CN106605992B - 一体成型安全头盔结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种一体成型安全头盔结构，包括一帽壳或壳体、包覆在壳体内的主发泡填充体和结构体的组合；该壳体、结构体与主发泡填充体的组合界面处设有几何形阵列组织结构。制造时，配合模具或成型模块及固态发泡技术，使该主发泡填充体一体成型的联结壳体、结构体和几何形阵列组织结构，而形成紧密坚实的多层次强化复合型态；在提高整体结构强度的条件下，获得节省材料、重量轻、安全性高和制作简易等优点。

Description

一体成型安全头盔结构

技术领域

本发明涉及一种一体成型安全头盔结构；特别是指一种应用缓冲发泡填充体结合壳体和结构体的组合设计，以复合成型一整体强化结构，使整体安全头盔能制造得更为轻便且具有高安全性的技术手段。

背景技术

应用一塑胶壳体配合一发泡材料加热形成的耐冲击填充体，以及使该塑胶壳体紧密包覆粘合发泡填充体，而完成一安全头盔或安全帽结构，系已为现有技艺。例如，图1、图2提供了典型的实施例。

一个有关这类安全头盔在结构设计和安全性方面的课题是，应用胶壳A包覆一(EPS)低密度发泡填充体B1，再于低密度发泡填充体B1内面复合一高密度发泡填充体B2；所述头盔主要系以外部胶壳A来抵抗尖锐物初始的冲击刺穿力量，同时对该低密度发泡填充体B1提供外围聚合力，使低密度发泡填充体B1提供较柔软而高收缩性的作用，来分散和传递冲击力量，进而让材料特性较硬脆的高密度发泡填充体B2在该强大外力冲击被散解后，能提供足够的支撑强度承受该外部冲击力，避免最内层的高密度发泡填充体B2产生破裂而丧失保护效果。

可了解的是，该高密度发泡填充体B2位于最接近配戴者头部的位置，如果为了提高该高密度发泡填充体B2的支撑强度和保护效果，而增加其密度，会造成配戴的不舒适感。

因此，现阶段通常采用了图1显示的方式，以加强外部胶壳A厚度的型态，来增加它的外围聚合力，以确保在发泡填充体(B1或B2)不会被过度加大厚度而影响头盔体积的条件下，可提供足够能力，来分散、传递和乘载外部冲击力。不过就像那些熟习此技艺的人所知悉，增加胶壳厚度不仅提高材料成本，也会增加整个帽体重量和配戴的负担、不舒适感。

为了改善所述情形，图2揭示了一个可行的实施例；在胶壳A和发泡填充体B之间设置一乙烯醋酸乙烯酯共聚合塑胶原料(或称EVA)制成的软性吸震材块状物C，使胶壳A和发泡填充体B之间界定出一可吸震的缓冲空间D。所述空间D凭借该块状物C提供一个辅助的吸震和缓冲作用，保护发泡填充体B，避免外部冲击力直接到达发泡填充体B，破坏发泡填充体B的缓冲、分散、传递作用。

可了解的是，图2揭示的实施例必须应用人工粘合或分层组合胶壳A、发泡填充体B和块状物C，不仅材料、制作成本较高，也较费时，无法加速制造工程；并且，该块状物C和胶壳A、发泡填充体B的粘合位置容易因人为误差，而影响发泡填充体B的缓冲、分散、传递效果；而这种情形并不是我们所期望的。

代表性的来说，这些参考资料显示了有关现有安全头盔在结构和制造方面的设计技艺；它们也反映出这些头盔或胶壳和内部结构体的组合结构，在测试试验和实际使用的情形中，所存在的一些问题。如果重行设计考量该外部头盔或胶壳与发泡材料填充体的内部组合结构，使它的结构强度可以大幅提升，而能进一步在设计上符合制作精简及高安全性的条件下，使其构造不同于现有者，而提供一全面性地防护及支撑能力，将可改变它对于外部冲击力(或外部作用力)的传递分散型态，而有效改善旧法的缺失。

例如，考量使现有结构无法将外部各类型冲击力量，有效的经由内部结构体(或发泡填充体)分散传递至整个帽体的各个区域，让该结构体的各个部分均能平均负载各类型冲击力量的情形，获得明显的改善。

因此，必须提供一个多层次组织的头盔结构设计，使所述头盔结构具备有负载外部冲击力量的效果下，使头盔最外层结构的发泡密度小于中间层结构，而具备较佳的溃陷分散作用，使中间层结构具有足够的结构强度或硬度，承载和抵抗上述已被分散的冲击力量直接朝头盔内部传递；并且考量使头盔最内层结构在具有足够强度的作用下，使它的密度小于中间层结构的密度，用以提供进一步分散、传递和吸收该冲击力量的作用，又达到改善和降低配戴者不舒适感的效果。

在较佳的考量中，使该固态发泡颗粒或材料的发泡密度，从最外层结构和最内层结构的区域，朝中间层结构的区域逐渐增加。以及，进一步使该安全头盔的组合结构在各方向或区域上具有较现有技艺更高的结构强度，以便于全面性地承载外部冲击或侧向冲击压力；并且，在符合该高安全性的条件下，使头盔具有大幅度轻量化设计的结构型态，将可增加整体的可应用范围。而这些课题在上述的参考资料中均未被教示或具体揭示。

发明内容

爰是，本发明的主要目的即在于提供一种一体成型安全头盔结构，解决现有技术中存在的上述技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种一体成型安全头盔结构，其特征在于：包括壳体、包覆在壳体内的主发泡填充体和结构体；主发泡填充体位于壳体和结构体之间的区域；

壳体有一内面，内面设有几何形阵列组织结构；壳体的几何形阵列组织结构是从壳体内面突出的型态，具有复数个彼此连接的壁，而共同界定出复数个立体网目；

结构体也设有几何形阵列组织结构，结构体的几何形阵列组织结构具有复数个彼此连接的壁，而共同界定出复数个立体网目；

位于壳体几何形阵列组织结构的立体网目内的发泡材料发泡形成第一副发泡填充体，并且联结该主发泡填充体；

位于结构体几何形阵列组织结构的立体网目内的发泡材料发泡形成第二副发泡填充体，并且联结该主发泡填充体；

壳体、第一副发泡填充体发、结构体、第二副发泡填充体和主发泡填充体共同形成一整体状态的总成。

所述的一体成型安全头盔结构，其中：该壳体的立体网目、结构体的立体网目分别成三角形轮廓、六角形轮廓、其它多角形轮廓和圆形轮廓的其中之一；以及

结构体位于该总成最内层的位置和结构体被主发泡填充体包覆的其中之一。

所述的一体成型安全头盔结构，其中：该主发泡填充体的密度大于第二副发泡填充体的密度，第二副发泡填充体的密度大于第一副发泡填充体的密度。

所述的一体成型安全头盔结构，其中：该壳体立体网目的深度大于结构体立体网目的深度。

所述的一体成型安全头盔结构，其中：从壳体几何形阵列组织结构和结构体几何形阵列组织结构的区域到该主发泡填充体的区域的发泡材料的密度都是递增的；该发泡材料是固态发泡颗粒。

所述的一体成型安全头盔结构，其中：从壳体几何形阵列组织结构和结构体几何形阵列组织结构的区域到该主发泡填充体的区域的发泡材料的密度都是递增的；该发泡材料是固态发泡颗粒。

所述的一体成型安全头盔结构，其中：该结构体形成一半球面体的帽形轮廓，结构体的底部连接形成一环状副区；

副区能够包覆结合主发泡填充体的底部。

所述的一体成型安全头盔结构，其中：该副区设置有嵌槽，该嵌槽拘留固定壳体的底边；以及

副区内边和主发泡填充体之间，形成有一凹槽。

所述的一体成型安全头盔结构，其中：该主发泡填充体、第一副发泡填充体和第二副发泡填充体是固体发泡粒加热膨胀而成。

所述的一体成型安全头盔结构，其中：该主发泡填充体、第一副发泡填充体和第二副发泡填充体是固体发泡粒加热膨胀而成。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：

本发明提供的一体成型安全头盔结构，包括一帽壳或壳体、包覆在壳体内的主发泡填充体和结构体的组合；该壳体、结构体与主发泡填充体的组合界面处设有几何形阵列组织结构。制造时，配合模具或成型模块及固态发泡技术，使该主发泡填充体一体成型的联结壳体、结构体和几何形阵列组织结构，而形成紧密坚实的多层次强化复合型态；在提高整体结构强度的条件下，获得节省材料、重量轻、安全性高和制作简易等优点。

本发明的一体成型安全头盔结构，壳体内面形成几何形阵列组织结构，朝向结构体的几何形阵列组织结构。以及，该主发泡填充体包覆或键结该壳体和结构体的几何形阵列组织结构，而形成一整体强化结构；在明显提高整体承受不同型态冲击能力和安全性的条件下，进一步大幅薄化外部胶壳的厚度，达到降低整体重量的作用，及改善旧法人工粘合作业，增加作业误差和麻烦、成本等情形。

上述的键结是指主发泡填充体结合壳体、结构体；或主发泡填充体穿过或填充连结壳体几何形阵列组织结构和结构体的几何形阵列组织结构。

根据本发明的一体成型安全头盔结构，该壳体、结构体的几何形阵列组织结构具有复数个彼此连接的多角形轮廓立体网目(例如，三角形立体网目、六角形立体网目的蜂巢结构、或圆形立体网目)的组织型态，提供固态发泡颗粒或材料在所述的这些立体网目内，逐渐发泡填满、键结或联结壳体、结构体和主发泡填充体，用以构成一整体型态的冲击吸收结构。并且，使主发泡填充体的密度大于结构体几何形阵列组织结构内的发泡缓冲材料的密度，结构体几何形阵列组织结构内的发泡缓冲材料的密度大于壳体几何形阵列组织结构内的发泡缓冲材料的密度。也就是说，该壳体、主发泡填充体和结构体共同建立了一个多重缓冲、吸收和平均分散传递外部冲击力量的机制。

在较佳的实施例中，壳体几何形阵列组织结构和结构体几何形阵列组织结构，会在发泡阶段限制固态发泡颗粒或材料的可膨胀空间，进而影响在上述组织结构中的发泡分布密度，使固态发泡颗粒或材料的发泡密度，分别从壳体几何形阵列组织结构和结构体几何形阵列组织结构的区域，朝该主发泡填充体的区域递增。上述从头盔总成的外、内层结构朝中间层结构形成的发泡密度变化，有助于头盔总成建立该多重缓冲、吸收和平均分散传递外部冲击力量的作用。

附图说明

图1是现有安全头盔的结构示意图；显示了壳体和主发泡填充体的结构配合情形。

图2是另一现有安全头盔的结构示意图；描绘了壳体、块状物和主发泡填充体的结构配合情形。

图3是本发明的立体结构剖视示意图；显示了壳体、主发泡填充体和结构体的结构配合情形。

图4是图3的平面结构示意图；描绘了壳体几何形阵列组织结构、主发泡填充体和结构体几何形阵列组织结构的结构配合情形。

图5是图4的局部结构放大示意图；显示了壳体几何形阵列组织结构内部、主发泡填充体和结构体几何形阵列组织结构内部形成不同结构密度的情形。

图6是本发明的一修正实施例结构示意图；描绘了主发泡填充体包覆结构体的结构情形。

附图标记说明：10-壳体；11-内面；12、32-几何形阵列组织结构；13、33-壁；14、34-立体网目；15-底边；20-主发泡填充体；21-第一副发泡填充体；22-第二副发泡填充体；23-底部；30-结构体；35-副区；36-嵌槽；37-凹槽；40-扣带或扣具；100-总成；A-胶壳；B-发泡填充体；C-块状物；D-空间。

具体实施方式

请参阅图3、图4及图5，本发明的一体成型安全头盔结构，选择一提供运动配戴的安全头盔的实施例说明；该安全头盔也可以是工程头盔、登山头盔、马帽或骑乘自行车、机车、滑雪……等时配戴的半罩式或全罩式安全帽型态。包括一壳体10、缓冲发泡材料形成的主发泡填充体20和一结构体30的组合。壳体10可选择塑胶材料制成，具有一内面11；缓冲发泡材料形成固体发泡粒的型态，配合模具或成型模块(图未显示)加热，使固体发泡粒膨胀联结成主发泡填充体20，并且结合壳体10和结构体30，而一体成型的形成壳体10包覆主发泡填充体20和结构体30的整体复合型态(或称总成100)。

图中显示了壳体内面11设有几何形阵列组织结构12。几何形阵列组织结构12是从壳体内面11突出朝向结构体30的型态，具有复数个彼此连接的壁13，而共同界定出复数个多角形轮廓的立体网目14。所述多角形轮廓的立体网目14可形成三角形立体网目、六角形立体网目的蜂巢结构、或圆形立体网目的组织型态，提供发泡缓冲材料进入所述的这些立体网目14内发泡填充，形成发泡填充体(或称第一副发泡填充体21)，键结或联结壳体10、结构体30，用以构成一整体的冲击吸收结构。

在所采用的实施例中，结构体30选择塑胶或其他类似具有高弹性的材料，以形成一接近半球面体的帽形轮廓的组织型态。结构体30也设有几何形阵列组织结构32，结构体30的几何形阵列组织结构32具有复数个彼此连接的壁33，而共同界定出复数个多角形轮廓的立体网目34。所述多角形轮廓的立体网目34可形成三角形立体网目、六角形立体网目的蜂巢结构、或圆形立体网目的组织型态，提供发泡缓冲材料进入所述的这些立体网目34内发泡填充，形成发泡填充体(或称第二副发泡填充体22)，键结或联结壳体10、结构体30。

图3、图4及图5显示结构体30的几何形阵列组织结构32是朝向壳体几何形阵列组织结构12的方向。也就是说，壳体几何形阵列组织结构12的立体网目14是相对着结构体几何形阵列组织结构32的立体网目34的方向。

图中也显示了壳体几何形阵列组织结构12的壁13的高度(或壳体立体网目14的深度)大于结构体几何形阵列组织结构32的壁33的高度(或结构体立体网目34的深度)。使主发泡填充体20的密度大于结构体立体网目34内的发泡缓冲材料(即，第二副发泡填充体22)的密度，结构体立体网目34内的发泡缓冲材料(即，第二副发泡填充体22)的密度大于壳体立体网目14内的发泡缓冲材料(即，第一副发泡填充体21)的密度。也就是说，该壳体10、主发泡填充体20和结构体30共同建立了一个多重缓冲、吸收和平均分散传递外部冲击力量的机制。

图4、图5特别描绘了在较佳的实施例中，壳体几何形阵列组织结构12和结构体几何形阵列组织结构32，会在发泡阶段限制固态发泡颗粒或材料的可膨胀空间，进而影响在上述组织结构(12、32)中的发泡分布密度，使固态发泡颗粒或材料的发泡密度，分别从壳体几何形阵列组织结构12和结构体几何形阵列组织结构32的区域，朝该主发泡填充体20的区域递增。所述从头盔总成100的外、内层结构朝中间层结构形成的发泡密度递增变化，有助于总成100由外而内建立该多重且递增加强的缓冲、吸收和平均分散传递外部冲击力量的作用。

可了解的是，除了上述几何形阵列组织结构12、32的壁13、33的高度(或立体网目14、34的深度)会影响密度的大小之外，壁12、32的数量和立体网目14、34的尺寸规格也会改变该发泡缓冲材料(即，第一副发泡填充体21、第二副发泡填充体22)在立体网目14、34内的密度。

详细而言，该总成100受到外部力量撞击(包括总成100侧边或周边区域)时，该壳体10、壳体几何形阵列组织结构12结合立体网目14内的第一副发泡填充体21可直接抵抗和降低该外来的冲击力量；并且，配合结构体30、结构体几何形阵列组织结构32、结构体立体网目34、第二副发泡填充体22和主发泡填充体20形成紧密的包覆复合结构，不仅大幅增加了各发泡颗粒边界间的结合力量，并能改变外部冲击力量的传递型态，降低现有缓冲发泡材料分解破裂的情形。

也就是说，该外部冲击力量可直接经该壳体几何形阵列组织结构12、第一副发泡填充体21、主发泡填充体20和结构体几何形阵列结构组织结构32、第二副发泡填充体22，全面被分散传递到整个总成的各个区域，使总成的各个部份平均负载该外部冲击力量的分力，降低总成受集中力量而产生破坏的可能性。

相较于旧法而言，上述总成100的结构强化特性，不仅可承受更大的钝式冲击力；并且，该壳体几何形阵列组织结构12、结构体几何形阵列组织结构32直接增强了所述的这些发泡颗粒的边界结合力，使整体承受尖锐型冲击的能力被明显增加。因此，用以负载冲击力的发泡材料、外部胶壳等的用量或厚度将容许被减小，而大幅降低了整个头盔总成100的体积和重量，明显减轻了配戴者的负担。

这是因为，该壳体几何形阵列组织结构12、结构体30和结构体几何形阵列组织结构32增加了缓冲发泡材料(或主发泡填充体20)整体的结构强度，已能充份负载外部不同型态和更大的正向(来自头盔总成100顶部)或侧向(来自头盔总成100侧面)的冲击及压迫外力，使得现有用以产生加强或抵抗作用的附加材料能被减少、变薄或撤除。

图3、图4及图5也显示了该结构体30的底部形成一环状型态的副区35；副区35是一具有U形断面的结构，用以辅助增加结构体30建立的支撑作用和结构强度。以及，结构体30具有副区35的结构，也有助于结构体30安置在成型模块内的固定或定位作用。

须加以说明的是，该结构体30的底部连接形成环状副区35的组织型态，可增加整个一体成型的结构体30的结构强度；并且，建立较佳的动力传递和外力承载作用。特别是，该结构体30具有副区35的型态，使结构体30对于侧向冲击压力可提供比传统结构更大的支撑或负载强度。以及，配合主发泡填充体20包覆或结合结构体30时，该缓冲发泡材料填充在副区35内，使副区35包覆该主发泡填充体20的底部23，而形成一整体复合的强化结构。

在一个可行的实施例中，副区35提供直接设置扣带或扣具40的作用；例如，图3假想线部分所描绘的情形。这实施例可改善现有安全头盔的发泡填充体必须另外加装U形底框组合扣具的作业模式。

图4、图5也描绘了副区35设置有嵌槽36拘留固定壳体10底边15的结构。以及，结构体30底部内边(或副区35内边)和主发泡填充体20之间，形成有一凹槽37。凹槽37可考量配装护条或饰条(图未显示)。上述的内边是指朝向总成100内部的方向或位置。

图中显示了结构体30系位于该总成100或主发泡填充体20最内边或最内层的位置，使主发泡填充体20被限制在壳体10和结构体30之间的区域或使主发泡填充体20包覆结构体30，例如图6所描绘的情形；这有助于在总成100遭受外部尖锐物冲击时，主发泡填充体20不会发生破裂分散情形。并且，在壳体10、壳体几何形阵列组织结构12、第一副发泡填充体21、和主发泡填充体20提供初始的缓冲吸收作用后，该外部冲击力量已被平均分散传递到结构体30、第二副发泡填充体22，而能确实保持结构完整性，相对的使配戴者头部受到完整的保护。

特别是，所述头盔结构或总成100在具备有负载外部冲击力量的效果下，建立一个多层缓冲、吸收和平均分散传递外部冲击力量的机制。该壳体10及其几何形阵列组织结构12组合发泡密度较低的第一副发泡填充体21，形成第一层结构，而提供较佳的溃陷分散作用，使发泡密度较高的主发泡填充体20形成第二层或中间层结构，具备有足够的结构强度或硬度，承载和阻挡上述已被分散的冲击力量；并且，使结构体30及其几何形阵列组织结构32组合发泡密度大于第一副发泡填充体21的第二副发泡填充体22，形成第三层或最内层结构，用以提供抵抗、分散、传递该冲击力量的作用，又达到改善和降低配戴者不舒适感的效果。

代表性的来说，这一体成形安全头盔结构相较于旧法而言，包括了下列的优点和考量：

该壳体10、主发泡填充体20和结构体30的组合结构已被重行设计考量；例如，使壳体10和结构体30分别具有几何形阵列组织结构12、32和壁13、33，来构成矩阵排列形态的立体网目14、34，以容许该发泡材料穿合注入该立体网目14、34内，形成第一副发泡填充体21、第二副发泡填充体22，并且和主发泡填充体20形成包覆交相键结的强化结构等部分，明显不同于现有安全头盔的结构。

该壳体10、主发泡填充体20和结构体30的一体成型组合结构，使它们形成一完整共构的组合结构体，用以获得更理想的多层或多重缓冲、吸收冲击力量的能力。并且，完全改变了它的动力(或外部冲击力)分散、传递型态，使现有结构无法将外部冲击力量有效的分散传递到发泡填充体各个区域，而让发泡填充体在遭受外力冲击时，容易造成负载过于集中而破坏的情形，能获得明显的改善。

特别是，该壳体10、壳体几何形阵列组织结构12、第一副发泡填充体21、主发泡填充体20和结构体30、结构体几何形阵列组织结构32、第二副发泡填充体22的结构设计在符合安全性和降低不合格率的条件下，使它的一体成型组合结构具有较现有技艺更高的结构强度，并且使它们具有不同的发泡密度变化(即，固态发泡材料的发泡密度，分别从壳体几何形阵列组织结构12和结构体几何形阵列组织结构32的区域，朝该主发泡填充体20的区域递增)，形成多层不同结构组织，可产生逐渐加强负载外部撞击或侧向冲击压力的效果；以及，因上述的结构设计，也让该总成100具有大幅度朝向薄而轻的型态制造的条件，增加了它的应用范围。

故，本发明系提供了一有效的一体成型安全头盔结构，其空间型态系不同于现有者，且具有旧法中无法比拟的优点，系展现了相当大的进步，诚已充份符合发明专利的要件。

然而，以上所述者，仅为本发明的可行实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，都为本发明专利范围所涵盖。

Claims (9)

1.一种一体成型安全头盔结构，其特征在于：包括壳体、包覆在壳体内的主发泡填充体和结构体；主发泡填充体位于壳体和结构体之间的区域；

壳体有一内面，内面设有几何形阵列组织结构；壳体的几何形阵列组织结构是从壳体内面突出的型态，具有复数个彼此连接的壁，而共同界定出复数个立体网目；

结构体也设有几何形阵列组织结构，结构体的几何形阵列组织结构具有复数个彼此连接的壁，而共同界定出复数个立体网目；

位于壳体几何形阵列组织结构的立体网目内的发泡材料发泡形成第一副发泡填充体，并且联结该主发泡填充体；

位于结构体几何形阵列组织结构的立体网目内的发泡材料发泡形成第二副发泡填充体，并且联结该主发泡填充体；

该主发泡填充体的密度大于第二副发泡填充体的密度，第二副发泡填充体的密度大于第一副发泡填充体的密度；

壳体、第一副发泡填充体、结构体、第二副发泡填充体和主发泡填充体共同形成一整体状态的总成；

其中，从壳体几何形阵列组织结构和结构体几何形阵列组织结构的区域到该主发泡填充体的区域的发泡材料的密度都是递增的。

2.根据权利要求1所述的一体成型安全头盔结构，其特征在于：该壳体的立体网目、结构体的立体网目分别成三角形轮廓、六角形轮廓、其它多角形轮廓和圆形轮廓的其中之一；以及

结构体位于该总成最内层的位置和结构体被主发泡填充体包覆的其中之一。

3.根据权利要求1或2所述的一体成型安全头盔结构，其特征在于：该壳体立体网目的深度大于结构体立体网目的深度。

4.根据权利要求1或2所述的一体成型安全头盔结构，其特征在于：该发泡材料是固态发泡颗粒。

5.根据权利要求3所述的一体成型安全头盔结构，其特征在于：该发泡材料是固态发泡颗粒。

6.根据权利要求1或2所述的一体成型安全头盔结构，其特征在于：该结构体形成一半球面体的帽形轮廓，结构体的底部连接形成一环状副区；

副区能够包覆结合主发泡填充体的底部。

7.根据权利要求6所述的一体成型安全头盔结构，其特征在于：该副区设置有嵌槽，该嵌槽拘留固定壳体的底边；以及

副区内边和主发泡填充体之间，形成有一凹槽。

8.根据权利要求1或2所述的一体成型安全头盔结构，其特征在于：该主发泡填充体、第一副发泡填充体和第二副发泡填充体是固体发泡粒加热膨胀而成。

9.根据权利要求3所述的一体成型安全头盔结构，其特征在于：该主发泡填充体、第一副发泡填充体和第二副发泡填充体是固体发泡粒加热膨胀而成。

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