或减轻使用者受到的损伤。不同类型的头盔已经用于不同的行业和不同的应用。

发明内容

需要一种改进的头盔。因此，在一个方面，一种头盔可包括：由能量吸收泡沫材料形成的头盔主体，该头盔主体包括外表面和与外表面相对的内表面；形成于头盔主体中的多个下狭槽，所述多个下狭槽从外表面完全穿过头盔主体延伸到内表面，所述多个下狭槽在头盔主体的下边缘处开口；形成于头盔主体中的多个上狭槽，所述多个上狭槽从外表面完全穿过头盔主体延伸到内表面，所述多个上狭槽在头盔主体的顶部处开口以形成星形形状；头盔主体的包括波状形式的S形面板，所述波状形式是因所述多个下狭槽和所述多个上狭槽的交替且重叠的定位而形成的；以及增强环带，该增强环带被设置在头盔主体内以增强头盔主体中的因所述多个下狭槽和所述多个上狭槽而造成的薄弱区域。

该头盔的具体实施例可包括以下各项中的一者或多者。所述多个下狭槽和所述多个上狭槽的所述重叠定位可包括上狭槽越过形成于两个下狭槽的上端之间的连线，越过距离的范围在2-5厘米(cm)内。能量吸收泡沫材料可包括EPS、EPP、EPTU或EPO。头盔可被构造成使得施加到头盔的在 22-66牛顿范围内的力将使所述多个上狭槽之一或所述多个下狭槽之一的宽度减小大于或等于5毫米(mm)的距离。头盔的侧部总共可包括至少三个狭槽。所述多个上狭槽中的至少一者或所述多个下狭槽中的至少一者可包括在7.5-15.5厘米(cm)范围内的高度Hs。增强环带可具有环形形状，并且设置在S形面板内，而不被所述多个下狭槽或所述多个上狭槽暴露。

在一个方面，一种头盔可包括：由能量吸收泡沫材料形成的头盔主体，该头盔主体包括外表面和与外表面相对的内表面；形成于头盔主体中的多个下狭槽，所述多个下狭槽从外表面完全穿过头盔主体延伸到内表面，所述多个下狭槽在头盔主体的下边缘处开口；形成于头盔主体中的多个上狭槽，所述多个上狭槽从外表面完全穿过头盔主体延伸到内表面，所述多个上狭槽在头盔主体的顶部处开口；以及头盔主体的包括波状形式的 S形面板，所述波状形式是因所述多个下狭槽和所述多个上狭槽的交替且重叠的定位而形成的。

该头盔的具体实施例可包括以下各项中的一者或多者。条带被设置成在所述多个下狭槽的相对侧处穿过头盔主体中的开口。头盔可由单一头盔主体形成，而不具有设置在头盔主体上方的外壳。自行车用卡扣设置在头盔主体内，并且从外表面延伸到内表面。能量吸收泡沫材料可包括EPS、 EPP、EPTU或EPO。多个下狭槽和多个上狭槽的重叠定位可包括上狭槽越过形成于两个下狭槽的上端之间的连线，越过距离的范围在2-5厘米(cm) 内。环形形状环带被模内成型在头盔主体的S形面板内，而不被所述多个下狭槽或所述多个上狭槽暴露。

在一个方面，一种头盔可包括：由能量吸收泡沫材料形成的头盔主体，该头盔主体包括外表面和与外表面相对的内表面；形成于头盔主体中的多个下狭槽，所述多个下狭槽从外表面完全穿过头盔主体延伸到内表面，所述多个下狭槽在头盔主体的下边缘处开口；以及形成于头盔主体中的多个上狭槽，所述多个上狭槽从外表面完全穿过头盔主体延伸到内表面，所述多个上狭槽在头盔主体的顶部处开口。

该头盔的具体实施例可包括以下各项中的一者或多者。条带被设置成在多个下狭槽的相对侧处穿过头盔主体中的开口。头盔可以形成为不具有设置在头盔主体上方的外壳。能量吸收泡沫材料可包括EPS、EPP、EPTU 或EPO。多个下狭槽和多个上狭槽的重叠定位可包括上狭槽越过形成于两个下狭槽的上端之间的连线，越过距离的范围在2-5厘米(cm)内。环形形状环带被模内成型在头盔主体的S形面板内，而不被多个下狭槽或多个上狭槽暴露。

附图说明

图1A至图1K示出挠性防护头盔的实施例的特征。

图2A至图2D示出柔性头盔外的增强环带的特征。

图3A和图3B示出设置在柔性头盔内的增强环带的各种视图。

具体实施方式

本公开、其各方面以及具体实施并不受限于本文所公开的具体头盔或材料类型或者其他系统部件示例或者方法。可设想出许多本领域已知的与头盔制造相符的附加部件、制造和组装工序，以与本公开的特定具体实施一起使用。因此，例如，尽管已公开了特定具体实施，但是此类具体实施和实施部件可包括与预期操作一致的本领域已知的用于此类系统和实施部件的任何部件、型号、类型、材料、版本、数量和/或类似元素。

词语“示例性”、“示例”或它们的各种形式在本文用于表示充当例子、实例或举例说明。本文描述为“示例性”或“示例”的任何方面或设计未必被解释为是优选的或优于其他方面或设计。此外，提供例子仅是出于清楚和理解的目的，并非意在以任何方式限制或约束本公开的公开主题或相关部分。应当理解，本可呈现具有不同范围的大量附加或替代的例子，但出于简洁目的而省略了。

尽管本公开包括了多种不同形式的多个实施例，但是在附图中示出并将在本文中详细描述的是具体实施例，应当理解，本公开应视为是对所公开方法和系统的原理的举例说明，而非意图将所公开概念的广泛内容限定于所示的实施例。

因此，本发明公开了一种防护头具以及一种用于提供头盔或防护头具的系统和方法，所述头盔或防护头具可用于骑自行车者、橄榄球运动员、冰球运动员、棒球运动员、袋棍球运动员、马球运动员、登山者、赛车手、摩托车骑手、越野摩托车骑手、滑雪者、单板滑雪者或其他雪地运动员或水上运动员、跳伞者或任何其他参加体育运动的运动员。其他非运动使用者诸如工业中作业的工人(包括但不限于建筑工人或是处于危险工作环境中的其他工人或人员)同样可受益于本文所述的防护头具以及用于提供防护头具的系统和方法。

图1A示出挠性弹簧头盔或者说是头盔10的实施例的第一透视图，其示出了头盔10的前部12、左侧14和顶部18。头盔10的前面12被示出为设置在图1A的左侧，并且可任选地包括可与头盔10整体地形成为单一模制件的盔沿或盔舌20。

挠性弹簧头盔10可包括一个或多个能量吸收层22，所述一个或多个能量吸收层形成头盔主体24。能量吸收层22可包含足够坚硬和刚性以便在承受冲击时保护使用者的头部并且同时足够柔软和柔性以允许在头盔10中挠曲的材料，或由这种材料形成。如本文所用，挠性是指头盔10或者说是头盔主体24在施加的力F下(无论是压缩力Fc还是拉伸力Ft)或者在经受弯曲力矩时至少物理移动或弯曲。在一个实施例中，头盔10可在碰撞事件或受冲击期间挠曲或弯曲而不破裂或损坏。头盔主体24和能量吸收层22 可包含任何合适的能量吸收材料，诸如但不限于刚性泡沫材料，包括发泡聚苯乙烯(EPS)、发泡聚丙烯(EPP)、发泡聚氨酯(EPTU或EPU)、发泡聚烯烃(EPO)、乙烯基腈(VN)以及被本领域的普通技术人员用来制造防护头盔的任何其他材料。在一些实施例中，头盔主体24可由弹性闭孔泡沫制成，该材料与头盔10的结构组织和几何形状一起实现与具有不同结构组织和几何形状的常规头盔相比更大的挠性和消能。例如，包括刚性泡沫能量吸收层的常规防护头盔通过挤压或以非弹性或非塑形的方式永久变形来有助于能量管理。

相比之下，头盔10可使头盔10以及头盔主体24具有挠性，这种挠性可作为针对头盔选择的刚性泡沫材料以及该头盔的几何形状(包括可形成在头盔主体24内或作为头盔主体的一部分的狭槽、开口、间隙或通道26) 的结果而实现。添加形成为头盔主体24的一部分的狭槽26可使头盔24实现挠曲，由头盔主体24的几何形状所得到的弹簧状结构使得头盔主体24 发生弹性或非塑性变形，从而形成这种挠曲。头盔挠曲可提供多种益处，包括自调整以便更好地贴合于具有独特形貌和大小的头部，以及允许在不挤压或损毁头盔10的情况下进行能量管理。头盔的几何形状细节(包括头盔内的狭槽26的数量和位置)在下文中更详细地论述。

在一些实施例中，头盔主体24可具有单一形式，包括单层单一形式，而不添加设置在头盔主体24上方或周围的外壳。作为另外一种选择，挠性弹簧头盔10可包括可以设置在头盔主体24的外表面28上方或外部的任选外壳，或另外形成为具有这种任选外壳。图1A至图1K中的挠性弹簧头盔的图示出其中头盔10包括内能量吸收层22而无外壳的实施例。然而，在某些情况下，外壳可由柔性或半柔性材料形成，所述柔性或半柔性材料包括塑料，诸如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、芳族聚酰胺纤维、纤维材料 (包括玻璃纤维或碳纤维)，或者也可加入其他合适材料。在某些情况下，可增加具有一个或多个可移动的片段或部分的刚性外壳以适应头盔主体24或能量吸收层22的挠曲或移动。关于通过挠曲来进行的能量管理，挠性弹簧头盔10并非常规桶样柔性头盔，在常规桶样柔性头盔中，通过挠曲来进行的能量管理大体上或基本上通过外壳诸如ABS外壳的挠曲和移动实现。相反，挠性弹簧头盔10的能量管理通过能量吸收泡沫层22的移动和挠曲进行，该能量吸收泡沫层还通过被挤压或塑性变形来提供能量管理。

所述一个或多个能量吸收层22可由单层或单类的材料形成，或由多层材料、多个材料壳层、多个材料薄层或多个材料部分形成，它们具有经选择以有助于实现不同类型的能量管理和抵抗不同类型的冲击的不同属性。能量吸收层22和头盔主体22还可以形成为包含具有不同密度或将成为多密度的多种能量管理材料。例如，能量吸收层22的一个片段可以包括：具有第一密度的第一层或外层、外薄层或外壳层，其将定位成最靠近外表面 28；以及具有第二密度的第二层或内层、内薄层或内壳层，其将定位成比第一层更靠近使用者的头部并离外表面28更远。第一层的密度可大于或小于第二层的密度。作为另外一种选择，能量吸收层22的不同的单独的件或片段可具有与其他单独的件不同的单个密度以形成多密度衬里的一个另选实施例。在某些情况下，能量吸收层22可用于通过模内成型工艺形成头盔主体24。

图1A还示出了头盔主体24可包括穿过头盔主体24或穿过能量吸收层 22形成的多个狭槽、开口、间隙或通道26。因此，狭槽26可以从头盔主体24的外表面28完全穿过能量吸收层22延伸到头盔主体24的与外表面 28相对地形成的内表面29，使得外表面28与内表面29之间的距离限定头盔主体24的厚度T。另外，厚度T可沿垂直于外表面28、内表面29或这两者的方向测量。在某些情况下，头盔的厚度T在整个头盔上可以是恒定的或基本上恒定的，诸如在约10-30毫米(mm)±约10mm的范围内。在其他情况下，头盔主体24的厚度T可跨头盔10有所变化。例如，沿头盔主体24的下边缘40的厚度Te可以渐缩并小于头盔主体24的远离下边缘40 的厚度T。作为非限制性示例，边缘厚度Te可比厚度T小大约三分之一到一半，诸如边缘厚度Te为约10mm，并且头盔厚度T可为约15-10mm。类似地，为考虑到盔沿20的厚度，可使盔沿厚度Tb或者说是头盔24的在盔沿20处的厚度包括额外或增加的厚度。盔沿厚度Tb可以厚于头盔厚度 T，诸如在约30-45mm的范围内，或者厚于另外的厚度，该另外的厚度将延长盔沿宽度Wb和盔沿高度Hb，如图1B和图1H中的示例所示。在某些情况下，盔沿厚度Tb可在约5-15mm±最多5mm的范围内，盔沿高度Hb 可在约10-20mm±最多5mm的范围内，并且盔沿宽度Wb可在约12-18cm ±至多3cm的范围内。

通过形成完全穿过头盔主体24的厚度T的狭槽26，头盔24能够挠曲、弹性变形，并在返回至其原始位置、大小或形状之前通过增大或减小狭槽26的大小来暂时地改变大小、形状或位置中的一者或多者。因此，头盔主体24、甚至由通常视为刚性并且非柔性的材料(诸如泡沫，包括 EPS、EPP和EPO)形成的头盔主体可以具有在冲击期间作为挠性弹簧头盔10的一部分挠曲和变形以通过挠曲吸收能量的能力。包含通常被视为刚性材料的材料(诸如EPS、EPP和EPO)的能量吸收层22的挠曲和变形因此可通过弹性(或非塑性)变形而非通过挤压而造成的塑性(或非弹性)变形来提供能量管理，对于低能量冲击来说尤其如此。随着冲击力和能量增加，挠性弹簧头盔10还可通过先发生的弹性变形和随后的经由在力或能量超过弹性阈值之后发生的挤压而造成的塑形变形两者提供能量管理。因此，像乙烯基腈泡沫的其他“柔性”材料通常具有的弹性变形也可至少部分地因狭槽26的使用和定位而通过更刚性的材料(诸如EPS、EPP、EPO) 来实现。另外，使用更具刚性或非柔性的材料诸如EPS、EPP、EPO作为挠性弹簧头盔10的一部分和头盔主体24的一部分可通过先经由弹性变形提供能量管理并接着经由EPS、EPP、EPO泡沫的更传统的塑形变形或挤压提供额外能量管理来实现两级能量管理，这在使用诸如乙烯基腈泡沫的常规柔性材料的情况下是无法实现的。

图1B示出挠性弹簧头盔10的左侧的侧视图，其中头盔12的前面示出在图1B的左侧处。如上文所指出，形成在头盔主体24中的狭槽26的大小、位置、定位和数量可促成并控制头盔主体24经受的挠曲量。虽然图 1A至图1K示出狭槽26的构型的特定布置的非限制性示例或配置，但是也可设想狭槽26的其他配置，包括不同的数量、大小、形状和取向。在一些实施例中，形成在头盔主体24中的狭槽26不仅可用于头盔挠曲，而且还可用于通风，这可方便空气从头盔主体24的外表面28流通到使用者的头部，从而让使用者感到凉爽。狭槽构型应当允许适当的头盔挠曲和通风两者，同时仍遵守并成功通过相关测试标准，诸如国家测试标准、国际测试标准或这两者，以使头盔10能够得到适当的安全认证。以上考虑在图1A 至图1K所示的头盔10的构型和狭槽26的安置中得到解决。

图1B示出头盔主体24的侧向部诸如头盔10的左侧14可包括多个狭槽或者说是下狭槽26。这多个狭槽26的下狭槽26a可包括在头盔主体24 的下边缘40处的下端44，狭槽26从该下端向上延伸。这多个狭槽26的下狭槽26a可终止于头盔主体24的顶部18处或附近的上端46。连线48可通过连接多于一个下狭槽26a的上端46而形成，以展示出下狭槽26a在头盔主体24上延伸到的高度或水平。下狭槽26a的下端44可与头盔主体24的下边缘40相交，使得下狭槽26a通向头盔主体24的外部，并且可理解为不受约束，由此允许头盔10挠曲。因此，头盔主体24的下边缘40连同下狭槽26a一起形成锯齿状的形状，其沿头盔主体24的下边缘40延伸并且还沿头盔的左侧14朝向头盔10的顶部18向上延伸。

这多个狭槽26的第二部分狭槽或者说是上狭槽26b可从头盔主体24 的顶部18或中线朝向头盔主体24的下边缘40延伸。更具体地讲，上狭槽 26b可包括在头盔主体24的顶部18处或附近的上端50以及在头盔主体24 的下边缘40上方的下端52。与下狭槽26a相对的上狭槽26b可界定或闭合于下端52，并且在上端50或顶部18处打开、连接、不受约束或不太受限，以允许头盔10挠曲或移动。分别如图1H的底视图和图1I的顶视图更详细地示出，多个上狭槽26b可相交以形成具有相交或呈辐射状的狭槽26 的星形形状图案或加号形状图案27，这些狭槽可从头盔主体24的上部或者说是顶部18延伸，以允许头盔主体相对于该头盔的顶部挠曲和弹性变形。因此，相交狭槽26的星形形状27可包括任何数量的点或支腿，包括两个点、三个点、四个点、五个点或更多个点。

从头盔主体24的顶部18起，上狭槽26b的下端52可在连线48下方延伸或者说是定位在其下方。也可将下狭槽26a中的一个或多个设置在两个相邻上狭槽26b之间；并且类似地，也可将上狭槽26b中的一个或多个设置在两个相邻下狭槽26a之间。因此，下狭槽26a和上狭槽26b可交替地布置并且重叠。如图1B所示，在头盔主体24的左侧14处，至少两个下狭槽 26a可从头盔的下边缘40向上延伸，而第三个上狭槽26b可设置在两个下狭槽26a之间，所述上狭槽可从头盔的顶部18向下延伸到连线48的水平面下方。在其他实施例中，图1B所示布置可以反向为，至少两个上狭槽26b 从头盔10的顶部18向下延伸，而第三个下狭槽26a可设置在两个上狭槽 26b之间。

狭槽26的长度或高度Hs可在约5-18厘米(cm)的范围内，或在约7.5- 15.5cm的范围内，并且通常在约10-13cm的范围内，这可允许在下狭槽 26a与上狭槽26b之间形成重叠O，该重叠O在约0-5cm或3-4cm的范围内。在无负荷的情况下或在“静置”时的狭槽宽度Ws可包括在约3-9mm、或约4-8mm、或约5-7mm的范围内的宽度，或约6mm的宽度。重叠O的量以及狭槽26的宽度Ws、高度Hs和数量可增加或减少以根据头盔10的构型、设计和最终应用来调整特定头盔10的柔性。在一些实施例中，狭槽 26诸如下狭槽26a和上狭槽26b在头盔主体24上(包括在头盔的中间或中心水平处)可不具有重叠O。更宽、更高且更多的狭槽26往往会增加头盔主体24的柔性，从而在给定的材料和密度下，只需较少的力就能使头盔主体24变形。或者，更细、更短且更少的狭槽26往往会减少头盔的柔性，从而在给定的材料和密度下，需要较多的力才能使头盔主体24变形。狭槽的交替的向上和向下取向不必遵循固定的模式或方案，或者使上狭槽26b 和下狭槽26a间隔交替即可，如图1B和图1E所示。

由于所述多个下狭槽26a的布置和所述多个上狭槽26b的布置，头盔主体24可包括一个或多个S形或弹簧形状面板54，包括左侧S形或弹簧形状面板54a、右侧S形或弹簧形状面板54b以及后部S形或弹簧形状面板 54c。S形面板54所产生的柔性有助于实现结合图1C和图1D所示出并描述的柔性能量管理。

图1B还示出了下狭槽26a可以在沿着下狭槽26a的高度Hs的一部分处变宽或放大，以形成管开口60。管开口60的大小、形状或构型可以设计为配合地耦接到一段管62，诸如自行车上的像自行车车把之类的一段管，或者耦接到形成自行车架、自行车座、自行车停放架或其他结构的一部分的另一段管62。头盔10的挠曲可使管开口60首先打开或挠曲成大于管62 的大小，接着被设置在管62的周围，并且随后包住管62以将头盔10和管开口60可释放地耦接到管62，如图1K的非限制性示例所示。

图1B还示出了头盔10还可包括牢固地且可释放地将头盔10耦接到使用者的头部的多个条带或者说是固定条带30。条带30可由织物、布料、绳索、绳子或包括尼龙等的任何合适材料制成。条带30可形成为多个条带，诸如用于头盔10的左侧的第一条带32和形成用于头盔的右侧的第二条带 34，其中第一条带32和第二条带34可使用夹、扣件、环、卡扣、钩环扣件或任何其他合适的耦接装置可释放地耦接在一起，以便将条带固定在使用者的头部周围，诸如下巴下方。条带30可使用多个铆钉、螺杆或可由金属、塑料或其他合适材料制成的其他扣紧装置耦接到头盔10，这些铆钉、螺杆或其他扣紧装置可附接到头盔主体24或附接到外壳。在其他情况下，条带30可通过将条带30的部分或端部设置为穿过头盔主体24的能量吸收材料22中的条带开口36来耦接到头盔10。在一些情况下，诸如图1B所示那样，条带开口36可设置在一个或多个狭槽26的相对侧处或周围，这可通过使条带36与头盔主体24共同分担施加到头盔主体24的力来另外地限制或减少头盔主体发生的挠曲量。如图1B所示，条带开口36可放在头盔主体24中，以与狭槽26或其附近位置重合或对准。条带开口36可叉开地形成，或者说是形成在狭槽26的相对侧上，使得条带可穿过两者而到达相对条带开口，并且使得条带30跨过或绕着狭槽26延伸。作为非限制性示例，可将条带开口设置在头盔10的前面12处，靠近头盔佩戴者的太阳穴。类似地，额外条带开口36可置于头盔10的后部38处或附近，包括沿着头盔10的下边缘40放置。

图1C和图1D示出类似于图1B的视图的轮廓图，其示出了挠性头盔 10在各种力被施加到头盔10或者说是头盔主体24时可如何挠曲和变形。图1C示出压缩力Fc，其施加在头盔10的下部的相对侧以闭合或缩窄下狭槽26a的下端44，如点划线或虚线70所示，其示出了闭合的下狭槽26a的定位。同时，压缩力Fc使上狭槽26b的上端50打开或放宽，如点划线或虚线72所示，其示出了打开的上狭槽26b的定位。

类似地，图1D示出拉伸力Ft，其施加在头盔10的下部的相对侧以打开或放宽下狭槽26a的下端44，如点划线或虚线74所示，其示出了打开的下狭槽26a的定位。同时，拉伸力Ft使上狭槽26b的上端50闭合或缩窄，如点划线或虚线76所示，其示出了闭合的上狭槽26b的定位。

相对于图1C和图1D中的虚线70、72、74和76所示的头盔主体24的弹性变形，可至少部分地通过狭槽26的大小、位置或形状中的一者或多者和狭槽26的位置、大小或形状的移动或变化来控制或促成头盔主体24和头盔10的变形。头盔主体24和头盔10的变形可通过用于头盔主体24的材料、头盔主体24的几何形状(包括头盔主体24的厚度)、条带30的位置、大小和数量、以及施加到条带(诸如条带30的横跨狭槽26的部分) 的力的量来控制。头盔主体24和头盔10的变形可通过头盔主体24内包括的增强的量、大小和位置来控制，如结合图2A至图2D更详细地论述。

图1E示出头盔10的右侧16，其为图1B所示的头盔10的左侧14的镜像。图1E示出具有静置的狭槽26的挠性弹簧头盔10，其中狭槽26的位置和大小被设计为使下狭槽26a和上狭槽26b交替定位，使得右侧弹簧形状或者说是S形面板54b可以清楚地被看到。S形面板54b可以形成为蛇形、波状或“S”型图案，其类似于弹簧线圈，其中狭槽的交替构型可使交替或相对的狭槽能够变宽或变窄以促成头盔挠曲。

图1F示出挠性弹簧头盔10的后面38的后视图或背视图。在头盔10 或头盔主体24的后面38上示出的下狭槽26a和上狭槽26b可沿头盔10或头盔主体24的中线CL或靠近于这条中线延伸，并且允许头盔10沿横向于或垂直于图1C和图1D所示的头盔10的从前往后移动的方向在头盔10相对的左侧14与右侧16之间弯曲和挠曲。虽然在图1F中示出头盔10的后面38包括两个下狭槽26a和一个上狭槽26b，但是上狭槽和下狭槽的相对放置也可颠倒为一个下狭槽26a和两个上狭槽26b、或狭槽26的任何其他数量或组合。

图1G示出挠性弹簧头盔10的前面12的前视图。如图1G所示，头盔 10的前部12可没有或基本没有狭槽26，使得无法在头盔10的前面12处实现头盔10的相对移动，并且使得该头盔的前部12不会膨胀或收缩。或者，与在头盔10的后面38中形成的狭槽26类似的狭槽26还可形成于头盔 10或头盔主体24的前面12中，以允许头盔10的前面12因头盔10的相对移动或挠曲而膨胀和收缩。图1G示出其中上狭槽26b之一部分地延伸到头盔10的前面12中的实施例。

图1H示出挠性弹簧头盔10的底视图，其示出了头盔10或头盔主体 24的内表面29。头盔主体24中的狭槽26的间距和定位的非限制性例子相对于头盔10或头盔主体24的顶部18的内表面29和下边缘40的内表面29 示出。在头盔10的顶部18中形成的上狭槽26b可被布置成使得全部上狭槽26b或比全部上狭槽26b少的一部分上狭槽26b可被接合或相交成星形形状图案27。图1H示出其中三个分开狭槽26在头盔10的顶部18的中心部分处或附近相交以形成星形形状27的实施例。如图1H所示，这三个相交上狭槽26b中的第一个可设置在头盔主体24的左侧14上，这三个相交上狭槽26b中的第二个可设置在头盔10的右侧16中，并且这三个相交上狭槽26b中的第三个可沿头盔10的中线CL设置并沿头盔10的后面38延伸。第四个不相交的上狭槽26b可沿头盔10的中线CL设置，并沿头盔10 的顶部18和前面12延伸。一些狭槽26，如第四个不相交的上狭槽26b可完全地容纳在头盔主体24内，使得狭槽26在至少四个侧面上被头盔所界定，并且狭槽26不与头盔10的外边缘相交，且不在头盔10的外边缘处暴露，诸如在头盔10的下边缘40处那样。虽然示出三条相交线，但是也设想了任何数量的相交和不相交的狭槽26作为本发明的部分，并且它们都可用于形成包括星形形状27的上狭槽26。

星形形状27可将头盔主体24分成S形面板54，所述S形面板可包括在狭槽26之间具有近似相等大小和间距的部分。例如，狭槽26可以相等或规则的间隔隔开，或将每个狭槽以恒定度数分开，例如将三个上狭槽26b 各自分开120度或将四个上狭槽26b各自分开约90度，无论是否所有上狭槽26b相交形成星形形状27都是如此。如本文所用，近似度数可以包括± 20度或更小、±10度或更小或±5度或更小的偏差。或者，上狭槽26b可将 S形面板分成不同大小的部分，使得狭槽26以不同或不规则的间隔隔开，诸如将每个狭槽以可变度数分开，例如，将三个狭槽中的每一个分开160 度、100度和100度，但是也可使用任何数量的狭槽和任何度数。

作为非限制性例子，图1H示出具有三个相交的上狭槽26b的星形形状 27、以及划分头盔10的顶部18的第四个不相交的上狭槽26b。在头盔主体 24中可形成有相同或不同数量的下狭槽26a和上狭槽26b。如图1A至图 1K的实施例中所示，下狭槽26a的数量可不同于上狭槽26b的数量，诸如分别为六个狭槽和四个狭槽，但是也可使用其他数量的狭槽26。

因此，狭槽26的静置宽度Ws在力F被施加到头盔10时变化(如关于图1C和图1D所示并论述)还将影响图1H所示狭槽26的宽度Ws。因此，形成星形27的上狭槽26b的宽度Ws还可随着力F被施加到头盔10或头盔主体24而增大或减小。力F可使头盔主体24发生弹性变形，使得头盔主体24的下边缘40可移动到一起以使上狭槽26b在头盔10的顶部18处的宽度Ws增大。或者，力F可使头盔主体24的下边缘40弹性变形或移动以分开，来使上狭槽26b在头盔10的顶部18处的宽度Ws减小，使得星形 27的中心的大小可随下边缘40的各部分分开而减小。在力F足够的情况下，可使狭槽26聚到一起以使得狭槽26的相对侧在狭槽26的至少一部分处接触并使宽度Ws减小至0。通过允许S形面板54的分开部分间出现挠曲，来自施加到头盔的冲击或力F的能量可通过头盔主体24的S形面板54 的移动或弹性变形来管理和吸收，而不会压坏或压塌能量吸收层22。另外，在头盔挠曲时，可通过挠曲使头盔主体24(包括内表面29，并且还包括S形面板54的形状、形式或轮廓中的一者或多者)弹性变形以更好地匹配使用者头部的形状、形式或轮廓，从而实现头盔10的更好的贴合性。

图1I示出挠性弹簧头盔10的实施例的顶视图。图1I示出头盔10的顶部18的外表面28，这与图1H所示的底视图相反。图1I还示出了相交以形成星形形状27的一部分上狭槽26b以及在头盔10的前部12和顶部18中形成的额外上狭槽26b，这个额外上狭槽既不与星形形状27相交也不延伸到头盔主体24的下边缘40。从头盔10的下边缘40向上延伸的下狭槽26a也是可见的。

图1J和图1K示出自行车用卡扣或管开口60的额外特征。图1J示出头盔10的一部分的近距离轮廓视图，该部分包围了之前图1E所示的自行车用卡扣60。如图所示，自行车用卡扣60可形成为放大开口或圆形切口，其设置在形成于头盔主体24内的狭槽26中的一个或多个内或覆盖于其上。

自行车用卡扣60的直径或宽度D可等于或略小于自行车的一部分(诸如用作自行车架一部分的一段自行车管、车把或自行车的其他部分)的直径或宽度。由于自行车用卡扣60形成到、联接到或通向一个或多个狭槽 26，头盔主体24的挠曲以及狭槽26的对应大小变化可允许自行车用卡扣 60的直径D增大，使得自行车用卡扣60的相对边缘可绕自行车的一部分移动，并且接着部分或完全地不挠曲或松弛，以接触设置在自行车用卡扣 60内的自行车的该部分、管或把手或向其施加一些压力。因此，可将头盔 10卡扣到自行车上，以便在不使用时存放或保存头盔10。例如，骑车者可能希望停下休息，并且期望将头盔10留在自行车上，直到骑车者在短暂休息或前往饮水、上洗手间、送货或执行任何其他任务后返回。在此类情况下，骑车者可将头盔10从其头部移除，使用自行车用卡扣60暂时地将头盔10卡扣在自行车上进行存放，然后在骑车者准备带回头盔10并且继续骑车时从自行车上解开头盔10。

图1J示出自行车用卡扣60包括与左侧自行车用卡扣60相对的右侧自行车用卡扣60的情况。相对的自行车用卡扣60可具有相同的大小和形状或具有不同的大小或形状。通过形成彼此对准的多个自行车用卡扣60，头盔10可在头盔的相对侧处可拆卸地附接到自行车的一部分，以便实现更牢固的贴合。虽然左侧14和右侧16用作多个自行车用卡扣60的相对侧，但是也可使用任何的相对侧，包括头盔10的前面12和后面38。或者，可以使用单个自行车用卡扣60将头盔10可拆卸地附接到自行车、管、把手或其他合适结构。

图1K示出挠性弹簧头盔10的实施例的透视图，该挠性弹簧头盔使用至少一个自行车用卡扣60可拆卸地附接到自行车的把手62或部分。当头盔10的自然或者说是松弛状态包括的自行车用卡扣60的直径D略小于头盔10所附接到的管62时，自行车用卡扣60就向管62或自行车的一部分施加压力，以便将头盔10可拆卸地联接到管62。通向自行车用卡扣60的入口或开口64可沿头盔10的下边缘40形成于自行车用卡扣60的下边缘处，以允许管62进入自行车用卡扣60。处于松弛状态的开口64的宽度可小于管62的宽度，以防止管62从开口64滑出或脱落。

当形成如上所述头盔10时，由于头盔主体24中的狭槽26连同为能量吸收层22使用刚性泡沫而造成的头盔10中的挠曲或移动的动态范围可向头盔10中引入动态薄弱区域，这些动态薄弱区域在冲击时或在碰撞事件中断裂的可能性更大。头盔10中的动态薄弱区域往往在头盔主体24内的狭槽26的端部或末端处或其周围，诸如在下狭槽26a的上端46和上狭槽26b 的下端52上方或周围。如本文所用，在狭槽26的端部周围可以包括在狭槽26的端部的0-3cm、0-2cm或0-1cm内的区域或点。为了克服由于在头盔10中引入狭槽26而造成的动态薄弱部并且不牺牲所需柔性，可以在头盔10中添加环带或增强带90。

图2A至图2D示出环带90的非限制性实施例。环带90可由有机材料或无机材料制成，包括塑料、聚合物、陶瓷、金属、金属合金、碳纤维、玻璃纤维或任何其他纤维，或者形成为带、束带、条带、带状织物、架子、纺织品、网眼织物、网状物或可用此类材料、比例和尺寸形成为柔性、半刚性或刚性的织物的任何其他合适材料。在一些实施例中，环带可由Zytrel(St801)、玻璃填充尼龙制成，并且可包括抛光纹理。在某些情况下，环带90可使用塑料注塑成型来形成。环带90可在模制头盔主体24期间包括在头盔主体24内，使得环带90被模内成型并一体形成为挠性弹簧头盔10的一部分。通过将环带90设置在头盔主体24内，可减少或消除挠性头盔10的薄弱部，包括因在头盔主体24中引入狭槽26而造成的动态薄弱部。

图2A示出环带90的前视图，环带90包括各种环带突片100、锯齿状物106和突角108，它们可被构造成将环带90结合在头盔主体24内并与之结合，以及在头盔主体24内并相对于狭槽26的位置沿循所需轮廓，使得环带90不被狭槽26暴露，但是仍保持被头盔主体24完全地包裹或覆盖。或者，环带90的边缘可为沿头盔主体24的表面(诸如在外表面28处、在内表面29处、或沿狭槽26)齐平、共面或部分暴露的。虽然图2A示出了环带90已形成为单一件或一体形成件的实施例，但是环带90也可以由一个或多个分立的件形成，这些分立的件可通过连接器、条带、绳索、织带、线材、带状织物、框架、柔性防滚架或其他可由塑料、金属、纺织品、纤维或其他合适材料制成的合适装置联接或接合在一起。在任一情况下，环带90都可以在模制泡沫头盔主体24期间进行模内成型。在其他情况下，环带90可被设置成邻近内表面29，并且与头盔10的头盔主体24分开、分立或在其外。

环带90可包括多个环带突片100，这些环带突片可形成为环带90的平坦部分或放大部分，使得环带突片100大于环带90的带部102。可将环带突片100与环带90一体形成，或者在其他情况下，这些环带突片可为分离或分立部分或结构，它们随后联接或附接到环带90的带部102。所述一个或多个环带突片100可包括前部环带突片100a、后部环带突片100b、右侧环带突片100c和左侧环带突片100d，它们可绕环带90的周向设置。环带突片100可为头盔主体24的薄弱区提供结构增强，并且可任选地包括凹口 101，这些凹口可与狭槽26对准并包围狭槽26的端部以增强头盔主体24，并防止或减少头盔主体24发生断裂、撕裂或损坏。

环带90还可以形成有脊部、突片或锯齿状物106，它们沿环带90的带部102的上侧面和下侧面或表面设置以提供增加的表面积，并且增强环带 90与头盔主体24的互锁，以防止环带90与头盔主体24之间的滑动或相对移动。

环带90还可形成有突角或弯头108，这允许环带被引导围绕头盔主体 24中的狭槽26，并且将与头盔10中的薄弱区对准来在所需位置提供增强。环带90的总体宽度Wh可小于头盔主体24的相对外表面28之间的宽度，并且还可大于头盔主体24的相对内表面29之间的宽度，使得环带90 容纳在头盔主体24内。在某些情况下，环带90的宽度Wh可在15cm至 20cm的范围内，或约18.7cm。

图2B示出从环带90上方截取的环带90的顶视图或平面图，如图2A 中的剖面线2B所指出的那样。因此，图2B的平面图垂直于图2A的视图。图2B示出下述环带90的各种特征的额外细节。另外，图2B示出在环带90上添加突片110可使环带90的宽度Wh增大，并且还可在向其中注入能量吸收材料22以形成头盔主体24的模具的表面之间提供平衡。该环带的示出为在图2B右侧上位于圆剖面线2C内的部分在图2C中更详细地示出。虽然环带90可基本上或完全地包括在头盔主体24内并且藏在头盔主体24内而无法看见，但是在其他情况下，环带90可在头盔主体24的能量吸收层22外联接到头盔主体。

图2C和图2D从不同视角示出环带90的另外细节。图2C示出环带90 的用图2B所示圆剖面线2C标识出的部分或片段的近距离透视图。图2C 还示出左环带突片100d、锯齿状物106和突片110的额外细节。图2D示出环带90的侧视图或轮廓视图，其分别垂直于图2A的前视图和图2B的平面图。图2D示出多个突角108，这些突角可被添加作为环带90的一部分，以允许环带90与头盔主体24的狭槽26之间的所需相互作用。

图3A和图3B示出结合在图1A至图1K的头盔主体24内的图2A至图 2D所示环带90的非限制性实例，其中头盔主体24的外壳被制成透明的，以展示出环带90。更具体地讲，图3A示出头盔10的前面12和设置在头盔10内的环带90的前面92的前视图。图3B示出头盔10的右侧16和在头盔10内的环带90的右侧96的侧视图。

图3B还示出了添加滑带或者说是条带114，所述滑带或者说是条带可联接到环带90相对的右侧96和左侧98，同时延伸穿过头盔10的顶部 18，以便被安置在头盔佩戴者头部的冠部处或上方。虽然在图3B中示出了单条滑带114，但是不止一条或者说是多条滑带114可与环带90联接或一体形成，并且彼此联接或一体形成。就像环带90那样，可将所述一条或多条滑带114包括到头盔主体24的能量吸收材料22内，以增强和加强头盔 10以及头盔10内的一个或多个薄弱区域，这些薄弱区域在添加环带90和滑带114前就可能存在并且是由于为了提供柔性而在能量吸收材料22中形成狭槽26所造成的。滑带114可由与环带90的材料类似或相同的材料形成，并且可采用与所述环带的形成方式类似或相同的方式形成。在其他实施例中，滑带114的部分(包括整个滑带114)可由与环带90的材料不同的材料形成，并且可形成为与所述环带的几何形状不同的几何形状。在一些实施例中，滑带114可联接在环带90的环带突片100处或附近，诸如在右侧环带突片100c和左侧环带突片100d处。

在上述实例、实施例和具体实施参考例子中，本领域普通技术人员应当理解，可将其他头盔和制造装置和实例与所提供的头盔和制造装置和实例进行混用或替代，所述头盔和制造装置和实例实质上被提供为与可利用的方法、系统或具体实施的预期操作一致的任何部件。相应地，例如尽管可公开特定部件例子，但是这样的部件可以包括任何形状、大小、样式、类型、型号、版本、类别、等级、测量值、浓度、材料、重量、数量和/或与具体实施的预期目的、方法和/或系统一致的类似特征。

在以上描述提到柔性头盔的具体实施例的地方，显而易见的是，可在不背离其精神的前提下做出许多修改，并且这些实施例和具体实施也可应用于其他用具技术和装备技术。因此，本发明所公开的主题旨在涵盖落入本发明的精神和范围以及本领域普通技术人员知识内的所有此类更改形式、修改形式和变型形式。因此，无论从哪个方面来看，都应将目前所公开的实施例视为示例性的而非限制性的。

Claims (20)

1.一种头盔，包括：

由能量吸收泡沫材料形成的头盔主体，所述头盔主体包括外表面和与所述外表面相对的内表面；

形成于所述头盔主体中的多个下狭槽，所述多个下狭槽从所述外表面完全穿过所述头盔主体延伸到所述内表面，所述多个下狭槽在所述头盔主体的下边缘处开口；

形成于所述头盔主体中的多个上狭槽，所述多个上狭槽从所述外表面完全穿过所述头盔主体延伸到所述内表面，其中，所述多个上狭槽与所述多个下狭槽分开且不与所述多个下狭槽相交，并且所述多个上狭槽在所述头盔主体的顶部彼此相交以形成星形形状；

所述头盔主体的包括波状形式的S形面板，所述波状形式是因所述多个下狭槽和所述多个上狭槽的交替且重叠的定位而形成的；以及

增强环带，所述增强环带被设置在所述头盔主体内以增强所述头盔主体中的因所述多个下狭槽和所述多个上狭槽而造成的薄弱区域。

2.根据权利要求1所述的头盔，其中所述多个下狭槽和所述多个上狭槽的所述重叠的定位包括上狭槽越过形成于两个下狭槽的上端之间的连线，越过距离的范围在2-5厘米(cm)内。

3.根据权利要求2所述的头盔，其中所述能量吸收泡沫材料包括EPS、EPP、EPTU或EPO。

4.根据权利要求3所述的头盔，其中所述头盔被构造成使得施加到所述头盔的在22-66牛顿范围内的力将使所述多个上狭槽之一或所述多个下狭槽之一的宽度减小大于或等于5毫米(mm)的距离。

5.根据权利要求1所述的头盔，其中所述头盔的侧部总共包括至少三个狭槽。

6.根据权利要求5所述的头盔，其中所述多个上狭槽中的至少一者或所述多个下狭槽中的至少一者包括在7.5-15.5厘米(cm)范围内的高度Hs。

7.根据权利要求1所述的头盔，其中所述增强环带具有环形形状，并且设置在所述S形面板内，而不被所述多个下狭槽或所述多个上狭槽暴露。

8.一种头盔，包括：

由能量吸收泡沫材料形成的头盔主体，所述头盔主体包括外表面和与所述外表面相对的内表面；

形成于所述头盔主体中的多个下狭槽，所述多个下狭槽从所述外表面完全穿过所述头盔主体延伸到所述内表面，所述多个下狭槽在所述头盔主体的下边缘处开口；

形成于所述头盔主体中的多个上狭槽，所述多个上狭槽从所述外表面完全穿过所述头盔主体延伸到所述内表面，其中，所述多个上狭槽与所述多个下狭槽分开且不与所述多个下狭槽相交，并且所述多个上狭槽在所述头盔主体的顶部彼此相交；以及

所述头盔主体的包括波状形式的S形面板，所述波状形式是因所述多个下狭槽和所述多个上狭槽的交替且重叠的定位而形成的。

9.根据权利要求8所述的头盔，还包括：条带，所述条带被设置成在所述多个下狭槽的相对侧处穿过所述头盔主体中的开口。

10.根据权利要求8所述的头盔，其中所述头盔由单一头盔主体形成，而不具有设置在所述头盔主体上方的外壳。

11.根据权利要求10所述的头盔，还包括：自行车用卡扣，所述自行车用卡扣设置在所述头盔主体内，并且从所述外表面延伸到所述内表面。

12.根据权利要求10所述的头盔，其中所述能量吸收泡沫材料包括EPS、EPP、EPTU或EPO。

13.根据权利要求12所述的头盔，其中所述多个下狭槽和所述多个上狭槽的所述重叠的定位包括上狭槽越过形成于两个下狭槽的上端之间的连线，越过距离的范围在2-5厘米(cm)内。

14.根据权利要求13所述的头盔，还包括：环形形状环带，所述环形形状环带被模内成型在所述头盔主体的所述S形面板内，而不被所述多个下狭槽或所述多个上狭槽暴露。

15.一种头盔，包括：

由能量吸收泡沫材料形成的头盔主体，所述头盔主体包括外表面和与所述外表面相对的内表面；

形成于所述头盔主体中的多个下狭槽，所述多个下狭槽从所述外表面完全穿过所述头盔主体延伸到所述内表面，所述多个下狭槽在所述头盔主体的下边缘处开口；以及

形成于所述头盔主体中的多个上狭槽，所述多个上狭槽从所述外表面完全穿过所述头盔主体延伸到所述内表面，其中，所述多个上狭槽与所述多个下狭槽分开且不与所述多个下狭槽相交，并且所述多个上狭槽在所述头盔主体的顶部彼此相交。

16.根据权利要求15所述的头盔，还包括：条带，所述条带被设置成在所述多个下狭槽的相对侧处穿过所述头盔主体中的开口。

17.根据权利要求15所述的头盔，其中所述头盔形成为不具有设置在所述头盔主体上方的外壳。

18.根据权利要求17所述的头盔，其中所述能量吸收泡沫材料包括EPS、EPP、EPTU或EPO。

19.根据权利要求18所述的头盔，其中所述多个下狭槽和所述多个上狭槽形成为具有交替且重叠的定位，所述多个下狭槽和所述多个上狭槽的所述重叠的定位包括上狭槽越过形成于两个下狭槽的上端之间的连线，越过距离的范围在2-5厘米(cm)内。

20.根据权利要求19所述的头盔，还包括：所述头盔主体的包括波状形式的S形面板，所述波状形式是因所述多个下狭槽和所述多个上狭槽的交替且重叠的定位而形成的；以及环形形状环带，所述环形形状环带被模内成型在所述头盔主体的所述S形面板内，而不被所述多个下狭槽或所述多个上狭槽暴露。