CN107847002B - 头盔全向能量管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明可提供用于保护人类头部免受重复性冲击、中度冲击及严重冲击以便显著降低平移及旋转脑损伤及震荡两者的可能性的系统及方法。头盔(1400)包括；外壳体；外衬里(1402)，其安置于所述外壳体内且耦合到所述外壳体；内衬里(1404)，其安置于所述外衬里(1402)内且耦合到所述外衬里(1402)；对准器(1440)，其耦合到所述外衬里(1402)及所述内衬里(1404)且经配置以相对于所述内衬里(1404)而定位所述外衬里(1402)；及阻尼器(1442)，其经配置以允许所述内衬里(1404)相对于所述外衬里(1402)及所述外壳体进行全向移动。

Description

头盔全向能量管理系统及方法

相关申请案交叉参考

此申请案是2015年1月27日提出申请且标题为“头盔全向能量管理系统(HELMETOMNIDIRECTIONAL ENERGY MANAGEMENT SYSTEMS)”的美国专利申请案第14/607,004号的部分接续申请案，所述美国专利申请案以其全文引用的方式并入本文中。2015年1月27日提出申请的美国专利申请案第14/607,004号是2012年2月8日提出申请的美国专利申请案第13/368,866号、现在是2015年2月17日发布的美国专利第8,955,169号的接续申请案，所述美国专利以其全文引用的方式并入本文中。美国专利申请案第13/368,866号主张2011年2月9日提出申请的美国临时专利申请案第61/462,914号及2011年11月1日提出申请的美国临时专利申请案第61/554,351号的权益及优先权，所述美国临时专利申请案两者以其全文引用的方式并入本文中。

此申请案主张2015年6月17日提出申请且标题为“全向能量管理系统及方法(OMNIDIRECTIONAL ENERGY MANAGEMENT SYSTEMS AND METHODS)”的美国临时专利申请案第62/181,121号及2015年7月3日提出申请且标题为“全向能量管理系统及方法(OMNIDIRECTIONAL ENERGY MANAGEMENT SYSTEMS AND METHODS)”的美国临时专利申请案第62/188,598号的权益及优先权，所述美国临时专利申请案两者以其全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明的一或多个实施例一般来说涉及安全设备，且更特定来说(举例来说)涉及保护人类头部免受重复性冲击、中度冲击及严重冲击以便显著降低平移及旋转脑损伤及震荡两者的可能性的保护性头盔。

背景技术

极限远动(例如，滑板、滑板滑雪、自行车越野(BMX)、滑坡山地自行车等等)、赛车运动(例如，越野及道路摩托车骑行及竞赛)及传统接触运动(例如，足球及曲棍球)随着这些运动中的每一者扩展到更广泛的参与人口而遍及全世界以重大步伐不断成长。尽管技术及精细训练制度不断改进此类运动员/参与者的性能能力，但伴随这些活动的损伤风险也增加。当前“现有技术”头盔跟不上运动的演进及运动员的能力的步伐。同时，科学正提供与对头部的重复性但中度冲击及严重冲击两者的创伤性效应相关的令人惊恐的数据。尽管震荡当前最受关注，但来自相同震荡性冲击的旋转脑损伤并未少受关注且事实上潜在地更麻烦。

发明内容

根据本发明的一或多个实施例，提供用于保护性头盔的全向冲击能量管理系统，所述全向冲击能量管理系统可显著减小在宽广能级谱内的由对头盔的冲击产生的旋转及线性力两者。

一或多个实施例的新颖技术使得能够制作可提供其内部组件之间的受控的内部全向相对位移能力(包含相对旋转及平移)的硬壳体的安全头盔。所述系统针对以下各项增强现代头盔设计：在对佩戴者的头部的任何类型的冲击的事件中改进的安全性以及运动员及运动活动中的休闲参与者的健康。除其它之外，这些设计具体解决角加速度力的管理、控制及减小，同时在此类冲击期间减小作用于佩戴者的头部上的线性冲击力。

根据一实施例，可提供一种头盔。所述头盔可包含：外壳体；外衬里，其安置于所述外壳体内且耦合到所述外壳体；内衬里，其安置于所述外衬里内且耦合到所述外衬里；对准器，其耦合到所述外衬里及所述内衬里且经配置以相对于所述内衬里而定位所述外衬里；及阻尼器，其经配置以允许所述内衬里相对于所述外衬里及所述外壳体进行全向移动。

本发明的范围由以引用的方式并入到本章节中的技术方案定义。通过考虑对一或多个实施例的以下详细描述，将给所属领域的技术人员提供对本发明的实施例的更完全理解以及本发明额外优点的认识。将参考将首先简要描述的所附若干张图式，且在所述图式内使用相同元件符号来识别其图中的一或多者中所图解说明的相同元件。

附图说明

图1是作用于佩戴者的头部或头盔上以造成佩戴者的脑围绕脑的重心的旋转加速度的冲击力的图式。

图2是根据一实施例的在头盔的冠状平面处截取的所述头盔的实例的横截面图。

图3是根据一实施例的在冠状平面处截取的另一实例性头盔的横截面图，其展示安置于其中的佩戴者的头部。

图4是根据一实施例的在冠状平面处截取的另一实例性头盔的横截面图，其展示安置于其中的佩戴者的头部。

图5是根据一实施例的另一实例性头盔的经放大部分横截面图，其展示所述头盔的内衬里上的啮合于所述头盔的外衬里中的凹部中的凸耳。

图6是根据一实施例的图5的头盔的经放大部分横截面图，其展示响应于内衬里相对于外衬里的旋转的凹部内的凸耳的位移。

图7A及7B是根据一实施例的根据本发明的隔离阻尼器的实例的侧视立面图及顶端透视图。

图8是展示根据一实施例的耦合于头盔的内衬里与外衬里之间的图7A及7B的隔离阻尼器的部分横截面图。

图9A及9B是根据本发明的一实施例的隔离阻尼器的其它实例的侧视立面图。

图10是根据一实施例的穿过具有内衬里及外衬里的另一实例性头盔的部分横截面图，其展示分别安置于所述衬里中的插入件及保持于所述插入件中的隔离阻尼器。

图11A是根据一实施例的头盔衬里的部分横截面图，其展示用于保持模制于其中的隔离阻尼器的一端的插入件的另一实例。

图11B及11C是根据一实施例的隔离阻尼器端保持插入件的另一实例的顶部与侧面透视图。

图12是根据一实施例的穿过具有内衬里及外衬里的另一实例性头盔的部分横截面图，其展示耦合于衬里之间的隔离阻尼器及延伸穿过外衬里中的凹部且分别耦合到隔离阻尼器的配件。

图13是根据一实施例的头盔内衬里及外衬里的部分透视图，其展示隔离阻尼器的另一实例。

图14是根据一实施例的头盔的实例的横截面图。

图15是根据一实施例的图14的实例性头盔的另一视图。

图16A及16B是根据一实施例的头盔的冲击吸收系统的等角视图及横截面图。

图17A及17B是根据一实施例的头盔的另一冲击吸收系统的等角视图及横截面图。

图18A及18B是根据一实施例的头盔的另一冲击吸收系统的等角视图及横截面图。

图19A及19B是根据一实施例的头盔的仍另一冲击吸收系统的等角视图及横截面图。

图20A及20B是根据一实施例的图16A及16B的冲击吸收系统的替代实施例的等角视图及横截面图。

图21是根据一实施例的具有冲击吸收系统的头盔的额外实施例的部分横截面图。

图22图解说明根据一实施例的图21的头盔的特定组件。

图23是根据一实施例的图21的头盔的额外冲击吸收系统的部分横截面图。

图24是图解说明根据一实施例的冲击吸收系统的额外实施例的部分横截面图。

图25及26图解说明根据一实施例的利用图24的冲击吸收系统的头盔的组件。

图27及28图解说明根据一实施例的另一冲击吸收系统。

图29到31图解说明根据一实施例的冲击吸收系统的特定实施例的各种特征。

图32是根据一实施例的详述头盔的组装过程的流程图。

具体实施方式

根据本发明的一或多个实施例，提供可显著减小由赋予头盔的冲击产生的旋转及线性力两者的用于头盔的全向冲击能量管理系统。所述系统在具有硬壳体的安全头盔的内部组件之间实现受控的内部全向相对位移能力，包含相对旋转及平移移动。

本文中所揭示的一或多个实施例特别适于可提供经改进保护以免受潜在地灾难性冲击及变化的力的重复性冲击(尽管不造成严重脑损伤，但可造成积累的伤害)两者的头盔。积累的脑损伤问题(即，二次冲击综合征(SIS))越来越被识别为其中非灾难性接触的许多力被转移到佩戴者的头部的特定运动(例如美式足球)中的严重问题。在各种实例性实施例中，头盔配置有具有特定弯曲及压缩特性的阻尼器以管理来自所有方向的宽广范围的重复性及严重冲击，从而解决与多种运动(例如足球、棒球、自行车骑行、摩托车骑行、滑板、攀岩、曲棍球、滑板滑雪、滑雪、赛车等等)相关联的许多不同风险。

头部损伤由两种类型的机械力—接触及非接触造成。当头部打击另一物体或被另一物体打击时，产生接触损伤。非接触损伤由除通过与另一物体接触之外作用于头部上的力(例如鞭击诱发的力)造成的颅加速度或减速度引起。识别可单独或彼此组合地作用的两种类型的颅加速度。当大致位于松果体腺处的脑的重心(CG)沿大体直线移动时，发生“平移”加速度。当头部在不具有CG的线性移动的情况下翻转其CG时，发生“旋转”或角加速度。

平移加速度/减速度可导致分别在与物体的冲击部位的正下方及头部的与被冲击的区域相对的侧上发生的所谓的“冲击点”及“对冲性”头部损伤。相比来说，脑损伤的生物力学的研究已确立，导致脑绕其CG旋转的施加到头部的力造成弥漫性脑损伤。此类型的移动造成硬脑膜下血肿及弥漫性轴突损伤(DAI)(最具毁灭性类型的创伤性脑损伤中的一者)。

参考图1，当从倾斜角度(即，大于或小于90°(相对于穿过脑的CG 16绘制的垂直平面14))向佩戴者的头部或头盔12施加冲击力10时，旋转脑损伤的风险最大。此类冲击造成脑围绕CG的旋转加速度18，从而潜在地剪切脑组织且造DAI。然而，鉴于脑物质的分布，甚至直接线性或平移冲击可在脑内产生足以造成旋转脑损伤的剪切力。取决于冲击的严重性(即，力)、冲击力10与90°(相对于垂直平面14)分离的度数及受伤的个体正佩戴的保护性装置的类型(如果存在)，角加速度力可变大。旋转脑损伤可为严重的、持久的且潜在地对生命具有威胁。

安全头盔通常使用相对硬的外部壳体及相对软的柔性可压缩内部填料(例如，装配填料、泡沫填料、空气填充的囊状物或其它结构)来管理冲击力。当施加到头盔的力超出头盔的经组合资源减小冲击的能力时，能量就被转移到用户的头部及脑。取决于冲击能量的量值，此可导致中度震荡或严重脑损伤，包含旋转脑损伤。

安全头盔经设计以在最大可能时间量内吸收且耗散尽可能多的能量。无论冲击造成直接线性或平移加速度/减速度力还是角加速度/减速度力，头盔均应消除或基本上减小传输到用户的头部及脑的能量的量。

图2是根据一实施例的在头盔的冠状平面处截取的所述头盔的横截面图。图2是在头盔100的实例性实施例的冠状平面处截取的部分横截面图，所述头盔包含空心半球形外衬里102，所述空心半球形外衬里围绕类似形状的内衬里104圆周地安置且安置于对应形状的相对硬的头盔外壳体106内侧。在所图解说明的特定实例性实施例中，外衬里102直接附接到头盔壳体106的内侧表面，如在常规头盔设计中为典型的。取决于头盔100打算供其使用的特定应用，相对硬的外壳体106可由常规材料制造，例如纤维-树脂铺叠型材料、聚碳酸酯塑料、聚氨基甲酸酯或任何其它适当材料。

内衬里104与外衬里102通过使用本文中称为“隔离阻尼器”的多个有弹力(例如，弹性体)结构而彼此耦合以便形成内部子组合件。如图2中所图解说明，隔离阻尼器108可包括具有安置于其下部表面中的凹状(例如，大体球形)凹部110、从其上部表面延伸的对应形状的凸状突出部及围绕其圆周延伸的凸缘112的大体圆形盘状物。内衬里104可包含多个凸状(例如，大体球形)突出部116，所述凸状突出部各自与安置于外衬里102中的多个对应形状的凹状凹部114中的对应一者间隔开相对安置。

在一实施例中，隔离阻尼器108的所述凹状及凸状特征中的一者或两者可在形状上分别与内衬里104及外衬里102的凹状及凸状特征的形状中的一者或两者互补。隔离阻尼器108安置于内衬里104与外衬里102之间，使得其凹状凹部110分别安置于内衬里104上的凸状突出部116中的对应一者上方，且隔离阻尼器108上的凸状突出部分别安置于外衬里102中的凹状凹部114中的对应者内。

图3是根据一实施例的在冠状平面处截取的另一实例性头盔的横截面图，其展示安置于其中的佩戴者的头部。图2的头盔150包含围绕内衬里104圆周地安置的外衬里102，且衬里104、102两者均安置于对应形状的相对硬的头盔壳体106内侧。如在图2的头盔100中，外衬里102直接固定到外壳体106的内侧表面，且内衬里104通过多个隔离阻尼器108耦合到外衬里102以便相对所述外衬里进行全向移动。然而，如图3中所图解说明，在一些实施例中，隔离阻尼器108可包括具有分别保持于隔离阻尼器保持器杯或插入件308(其分别附接到内衬里104及外衬里102中的对应者)内的相对端的细长圆柱形部件。如下文更详细地论述，插入件308可包括多种不同材料及配置且可通过多种附接技术附接到对应衬里102、104。

如图2及3中所图解说明，可在围绕头盔100或150的圆周的选定点处提供多个隔离阻尼器108。不同隔离阻尼器108可针对特定应用而设计且有效地“经调谐”以管理施加到其的预期旋转及平移力。隔离阻尼器108可经不同配置以控制将造成头盔100的各种衬里的位移的旋转力的量，且(如下文更详细地论述)可经配置使得其将易于在从头盔100或150移除冲击力之后致使内衬里104返回到其相对于外衬里102的原始位置。所属领域的技术人员将容易地明了，隔离阻尼器108可以与实例性实施例中所展示及描述的配置及材料不同的宽广范围的配置及材料配置，且可在不背离本发明的精神及范围的情况下应用本文中所描述的一般原理。

在一些实施例中，可在衬里中及其间设计极限或“停止点”以防止在冲击事故期间层之间的过度旋转或过度位移。再次参考图2，在一个实施例中，内衬里104可具备从内衬里104向外延伸的多个凸缘118以通过在最大位移处与外衬里102中的对应凹部的边缘冲击而充当旋转停止点。其它实施例可使用头盔的外部壳体106、“舒适”衬里(未图解说明)或外围模制件(未图解说明)的特征来充当停止点。

在其它实施例中，一或多个额外层或衬里可插入于内衬里与外衬里之间。举例来说，此类“中间”衬里可由EPS、EPP、EPU或任何其它适合材料形成。举例来说，如图4中所图解说明，在实例性实施例中，多个凸耳120可从内衬里122的外表面延伸以啮合于安置于中间衬里126中的对应凹部124中，而类似凸耳120可从中间层126延伸以啮合于外衬里128中的对应凹部124中。这些凸耳120及对应凹部124可经配置以允许中间衬里126与内衬里122及外衬里128之间的受控的旋转移动量。任选地，在一些实施例中，各种配置的隔离阻尼器130还可安置于(例如)内衬里122及外衬里128及/或中间衬里126之间以进一步耗散冲击能量。另外，如图4中所图解说明，在一些实施例中，经配置以紧密地环绕佩戴者的头部的“舒适”衬里123可附接或以其它方式耦合到内衬里122的内表面。

图4是根据一实施例的在冠状平面处截取的另一实例性头盔的横截面图，其展示安置于其中的佩戴者的头部。如图4中所进一步图解说明，在一些实施例中，隔离阻尼器130可为圆柱形的，且经配置使得其啮合于内衬里122、中间衬里126及外衬里128的邻近表面中的对应凹部132内以便在其相应相对表面之间形成空间或气隙134。隔离阻尼器130可经配置以弯曲、弯折及/或压缩以吸收从所有方向到头盔的冲击能量，且借此使得内衬里122与中间衬里126能够相对于彼此及/或外衬里128移动。

图5是根据一实施例的另一实例性头盔的经放大部分横截面图，其展示所述头盔的内衬里上的啮合于所述头盔的外衬里中的凹部中的凸耳。图6是根据一实施例的图5的头盔的经放大部分横截面图，其展示响应于内衬里相对于外衬里的旋转的凹部内的凸耳的位移。

如图5及6中所图解说明，在另一实施例中，一或多个凸耳136可安置于内衬里138的外表面上以便分别啮合于在内部附接到头盔外壳体144的外衬里142中的对应凹部140内。一或多个凹部140可经配置以允许内衬里138的受控的横向或旋转位移，使得一旦内衬里138相对于外衬里142移动预定距离(如图5中的箭头所指示)，凸耳136便将邻接或啮合对应凹部140的壁中的一或多者，借此停止内衬里138相对于外衬里142沿所述方向的移动。还可在不使用互锁凸耳136的情况下(举例来说)通过将两个衬里之间的间隙配置为除球形之外的形状(例如，通过使其符合如佩戴者的头部的形状的长椭圆形形状)而控制衬里之间的旋转量。此非球形形状将在旋转期间由于结构内的冲击点的接触而在几何学上有约束力且借此限制旋转。

在其它实施例中，可使用仅两个层或衬里138、142或者替代地，使用三个或三个以上衬里来实施凸耳136及隔离阻尼器130的类似系统。所属领域的技术人员将容易地理解，可针对本文中所描述的凸耳136及隔离阻尼器130设想宽广范围的不同配置。实际上，凸耳136及隔离阻尼器130可采取宽广范围的形状、大小、材料及特定物理性质。其还可经配置以啮合不同于如本文中所图解说明及描述的不同层。

在一些实施例中，隔离阻尼器130可配置有使得其能够耦合内衬里138与外层142且维持其间的预定间隙或者以其它方式控制两个衬里138、142之间的空间关系的特定物理性质。在维持不同层之间的空间的情况下，所述空间可包括气隙或者可完全或部分地填充有呈任何形式(包含但不限于液体、凝胶、泡沫或气垫)的任何适合材料。

例如，如图3中所图解说明，在一些实施例中，隔离阻尼器108可包括具有可被装配到内衬里104及外衬里102中的对应凹部或通道中的相对端的细长圆柱形特征。举例来说，隔离阻尼器108可由橡胶、EPU泡沫或具有特定应用中所期望的特定设计特性的任何其它适合材料制成。隔离阻尼器108可通过摩擦装配或宽广范围的粘合剂固持在适当位置中，或者替代地，取决于手边的特定应用，可使用其它附接方法。隔离阻尼器10使得内层、外层及一或多个中间层(如果存在)能够相对于彼此(包含与佩戴者的头部贴紧直接接触(最常见地，经由舒适衬里)的内衬里104)全向地移动。

如上文所描述，在一些实施例中，隔离阻尼器108经配置以便一旦从内衬里104及外衬里102移除冲击的旋转或平移力，便使所述内衬里及外衬里返回到其相对于彼此的相应初始或“中性”搁置位置。因此，并入此布置的头盔的外壳体144与内部衬里将在冲击之后使自身迅速且自动地相对于彼此重新对准。在此方面，应理解，可按手边的特定应用使隔离阻尼器130的尺寸、形状、定位、对准及材料在宽广范围内变化以调谐头盔。

图7A及7B是根据一实施例的根据本发明的隔离阻尼器的实例的侧视立面图及顶端透视图。如图7A及7B中所图解说明，在一些实施例中，实例性隔离阻尼器200的下部端部分208配置有截头圆锥形形状218以帮助确保其牢固地耦合到内衬里202。举例来说，隔离阻尼器200的中间区段216可配置成沙漏的形状以提供特定弯曲、返回及力分散特性。特定来说，此沙漏形状可增强隔离阻尼器200的能力以在不损坏内衬里202及外衬里204的情况下吸收轻到中度冲击的许多能量，且如上文所论述，在此后使衬里202、204返回到其原始相对位置。

图8是展示根据一实施例的耦合于头盔的内衬里与外衬里之间的图7A及7B的隔离阻尼器的部分横截面图。在一些实施例中，对应内衬里202及外衬里204中的用以分别保持隔离阻尼器200的相对端208及212的孔口或凹部210、214可包含特定几何形状以管理隔离阻尼器200与衬里202及204之间的相互作用。举例来说，如图8中所图解说明，在一个实施例中，相对截头圆锥形凹部220可安置于衬里202与204的相对表面中以允许隔离阻尼器200在更大范围的移动的情况下移动且改进其稳定性。具体来说，相对截头圆锥形凹部220在由(举例来说)剪切类型的冲击造成的变形期间提供隔离阻尼器200占据的空间。凹部220的相应几何形状因此帮助控制变形、管理弹簧率且约束对应隔离阻尼器200的形状。

如所属领域的技术人员将理解，隔离阻尼器200的特定形状及材料性质是影响其弹簧率的主要控制元素。当隔离阻尼器200的几何形状及/或材料规格被改变时，遵循基本物理性质关系，相关联的弹簧率将相应地改变。举例来说，如果仅增加了长度，那么弹簧率将降低，且隔离阻尼器200将变得在特定值范围内在力/位移上具有较少抵抗。此外，如果隔离阻尼器的几何形状从一个形状改变为另一形状(举例来说，从圆柱形改变为沙漏形状)，那么隔离阻尼器200沿轴向压缩的弹簧率对其沿正交于所述轴向压缩的方向的方向的弹簧率可被更改且显著改变以影响所要性能要求。

除了隔离阻尼器200的物理形状及其材料性质之外，约束隔离阻尼器200并允许其变形或防止其变形的方法为另一设计技术，所述另一设计技术可用于控制作用于头盔上的冲击力的动态相互作用及所述冲击力如何从一个衬里转移到另一衬里。上文所描述的衬里202及/或204的相对面中的相对截头圆锥形凹部220仅为一种技术，可通过所述技术而管理隔离阻尼器200的动态移动特性以控制且修改外衬里204相对于内层202沿压缩及剪切方向两者以所要方式移动的能力。

如果无法将隔离阻尼器200的体积减小到零，那么必须在其被压缩时将其位移到另一体积中。如果隔离阻尼器200的弹簧率随其材料性质及向自身中的压缩比而变，那么所述隔离阻尼器的弹簧率将为非线性的且将以增加的速率增加。此增加的弹簧率将在隔离阻尼器200被压缩且变形时增长直到其无法再自由变形，此时，隔离阻尼器200的弹簧率将迅速增加使得其变得实际上不能压缩且展现对其的几乎无限阻力。每一衬里202、204中的在隔离阻尼器200的相应附接点处的截头圆锥形凹部200可用于通过其与相关联隔离阻尼器200的凹部的几何关系而使这些所要移动功能在线性压缩、剪切移动及一个衬里与另一衬里接触时最优化，且还减小原本由阻尼器作为额外控制元件强加到外衬里及内衬里上的对所述外衬里及内衬里的损坏。

图9A及9B是根据本发明的一实施例的隔离阻尼器的其它实例的侧视立面图。隔离阻尼器200的特定配置、间距及数量还可经修改以获得适合于手边的特定应用的特定头盔冲击吸收特性。可在图9A及9B中图解说明隔离阻尼器200的其它实例性实施例。

图10是根据一实施例的穿过具有内衬里及外衬里的另一实例性头盔的部分横截面图，其展示分别安置于所述衬里中的插入件及保持于所述插入件中的隔离阻尼器。如上文结合上文图3的实例性头盔实施例论述及图10中所图解说明，在一些实施例中，头盔300的内衬里304及外衬里306中的其内分别接纳隔离阻尼器310的相对端的凹部或孔口可分别装配有定位隔离阻尼器310并将所述隔离阻尼器保持于适当位置、提供衬里304、306内的隔离阻尼器310的额外支撑且帮助管理并分配作用于头盔300上的冲击力的插入件或杯状插入件308。插入件308可经配置以具有任何适合几何形状且可包含适当大小及/或形状的凸缘312以将力分布于衬里304、306中的对应一者的大区域上。

图11A是根据一实施例的头盔衬里的部分横截面图，其展示用于保持模制于其中的隔离阻尼器的一端的插入件的另一实例。图11B及11C是根据一实施例的隔离阻尼器端保持插入件的另一实例的顶部与侧面透视图。如图11A中所图解说明，在一些实施例中，分别安置于内衬里304及/或外衬里306上的插入件308可出于附接目的而包覆模制到相关联衬里304或306中，且(如图11B及11C的实例性实施例中所图解说明)可利用呈各种大小及配置的圆周凸缘312来帮助将力保持并分布于相关联衬里304或306的材料内。

举例来说，插入件308可通过摩擦或替代地通过包含粘合剂、热接合及/或焊接的任何其它适合方式固持于相关联衬里304或306中，且类似地，隔离阻尼器310的相应端可通过摩擦固持于对应插入件308中，或者替代地通过任何适合方法或方式固定于插入件308中。插入件308可由任何适合材料制成，包含热固性或热成型塑料(例如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS))、聚氯乙烯(PVC)、聚氨基甲酸酯(PU)、聚碳酸酯、尼龙、各种金属合金等等。

类似地，隔离阻尼器200可由多种多样的弹性体材料形成，包含MCU(微蜂窝式氨基甲酸乙酯)、EPU、天然橡胶、合成橡胶、各种化学成分的发泡弹性体、各种化学成分的固体浇铸弹性体、包装液体、提供柔性结构的凝胶或气体以及将提供所要程度的全向移动的任何其它种类的任何柔性组合件。

取决于头盔的特定应用，各种衬里及其间的间隙(如果存在)的特定厚度可在宽广范围内变化。还可使各种衬里及其间的任何间隙的几何形状及相对布置变化以响应于来自各种不同方向及量值的冲击而管理头盔的特性。举例来说，在一个特定实例性实施例中，具有约二十(20)毫米及十二(12)毫米的相应厚度的内EPS衬里及外EPS衬里可与其间的约六(6)毫米的气隙一起使用。

图12是根据一实施例的穿过具有内衬里及外衬里的另一实例性头盔的部分横截面图，其展示耦合于衬里之间的隔离阻尼器及延伸穿过外衬里中的凹部且分别耦合到隔离阻尼器的配件。图12是头盔400的另一实例性实施例的横截面图，其中隔离阻尼器402固定(例如，利用粘合剂)到内衬里412的外表面及相关联插塞404，所述相关联插塞延伸穿过安置于外衬里408中的对应凹部406以填充所述凹部从而在隔离阻尼器402上建立所要“预负载”。隔离阻尼器402跨越头盔400的几何形状选择性地分布。如上文所论述，隔离阻尼器402可维持内衬里412与外衬里408之间的选定间距或间隙410。而且，应理解，如在上文实施例中，隔离阻尼器402可以所期望的任何布置分布以调谐头盔400的特定能量管理特性。隔离阻尼器402的布置可为规则或不规则的，且可允许不同衬里之间的完全分离或部分接触。

图13是根据一实施例的头盔内衬里及外衬里的部分透视图，其展示隔离阻尼器的另一实例。图13图解说明头盔衬里组合件700的实施例，其中通过任选隔离阻尼方法间隔开外衬里702与内衬里704，所述头盔衬里组合件通过各种接合剂或机械构件保持。此实施例由外衬里702及内衬里704组成，所述外衬里与所述内衬里由通过机械构件或接合而附接到两个衬里的小直径的柔性柱706(如毛刷或“豪猪刺”)的高密度阵列间隔开，所述两个衬里在冲击下沿任何方向位移，从而提供沿线性冲击及剪切力的全向移动。弹性体豪猪刺材料706可制作为个别组件或经模制组合件且以各种阵列图案施加于两个衬里702、704之间或者作为替代方法经设计以包覆模制到衬里材料中。作为小的圆柱形形状的柱706，此实施例将在冲击负载下压缩并压曲以及当所述柱在负载下弯折并压缩时提供沿旋转剪切的移动。此方法的负面影响为在阻尼器706中存在将压缩到其自身上的许多材料，这是因为所述材料不具有特定体积来在其压缩时退缩到其中(如在所描述的先前实施例中)以获得其可占用两个衬里之间的大得多的间隙以实现所要性能的良好结果。

图14是根据一实施例的头盔的实例的横截面图。图14的头盔的实施例包含至少两个层且经设计以吸收平移及旋转力两者。图14的头盔800包含外衬里802、内衬里804、衬底806、隔离阻尼器822及插入件824。

外衬里802可在头盔800的外壳体(未展示)内被处置或容纳于所述外壳体内。外壳体可为相对硬的外壳体(即，比头盔800的衬里硬)且可由(举例来说)聚碳酸酯、ABS塑料、PVC塑料、尼龙、纤维玻璃、碳纤维、碳纤维增强塑料、其它塑料、木材、金属或其它适合材料制成。外壳体可含有图14中所突出显示的各种组件。在各种实施例中，外衬里802可接合到外壳体、附接到外壳体(通过例如在外壳体及外衬里802中的一者或两者上的螺丝、铆钉及机械附接特征等机械紧固件)及/或放置于外壳体内侧且允许进行平移及/或旋转。

外衬里802可安置于外壳体与任何内衬里、阻尼器或其它组件之间。在各种实施例中，外衬里802可由任何适合材料形成，包含工业中常用的类型的能量吸收材料，例如膨胀聚苯乙烯(EPS)或膨胀聚丙烯(EPP)。

除了外衬里802的材料的性质之外，外衬里802还可包含可吸收力的各种特征。举例来说，在特定实施例中，外衬里802可包含凸耳808。凸耳808可为从外衬里802的一侧的突出部。在各种实施例中，凸耳808可位于外衬里802的外侧(即，较接近于外壳体的侧)上或可位于所述外衬里的内侧(即，较接近于内衬里804的侧)上。凸耳808可在经受力时变形。所述力可为轴向力、横向力、旋转运动、另一类型的力或此类力的组合。在各种实施例中，凸耳808可由与外衬里802相同的材料模制而成且可为外衬里802的一部分(也就是说，举例来说，由相同模具制造)。在图14中所展示的实施例中，内衬里804可包含供凸耳808接触的表面。凸耳808可接触内衬里804或当头盔800处于正常操作条件或搁置位置中(即，并未吸收力)时，可存在将凸耳808与内衬里804分离的空间。在此类实施例中，头盔可通过允许凸耳808在内衬里804的特定变形阶段处接触或啮合内衬里804而使所述衬里的阻力平滑地斜升。因此，外衬里802或内衬里804可包含多个凸耳，例如2个以上、10个以上、20个以上、30个以上或40个以上凸耳。凸耳可全部具有相同高度，或各种凸耳可具有多个不同高度。当凸耳可为多个不同高度中的一者时，处于任何特定高度的凸耳的高度、材料及数量可经选择以允许所述衬里的阻力平滑地斜升。另外，尽管图14中所展示的实施例的内衬里804可不包含用以接触及/或定位凸耳808的掣子或杯状特征，但内衬里804的其它实施例可包含此类特征或可存在具有此类特征的单独层。

内衬里804可在外衬里802内被处置或容纳于所述外衬里内。类似于外衬里802，内衬里804可由任何适合材料形成，包含工业中常用的类型的能量吸收材料，例如膨胀聚苯乙烯(EPS)或膨胀聚丙烯(EPP)。在各种实施例中，内衬里804还可被接合、附接(经由例如螺丝、铆钉及机械附接特征等机械紧固件)及/或放置于外衬里802内侧且允许进行平移及/或旋转。在特定实施例中，内衬里804还可附接到外壳体。

在特定实施例中，内衬里804可包含一凸耳或多个凸耳。所述凸耳可类似于凸耳808。在实施例中，当内衬里804包含一凸耳或多个凸耳时，凸耳808可经配置以接触的组件(例如外衬里802、外壳体或中间衬里)可不包含用以接触及/或定位凸耳的掣子或杯状特征。此类组件的其它实施例可包含此类特征或可存在具有此类特征的单独层。

衬底806可为介于外衬里802与内衬里804之间的中间层。在特定实施例中，衬底806可为用于隔离阻尼器822或多个隔离阻尼器的支撑件。在特定实施例中，隔离阻尼器822可为弹性体结构且经设计以吸收震动及/或允许内衬里804相对于外衬里802的受控的移动。隔离阻尼器822可允许内衬里804相对于外衬里802进行平移及/或旋转。因此，隔离阻尼器822可允许内衬里804相对于外衬里802进行全向移动，或反之亦然。此经允许移动可较好地吸收头盔穿戴者的头部的平移及/或旋转移动且因此提供经改进保护。隔离阻尼器822可由多种多样的弹性体材料形成，包含MCU(微蜂窝式氨基甲酸乙酯)、EPU、天然橡胶、合成橡胶、各种化学成分的发泡弹性体、各种化学成分的固体浇铸弹性体、包装液体、提供柔性结构的凝胶或气体以及将提供所要程度的全向移动的任何其它种类的任何柔性组合件。

另外，隔离阻尼器822可包含一或多个突出部。在特定实施例中，所述突出部可为任选特征。举例来说，所述突出部可包含用以吸收震动或将各种组件耦合在一起的特征。因此，隔离阻尼器822还可包含圆锥形、球形、部分球形或圆锥形、矩形或者其它此类几何特征。特征及/或具有对应几何形状的特征(例如，经配置以接纳圆锥形或球形形状)可被装配到可接纳隔离阻尼器822的对应衬里或其它组件中。隔离阻尼器822的其它实施例可不包含突出部及/或可为大体上圆柱形轮廓。

在特定实施例中，隔离阻尼器822可为用以将外衬里802与内衬里804耦合在一起的组合件的一部分。在此实施例中，举例来说，隔离阻尼器822可以机械方式耦合到外衬里802或内衬里804中的一者或两者。替代地或除此之外，隔离阻尼器822还可耦合到衬底806。衬底806可接着耦合到外衬里802及内衬里804中的一者或两者。在头盔800中，隔离阻尼器822可在一端上耦合到衬底806且在另一端上耦合到外衬里802。衬底806可接着耦合到内衬里804。

外衬里802可包含用以接纳隔离阻尼器822的插入件824。插入件824可为位于内衬里804及/或外衬里802内的凹部或孔口。凹部或孔口可装配有插入件或杯状插入件，所述插入件或杯状插入件将隔离阻尼器822定位及保持在适当位置中、为衬里内的隔离阻尼器822提供额外支撑及/或帮助管理及分布作用于头盔800上的冲击力。插入件824可配置有任何适合几何形状且可包含适当大小及/或形状的凸缘以在衬里中的对应者的较大区域上分布力。

在一些实施例中，分别安置于内衬里804及/或外衬里802上的插入件可出于附接目的而被包覆模制到相关联衬里中，且可利用以各种大小及配置的圆周凸缘或多个圆周凸缘来帮助在相关联衬里的材料内保持及分布力。

举例来说，插入件824可通过摩擦或替代地通过包含粘合剂、热接合及/或焊接的任何其它适合方式固持于相关联衬里中，且类似地，隔离阻尼器822的相应端可通过摩擦固持于对应插入件824中，或者替代地通过任何适合方法或方式固定于插入件824中。插入件824可由任何适合材料制成，包含热固性或热成型塑料(例如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS))、聚氯乙烯(PVC)、聚氨基甲酸酯(PU)、聚碳酸酯、尼龙、各种金属合金等等。

除了冲击吸收特征之外，头盔800还可包含用以改进舒适度的特征。举例来说，内衬里804可包含用以改进头盔800内的通风的通风孔820。通风孔820可为内衬里804内的各种几何形状的切口以允许空气流动穿过内衬里804。在其它实施例中，通风孔还可存在于外衬里、中间衬里或头盔800内的其它组件上。

返回参考衬底806，衬底806可通过各种不同方法及组件而耦合到内衬里804。图15图解说明一种此类方法。图15是根据一实施例的图14的实例性头盔的另一视图。图15中的头盔800包含外衬里802、内衬里804、衬底806、隔离阻尼器822及附接特征826。图15中的各种组件可类似于图14中的其相应组件。

在图15中，外衬里802可展示为处于展开配置中。展开配置可与外衬里802的制造方式类似或相同。在此类实施例中，外衬里802可以大体上平坦图案制造。外衬里802以及本文中所描述的其它组件可包含用以允许外衬里802及其它组件折叠成将大体上符合穿戴者的头部的杯状形状的切口。

除了图15中的也包含于图14中的组件之外，图15中的头盔800还包含附接特征826。在各种实施例中，附接特征826可为销、螺栓、经配置以啮合螺栓的螺母、支座、粘合剂、焊接件、胶带或维克罗(Velcro)或者其它适合紧固件。举例来说，在图14中所展示的实施例中，附接特征826可为可被插入到内衬里804中以将衬底806耦合到内衬里804的销。内衬里804的可接纳销的部分可包含用以防止所述销容易地退回的特征。举例来说，内衬里804可包含经配置以接纳销的孔且所述孔可包含围绕所述孔的圆周的至少一部分的凸起表面。凸起表面可接着接触销或所述销上的经设计以接纳凸起表面的特征且可防止所述销从所述孔退回。在其它实施例中，所述销而非所述孔可替代地包含此类特征，或者所述孔及所述销均可包含此类特征。

附接特征826还可为其它特征。举例来说，附接特征826可为从内衬里804凸出的支座或销。衬底806可包含可接纳所述支座或销的特征，例如孔。所述支座或销可接着被插入到所述孔中。在衬底806的特定实施例中，衬底806可包含多个孔且内衬里804可包含对应数目个支座或销。在此实施例中，衬底806可在组装期间在内衬里804的支座或销上方伸展。一旦经组装，衬底806便可接着仅通过衬底806的形状、通过例如螺丝、螺栓、粘合剂或维克罗等紧固件或者通过将衬底806固定到内衬里804的多种不同方法的组合被容纳于内衬里804上。

除了图14及15中所展示的衬里及隔离阻尼器配置之外，各种其它配置也可能用以吸收冲击。图16到20展示此类可能配置的实例。图16A及16B是根据一实施例的头盔的冲击吸收系统的等角视图及横截面图。

冲击吸收系统900包含外衬里902、内衬里904、阻尼器阵列910及外壳体918。外衬里902、内衬里904及外壳体918可类似于图14中所描述的其相应组件。阻尼器阵列910可包含第一衬底912、阻尼器914及第二衬底916。在图16A中，外壳体918、外衬里902及第二衬底916可为透明的以允许对阻尼器914进行较好的观看。

第一衬底912可为由与阻尼器914相同的材料制成或可由不同材料制成的衬底。在特定实施例中，第一衬底可比阻尼器914硬且可为(举例来说)聚碳酸酯、尼龙、ABS塑料、PVC塑料、石墨、木材、金属、纤维玻璃、碳纤维、凯夫拉尔(Kevlar)或其它适合材料。在此类实施例中，阻尼器914可接合或耦合到第一衬底912。举例来说，阻尼器914可通过粘合剂(例如胶)或通过机械紧固件(例如螺丝及推动销(push-pin))而接合。第一衬底912可帮助将力较均匀地分布到阻尼器914及/或衬底。另外，第一衬底912还可通过任何适当方式耦合到内衬里904。举例来说，第一衬底912可接合到、模制或紧固到内衬里904。

阻尼器914可为冲击吸收阻尼器且可包含隔离阻尼器的任何或全部特征。阻尼器914可允许内衬里904相对于外衬里902及/或外壳体918进行全向移动且可具有任何适当材料或几何形状。适合材料的实例包含MCU(微蜂窝式氨基甲酸乙酯)、EPU、天然橡胶、合成橡胶、各种化学成分的发泡弹性体、各种化学成分的固体浇铸弹性体、包装液体、提供柔性结构的凝胶或气体以及将提供所要程度的全向移动的任何其它种类的任何柔性组合件。适合材料可为各向同性或各向异性的。

在各种实施例中，阻尼器914的数目可取决于所要变形特性而变化。在特定实施例中，包含多个阻尼器可跨越所述阻尼器较均匀地分布力且因此，降低对阻尼器914、第一衬底912、第二衬底916、内衬里904及/或外衬里902的损坏(例如撕裂、永久性变形或其它擦伤)的可能性。

阻尼器914可具有经定形以吸收震动的几何形状。举例来说，阻尼器914可包含具有安置于其下部表面中的凹状(例如，大体球形)凹部、从其上部表面延伸的对应形状的凸状突出部及围绕其圆周延伸的凸缘的大体圆形盘状物。在一些实施例中，阻尼器914可包含细长圆柱形部件。

各种实施例可使所有阻尼器具有特定形状或者可包含具有多个不同形状、大小及/或材料的阻尼器。不同阻尼器设计可针对特定应用而使用且可有效地“经调谐”以管理所施加的预期旋转及平移力。阻尼器可经不同配置以控制将造成头盔的各种衬里的位移的旋转力的量，且可经配置使得其将易于在从头盔移除冲击力之后致使内衬里904返回到其相对于外衬里902的原始位置。

在一些实施例中，可在衬里中及其间设计极限或“停止点”以防止在冲击事故期间层之间的过度旋转或过度位移。其它实施例可使用头盔的其它特征来充当停止点。在特定实施例中，可存在具有各种不同高度或几何形状的阻尼器。随着内衬里902相对于外壳体918从所述内衬里的正常搁置位置进一步压缩，阻尼器可平滑地斜升阻力。举例来说，特定实施例可在正常搁置位置中仅使40％的阻尼器进行啮合及提供对移动的阻力，但随着内衬里902压缩，额外阻尼器可进行啮合并提供对移动的阻力。阻尼器914还可具有多种不同几何形状以允许其阻力斜升的速率取决于内衬里904的位移量而变化。举例来说，出于此类目的，阻尼器914可包含凹槽及扩口(flare)。

另外，阻尼器914可耦合到第二衬底916。第二衬底916可为由与第一衬底912及/或阻尼器914相同的材料制成或可由不同材料制成的衬底。在特定实施例中，第二衬底916可接合或耦合到阻尼器914及/或外衬里916的至少一部分。

特定实施例可不包含第一衬底912或第二衬底916中的一者或两者。在仅具有一个衬底而非两个衬底的实施例中，阻尼器可在一端上耦合到一个衬底且阻尼器的至少一部分可在另一端处接触或啮合衬里。在不具有衬底的实施例中，阻尼器可耦合到衬里中的至少一者或可模制到衬里中的至少一者中。

各种其它冲击吸收系统是可能的。图17A及17B是根据一实施例的头盔的另一冲击吸收系统的等角视图及横截面图。图17A及17B的冲击吸收系统1000包含外衬里1002、内衬里1004及阻尼器阵列1010。阻尼器阵列1010可包含第一衬底1012、球1030、外壳1032及第二衬底1016。在图17A中，外衬里1002及第二衬底1016可为透明的以允许对球1030及外壳1032进行较好的观看。

球1030及外壳1032可允许内衬里1004相对于外衬里1002移动。球1030可允许在所有方向上移动。在特定实施例中，球1030可由弹性体材料制成且可在经受力的情况下压缩。尽管特定实施例可允许球1030自由地滚动，但其它实施例可将球1030耦合到内衬里1004、外衬里1002、第一衬底1012及第二衬底1016中的一者、一些或全部。

外壳1032可各自封围一球或多个球。外壳1032可提供对内衬里1004相对于外衬里1002的移动的限制。在特定实施例中，外壳1032可由弹性体材料制成。

第一衬底1012及/或第二衬底1016可为由相对坚固材料(例如聚碳酸酯)制成的衬底，从而允许球1030进行平移。替代地，第一衬底1012及/或第二衬底1016的材料可经调谐以提供对球1030的平移的阻力。在此实施例中，第一衬底1012及/或第二衬底1016可由弹性体材料制成使得在搁置位置中，衬底可在球1030接触所述衬底处变形且因此提供对球1030的移动的阻力。

另外，特定实施例可不包含外壳1032。在此类实施例中，球1030可被允许自由地滚动或者衬底及/或衬里可包含与外壳1032起相同功能(例如限制球1030的移动或在球1030移动远离“中心”位置时使对球1030的移动的阻力斜升)的用以容纳球1030的特征。

图18A及18B是根据一实施例的头盔的另一冲击吸收系统的等角视图及横截面图。图18A及18B的冲击吸收系统1100包含外衬里1102、内衬里1104、压缩阻尼器1134及圆柱形阻尼器1136。压缩阻尼器1134及圆柱形阻尼器1136可替换阻尼器阵列。在图18A中，外衬里1102可为透明的。

压缩阻尼器1134可为现成的振动压缩阻尼器。替代地，压缩阻尼器1134可为定制形状。圆柱形阻尼器1136可耦合到压缩阻尼器1134或可被模制为与压缩阻尼器1134相同的部分。圆柱形阻尼器1136可接合或耦合到外衬里1102或内衬里1104。在特定其它实施例中，可存在耦合到压缩阻尼器1134的多个圆柱形阻尼器且圆柱形阻尼器可耦合到内衬里及外衬里两者。

图19A及19B是根据一实施例的头盔的仍另一冲击吸收系统的等角视图及横截面图。图19A及19B的冲击吸收系统1200包含外衬里1202、内衬里1204及阻尼器阵列1238。在图19A中，外衬里1202可为透明的以允许对阻尼器阵列1238进行较好的观看。

阻尼器阵列1238可为具有内部空隙区域的可压缩材料薄片。所述薄片可经设计以在经受力时压缩及剪切。阻尼器阵列1238可在任何方向上剪切及/或压缩。阻尼器阵列1238可被定形成薄的横截面。阻尼器阵列1238可线性地压缩或变形或者可经配置而以可为有益的任何力曲线使对压缩或变形的阻力平滑地斜升。尽管阻尼器阵列1238包含矩形形状的空隙区域，但阻尼器阵列1238的其它实施例可包含具有其它形状(例如圆形、六边形及其它几何形状)的空隙区域。由空隙区域构成的阻尼器阵列1238的百分比可取决于所要压缩特性而变化。

尽管头盔1200的阻尼器阵列1238不包含衬底，但阻尼器阵列1238的其它实施例可包含第一衬底及/或第二衬底。衬底可用于使力分布均衡。

图20A及20B是根据一实施例的图16A及16B的冲击吸收系统的替代实施例的等角视图及横截面图。图20A及20B的冲击吸收系统1300仅包含第一衬底1312。不同于图16A及16B中的实施例，阻尼器1314可直接接触外衬里1302而非计入第二衬底。其它实施例可不包含第一衬底1312。在此类实施例中，阻尼器可接合、附接或模制到与内衬里1304及/或外衬里1302相同的部分中或者从所述相同的部分接合、附接或模制。在其中阻尼器可接合或附接到一衬里或多个衬里的实施例中，阻尼器可为与衬里相同的材料或可为不同冲击吸收材料。

图21是根据一实施例的具有冲击吸收系统的头盔的额外实施例的部分横截面图。图21可图解说明具有外衬里1402、内衬里1404、衬底1406、附接阻尼器1440、隔离阻尼器1442及滑动盘1444的头盔1400。在特定实施例中，衬底1406可支撑附接阻尼器1440及/或隔离阻尼器1442中的一或多者。衬底1406可耦合到内衬里1404、外衬里1402及/或头盔1400的另一组件。

附接阻尼器1440可耦合到内衬里1404、外衬里1402及/或头盔1400的另一组件(例如，衬底1406)。在特定实施例中，附接阻尼器1440可相对于外衬里1402的位置而耦合及定位内衬里1404。附接阻尼器1440可耦合到内衬里1404、外衬里1402、衬底1406及/或头盔1400的其它组件，此为通过粘合剂(例如，胶)、通过机械紧固件(例如，销、螺栓、铆钉或其它机械附接组件)及/或通过摩擦或其它附接技术(例如，模制到此类其它组件或其内)进行。

在特定冲击情形中，内衬里1404可相对于外衬里1402移动或反之亦然。在内衬里1404相对于外衬里1402移动之后，附接阻尼器1440可接着将内衬里1404及/或外衬里1402返回到其原始位置或大体上移动之前的位置。在特定实施例中，附接阻尼器1440还可经配置以接收赋予头盔的力且吸收所述力。此类力可包含倾斜角度力。

隔离阻尼器1442可耦合到滑动盘1444。在特定实施例中，隔离阻尼器1442可接合、以机械方式紧固、摩擦装配或通过其它技术耦合到滑动盘1444。滑动盘1444可经配置以相对内衬里1404及/或外衬里1402移动(例如，在所述内衬里及/或外衬里上滑动)。举例来说，如果头盔1400经受倾斜力，那么内衬里1404可相对于外衬里1402移动且因此隔离阻尼器1442及滑动盘1444可相对于内衬里1404及/或外衬里1402移动。因此，在其中隔离阻尼器1442中的一些或所有隔离阻尼器耦合到滑动盘1444的实施例中，可存在对内衬里1404相对于外衬里1402的横向移动的较低阻力且如此，可将较低量的倾斜力转移到穿戴者。在特定此类实施例中，头盔1400还可包含附接阻尼器1440，所述附接阻尼器可在冲击之后接着相对于外衬里1402而重新定位内衬里1404。

图22图解说明根据一实施例的图21的头盔的特定组件。图22可进一步图解说明头盔1400的内衬里1404、衬底1406、附接阻尼器1440及滑动盘1444。如所展示，衬底1406可为头盔1400的各种组件(例如，图21中所展示的隔离阻尼器1442)可被耦合到的框架。在特定实施例中，隔离阻尼器1442可耦合到衬底1406。在特定实施例中，衬底1406可接着经由附接阻尼器1440耦合到内衬里1404及/或外衬里1402。在特定此类实施例中，内衬里1404、外衬里1402及/或衬底1406可包含可接纳附接阻尼器1440的一部分的开口。附接阻尼器1440可接着通过所述开口被插入以将内衬里1404、外衬里1402及/或衬底1406耦合在一起。在特定此类实施例中，所述开口中的一或多者可经定大小以与对应附接阻尼器1440进行摩擦装配。如此，内衬里1404、外衬里1402、衬底1406及/或附接阻尼器1440可接着在无需粘合剂的情况下耦合在一起。举例来说，在特定实施例中，附接阻尼器1440、隔离阻尼器1442及/或其它组件可模制到内衬里1404、其它衬里1402及/或衬底1406中的一或多者中。在其它实施例中，可用多个组件来替换图22中所展示的单个附接阻尼器1440。

滑动盘1444可经配置以在内衬里1404及/或外衬里1402中的一或多者上滑动。滑动盘1444可包含可具有比附接到滑动盘1444的隔离阻尼器1442的表面面积大的表面面积的滑动表面。在特定实施例中，滑动表面可由于滑动盘1444的材料及/或由于施加到所述表面的涂层而具有低摩擦。另外，滑动盘1444可通过粘合剂、机械紧固件及/或通过摩擦或其它附接技术而耦合到隔离阻尼器1442。

图23是根据一实施例的图21的头盔的额外冲击吸收系统的部分横截面图。图23展示滑动盘1444、隔离阻尼器1442、衬底1406及内衬里1404。隔离阻尼器1442可经配置以在经受力(例如，来自冲击的力)时偏转。在特定实施例中，隔离阻尼器1442可经配置以主要接收在垂直于内衬里1404的表面的方向上施加的力。倾斜力可导致隔离阻尼器1442及滑动盘1444的滑动。

在图23中所展示的实施例中，隔离阻尼器1442可耦合到衬底1406，但其它实施例可另外或替代地将隔离阻尼器1442耦合到内衬里1404、外衬里1402及/或头盔100的另一组件。另外，如图23中所展示，滑动盘1444可包含用以帮助将滑动盘1444耦合到隔离阻尼器1442的特征。举例来说，图23中所展示的实施例包含用以帮助相对于隔离阻尼器1442而定位滑动盘1444及反之亦然的定位特征。

图24是图解说明根据一实施例的冲击吸收系统的额外实施例的部分横截面图。尽管隔离阻尼器1442的特定实施例可包含一个震动吸收特征，但图24中所展示的实施例可包含多个震动吸收特征。

图24图解说明具有外衬里1502、内衬里1504及附接阻尼器1540的头盔1500的部分。附接阻尼器1540可类似于本文中所描述的其它附接阻尼器。如此，附接阻尼器1540可帮助相对于头盔1500的外衬里1502及/或另一组件而定位内衬里1504。外衬里1502可包含凸耳1550及次要阻尼器1552。举例来说，凸耳1550可从外衬里1502的第一表面延伸且可经配置以吸收来自冲击的力。另外，凸耳1550还可包含滑动表面。滑动表面可允许凸耳1550在接触后即刻沿着内衬里1504及/或另一组件的表面滑动，从而允许内衬里1504相对于外衬里1502的较大移动。尽管在图24中的实施例中将凸耳1550展示为安置于外衬里1502上，但其它实施例可将凸耳1550安置于内衬里1504上及/或内衬里1504及外衬里1502两者上。在特定实施例中，外衬里1502可包含凹部，所述凹部位于外衬里1502的与凸耳1550的侧相对的侧上。其它实施例可不包含此凹部或可包含隔离阻尼器(例如，隔离阻尼器1442)，所述隔离阻尼器可包含一或多个此类凹部。

特定实施例可包含次要阻尼器1552。在特定实施例中，次要阻尼器1552可安置于凹部内(例如，与凸耳1550相对的凹部内及/或隔离阻尼器1442的凹部内)，但其它实施例可将次要阻尼器1552安置于别处(例如，外衬里1502及/或内衬里1504的另一部分上)。举例来说，特定其它实施例可包含在外衬里1502内(例如，在凸耳1550的位置处)的通孔且次要阻尼器1552可安置于通孔或所述通孔的一部分内。

在此类实施例中，凸耳1550及/或外衬里1502可由具有第一率(例如，弹性或弹簧率)的材料制成。次要阻尼器1552可由具有第二率的材料制成。如此，凸耳1550及次要阻尼器1552可各自经调谐以在不同力及/或冲击速度下提供保护。因此，图24可展示可变弹簧率冲击吸收系统的实施例。在特定实施例中，凸耳1550及次要阻尼器1552中的一者或两者可由非牛顿材料制成。举例来说，此类非牛顿材料可在不同力及/或冲击速度下具有不同率。如此，特定实施例可不包含次要阻尼器1552且可替代地仅具有可经调谐以在不同力及/或冲击速度下不同地做出响应的非牛顿凸耳1550，而其它实施例可包含凸耳1550及次要阻尼器1552以及可能其它冲击吸收组件。在至少具有凸耳1550及次要阻尼器1552的实施例中，凸耳1550及次要阻尼器1552中的一或多者可由非牛顿材料制成。

在特定实施例中，凸耳1550可经配置以在次要阻尼器1552之前啮合及/或反之亦然。如此，针对图24的实例，冲击可首先导致内衬里1504的偏转。针对移动的一部分，内衬里1504不接触凸耳1550。在设定量的偏转之后，内衬里1504可接触及/或“啮合”凸耳1550。如此，凸耳1550可接着提供朝向内衬里1504的移动的额外阻力。当凸耳1550最初啮合时，次要阻尼器1552可不接触头盔1500的组件(例如，外壳体或另一触点)。如此，次要阻尼器1552可不抵抗内衬里1504的移动。在额外偏转之后，次要阻尼器1552可接着啮合且朝向内衬里1504的移动的阻力可接着由于次要阻尼器1552的啮合而增加(假定凸耳1550及次要阻尼器1552的率为恒定的)。凸耳1550与次要阻尼器1552的经组合弹簧率可比仅凸耳1550自身的弹簧率高。

图25到26图解说明根据一实施例的利用图24的冲击吸收系统的头盔的组件。图25到26中所图解说明的头盔1600可为本文中所描述的头盔1400及1500的另一实施例。头盔1600可包含外衬里1602、内衬里1604、衬底1606、附接阻尼器1640A及卡扣底座1640B、凸耳1650以及滑动盘1644。

图25到26的衬底1606可沿着外衬里1602及/或内衬里1604的边缘耦合到外衬里1602及/或内衬里1604。衬底1606可包含多个附接阻尼器1640A以及卡扣底座1640B。在图25到26中所展示的实施例中，无隔离阻尼器可耦合到衬底1606。然而，附接阻尼器1640A可经配置以耦合到外衬里1602。卡扣底座1640B可耦合到内衬里1604。在特定实施例中，卡扣底座1640B可耦合到内衬里1604(例如，模制于内衬里1604内及/或通过其它粘合剂、机械或其它技术而耦合)。卡扣底座1640B可经配置以接纳销，所述销还可耦合到衬底1606。附接阻尼器1640A可耦合到衬底1606且因此附接阻尼器1640、卡扣底座1640B、衬底1606及任何销可相对于内衬里1604而定位外衬里1602(及反之亦然)。

在图25到26中所展示的实施例中，特定凸耳1650可包含耦合到凸耳1650的滑动盘1644。其它凸耳1650可不包含滑动盘1644。尽管一些凸耳1650可包含滑动盘1644而其它凸耳可不包含所述滑动盘，但装备有滑动盘1644的凸耳1650及未装备有滑动盘的凸耳1650两者均可经配置以在内衬里1604上滑动。

图27到28图解说明根据一实施例的另一冲击吸收系统。图27可图解说明凸耳1750A及1750B。凸耳1750A及1750B可为内衬里1704的一部分。凸耳1750A可经配置以正常地接触外衬里1702，而凸耳1750B可经配置以仅在内衬里1704及/或外衬里1702的变形之后的冲击期间接触外衬里1702。在特定实施例中，开口1760可安置于外衬里1702与内衬里1704之间。开口1760可允许外衬里1702及/或内衬里1704变形。如此，在此类实施例中，开口1760可为气隙。在特定实施例中，开口1760可填充有一或多个震动吸收材料及/或组件。震动吸收材料可为牛顿或非牛顿的。

图27还可包含带1740A及销1740B。带1740A可为耦合到内衬里1704的一部分(例如，部分1704A)且可耦合到销1740B的弹性带。销1740B可耦合到外衬里1702。带1740A及销1740B可帮助相对于内衬里1704而定位外衬里1702。在特定实施例中，带1740A可耦合到内衬里1704及外衬里1702两者。特定此类实施例可不包含销。

图27的实施例，内衬里1704可为可移除衬里。在此类实施例中，可移除衬里可为可经配置以吸收大多数特定冲击力的软衬里。如此，可移除衬里可为牺牲性的且可在此类冲击之后被替换并且可防止对头盔1700的其它部分造成损坏。在特定实施例中，可移除衬里可以非破坏性方式从头盔的其它组件解耦(例如，头盔的其它部分可在可移除衬里的移除期间不被损坏)。在特定实施例中，内衬里1704、外衬里1702及/或衬里1770可为此可移除及/或牺牲性衬里。

图28可图解说明具有外壳体1806、内衬里1804、外衬里1802、附接阻尼器1840及衬底1840A的实施例。外衬里1802可包含凸耳。在图28中所展示的实施例中，外衬里1802可包含凸耳，所述凸耳面向外壳体1806及内衬里1804两者且经配置以在所述外壳体及内衬里上滑动。在特定此类实施例中，各种凸耳可经配置以进行啮合及/或吸收各种冲击速度或偏转速率下的冲击。替代凸耳或除了所述凸耳之外，特定其它实施例还可包含可面向外壳体1806及内衬里1804两者的隔离阻尼器。

另外，衬底1840A可安置于内衬里1804与外衬里1802之间。衬底1840A可耦合到或插入到内衬里1804及/或外衬里1802的特征中。在特定实施例中，衬底1840A可在无需粘合剂的情况下耦合到内衬里1804及/或外衬里1802(例如，通过机械紧固件、模制及/或通过摩擦装配或插入到可接着固持衬底1840A的开口中)。另外，衬底1840A可经配置以经由例如摩擦装配或机械紧固件等特征而接纳附接阻尼器1840。附接阻尼器1840可耦合内衬里1804及/或外衬里1802以相对于外衬里1802而定位内衬里1804。图28中所展示的实施例可允许在不使用粘合剂的情况下相对于外衬里1804而耦合内衬里1804。

图29到31图解说明根据一实施例的冲击吸收系统的特定实施例的各种特征。图29可图解说明带1940的两个不同实施例。举例来说，带1940可为弹性绳索。在第一实施例中，带1940可在一端处插入到内衬里的插孔(receptacle)中。所述插孔可经由摩擦装配或者内衬里的特征(例如，可包围带1940的开口)而固持带1940。带1940的另一端可经由机械帽而耦合到外衬里。在另一实施例中，带1940的第一端可由内衬里的特征接纳，使得带1940的一部分与内衬里的表面齐平或在所述表面下方。在其中带1940为弹性绳索的实施例中，带1940的弹性可允许内衬里1904A相对于外衬里1902A从第一位置进行移动，同时仍使内衬里1904A及外衬里1902A返回到第一位置。如此，带1940可允许内衬里1904A在冲击期间相对于外衬里1902A进行较大偏转，同时仍保持使衬里1902A及1904B返回到其原始位置的能力。

图30可图解说明隔离阻尼器1442的额外实施例。隔离阻尼器1442A可包含锥体1442-1、凹部1442-2及滑动盘1444。锥体1442-1可经配置以接触内衬里及/或外衬里。锥体1442-1的几何形状可根据隔离阻尼器1442A期望的率来确定。在特定实施例中，锥体1442-1可允许隔离阻尼器1442A具有可变的率。在各种实施例中，凹部1442-2可或可不填充有额外材料。特定此类材料可包含与隔离阻尼器1442的冲击吸收性质不同的冲击吸收性质。

隔离阻尼器1442B可包含第一凹部1442-3、第二凹部1442-4及滑动盘1444。第一凹部1442-3及第二凹部1442-4中的一者或两者可填充或部分填充有额外材料。额外材料可包含与隔离阻尼器1442B的主要部分的性质类似或不同的性质。特定实施例可包含还可填充有具有不同性质的材料的额外凹部。另外，尽管图30图解说明具有锥体及凹部的隔离阻尼器，但其它实施例可包含(举例来说)具有此类锥体及凹部的凸耳及/或衬里。

图31可图解说明第一衬里的剖面图及等角透明视图，所述第一衬里可包含可经配置以安置于第二衬里的定位特征2080之间的凸耳2050A。定位特征2080可帮助相对于外衬里而定位内衬里。举例来说，定位特征2080可将凸耳2050A固持于特定区域中。另外，凸耳2050B可包含用以允许带2040通过凸耳2050B的特征。带2040可帮助相对于外衬里而定位内衬里。在特定实施例中，带2040可为弹性带且可包含在一端处的经模制头部(例如，模制到衬里中)及在另一端处的机械头部。

图32是详述根据一实施例的头盔的组装过程的流程图。在框3202中，可将外衬里安置于外壳体内。可接着经由(举例来说)接合、粘合剂、机械紧固件、模制或其它技术将外衬里耦合到外壳体。在特定实施例中，可将外衬里模制于外壳体内且因此可大体上同时发生将外衬里安置并耦合到外壳体。

在框3204中，可将对准器安置于外衬里内并耦合到所述外衬里。可经由(举例来说)接合、粘合剂、机械紧固件、模制或本文中所描述的其它技术将对准器耦合到外衬里。在特定实施例中，可将对准器模制到外衬里中。

在框3206中，可将内衬里安置于外衬里内。可接着在框3208中将内衬里耦合到对准器，使得可将外衬里、对准器与内衬里耦合。举例来说，耦合可经由接合、粘合剂、机械紧固件、模制或本文中所描述的其它技术。在特定此类实施例中，对准器可控制外衬里的部分与内衬里的部分之间的距离且可经配置以允许所述距离在接收到冲击后即刻改变。在特定实施例中，内衬里、外衬里、对准器及/或另外组件可包含一或多个隔离阻尼器及/或凸耳。在其中另外组件包含一或多个隔离阻尼器及/或凸耳的实施例中，还可将此组件安置于外壳体、外衬里及/或内衬里内及/或耦合到所述外壳体、外衬里及/或内衬里。

冲击吸收系统的其它实施例可包含在本文中所详述的在各种安全头盔(例如，运动头盔、施工头盔、竞赛头盔、由武装部队人员穿戴的头盔、保护例如学步小孩等人的头盔、自行车头盔、飞行员头盔及其它头盔)以及经设计以保护穿戴者的各种其它安全设备中的冲击吸收系统配置中的任一者。此类其它安全设备的非限制性实例可包含身体盔甲，例如背心、夹克及全身套装、手套、护肘垫、护腿垫、护臀垫、鞋子、头盔保护设备以及护膝垫。

通过使用不同材料及配置，可能调整或调谐由使用本发明的系统的头盔提供的保护，如所属领域的技术人员应理解。衬里及任何其它层可由具有不同柔性、压缩及压碎特性的材料形成，且隔离阻尼器可由各种类型的弹性体或其它适当能量吸收材料(例如MCU)形成。因此，通过控制隔离阻尼器及相关内部构造材料的密度及坚硬度，安全头盔可经配置以基于预期存在于任何给定头盔中的常见头部重量的已知范围且依据头盔大小并且依据任何给定运动活动策略性地管理冲击能量。

呈现前述描述以使所属领域的技术人员能够制作及使用本发明。出于解释的目的，已陈述特定命名以提供对本发明的透彻理解。然而，应理解，本文中所提供的特定实施例或应用的描述仅通过本发明的一些实例性实施例的方式而非通过对本发明的任何限制的方式提供。实际上，所属领域的技术人员应容易地明了对实施例的各种修改，且可在不背离本发明的精神及范围的情况下将本文中所定义的一般原理应用于其它实施例及应用。因此，本发明不应限于本文中所图解说明及描述的特定实施例，而是应赋予与本文中所揭示的原理及特征一致的最宽广的可能范围。

Claims (20)

1.一种头盔，其包括：

外壳体；

外衬里，其安置于所述外壳体内且耦合到所述外壳体；

内衬里，其安置于所述外衬里内且耦合到所述外衬里；

对准器，其耦合到所述外衬里及所述内衬里且经配置以相对于所述内衬里而定位所述外衬里；及

第一隔离阻尼器，其耦合到所述内衬里及所述外衬里中的一者，且耦合到经配置以允许所述内衬里相对于所述外衬里及所述外壳体进行全向移动的滑动盘，其中所述滑动盘经配置以在所述外衬里及所述内衬里中的另一者上滑动。

2.根据权利要求1所述的头盔，其中所述第一隔离阻尼器经配置以在接收到对所述内衬里及/或所述外衬里的力的至少正交分量后即刻压缩。

3.根据权利要求1所述的头盔，其中所述第一隔离阻尼器安置于所述外衬里与所述内衬里之间。

4.根据权利要求1所述的头盔，进一步包括安置于所述外衬里与所述内衬里之间的凸耳。

5.根据权利要求1所述的头盔，进一步包括耦合到所述内衬里及/或所述外衬里中的至少一者的第二隔离阻尼器。

6.根据权利要求1所述的头盔，进一步包括耦合到所述外衬里及所述内衬里中的一者的凸耳，且所述凸耳经配置以在凹部内滑动，所述凹部安置于与所述凸耳相对的所述外衬里及所述内衬里中的另一者的一侧上，以允许所述内衬里相对于所述外衬里及所述外壳体进行全向移动。

7.根据权利要求4所述的头盔，其中所述凸耳安置于所述外衬里及/或所述内衬里上。

8.根据权利要求5所述的头盔，其中所述第二隔离阻尼器包括至少部分地由额外材料填充的凹部。

9.根据权利要求4所述的头盔，其中所述凸耳安置于所述外衬里及所述内衬里的一者上，所述头盔进一步包括耦合到所述凸耳的第二滑动盘，且

其中所述第二滑动盘经配置以在所述外衬里及所述内衬里中的另一者上滑动。

10.根据权利要求1所述的头盔，其中所述第一隔离阻尼器是主要阻尼器，且所述头盔进一步包括次要阻尼器。

11.根据权利要求10所述的头盔，其中所述主要阻尼器是第一弹性，且所述次要阻尼器是第二弹性。

12.根据权利要求10所述的头盔，其中所述主要阻尼器经配置以在接收到正交于所述内衬里及/或所述外衬里的第一力后即刻压缩，且所述次要阻尼器经配置以在接收到正交于所述内衬里及/或所述外衬里的第二力后即刻压缩，其中所述第二力大于所述第一力。

13.根据权利要求10所述的头盔，进一步包括凸耳，其中所述内衬里及/或所述外衬里包括所述凸耳及凹部，其中所述凸耳安置于所述外衬里与所述内衬里之间，且其中所述次要阻尼器安置于所述凹部内。

14.根据权利要求1所述的头盔，其中所述对准器经配置以在接收到对所述内衬里及/或所述外衬里的力的至少正交分量后即刻压缩。

15.根据权利要求1所述的头盔，其中所述对准器是弹性带，且其中所述对准器的至少一部分被模制于所述内衬里及/或所述外衬里内。

16.根据权利要求1所述的头盔，其进一步包括安置于所述外衬里与所述内衬里之间且经配置以接纳至少一个对准器及/或阻尼器的衬底。

17.根据权利要求4所述的头盔，其中所述凸耳包括非牛顿材料。

18.根据权利要求1所述的头盔，进一步包括阻尼器阵列，且其中所述阻尼器阵列包括：

多个阻尼器，每一阻尼器具有第一端及第二端，其中所述第一隔离阻尼器是所述多个阻尼器中的一者；及

第一衬底，其中所述多个阻尼器的所述第一端耦合到所述第一衬底，其中：

所述阻尼器阵列进一步包括第二衬底，

所述多个阻尼器的所述第二端耦合到所述第二衬底，

所述第一衬底耦合到所述内衬里，且

所述第二衬底耦合到所述外衬里。

19.一种组装根据权利要求11所述的头盔的方法，所述方法包括：

将所述外衬里安置并耦合于所述外壳体内；

将所述对准器安置于所述外衬里内；

将所述对准器耦合到所述外衬里；

将所述内衬里安置于所述外衬里内；及

将所述内衬里耦合到所述对准器。

20.一种维修根据权利要求1所述的头盔的方法，其中所述外衬里及/或所述内衬里为可移除衬里，所述方法包括：

将所述头盔的可移除衬里解耦；

提供未损坏的可移除衬里；及

将所述未损坏的可移除衬里耦合到所述头盔。

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