CN108135307B - 安全头盔 - Google Patents

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Abstract

一种安全头盔(100)，其用于提高道路使用者的可视性。安全头盔具有可操作地连接到电源(48)的多个灯(1、2、3)；至少一个运动传感器(20)，其检测骑车者的行为特征并将输入信号提供给控制器(9)，控制器根据算法操作，由此信号被处理以根据检测到的行为特征确定灯开启的适当时间；并且其中来自所述控制器的切换信号启动灯以指示实际的或预期的行进方向。

Description

安全头盔
发明领域
本发明涉及一种安全头盔，特别地本发明涉及一种用于增强道路使用者的可视性的安全头盔；更特别地但非排他性地，本发明增强了骑车者的可视性。
背景
司机可能会忽视路上的骑车者，这可能会导致伤亡。这部分是因为他们并不总是被看到，部分原因是他们的预期行动或行进方向并不总是受到其他道路使用者的赞赏。
现有技术
中国实用新型CN 201 854 733(PENGBIN)公开了一种用于夜间或低照度的骑行头盔。
美国专利US 7 695 156(HURWITZ)公开了一种照明头盔，其包括分散在该照明头盔的外表面上的多个透明显示器和不透明部分。
欧洲专利申请EP-A-1 589 842(SHERRING)公开了一种用于安装在头盔上的电致发光位置指示器。
CN201854733U(LIU)公开了一种头盔，其前缘设有照明灯，灯后有凹槽，后缘有警示灯。
DE29617877U(HERRMANN等人)公开了一种头盔，其左侧和右侧上具有集成指示器以指示行进方向。
GB2363314A(GARFORTH-BLES)公开了一种带有照明系统的安全帽。
GB2397372A(SHERRING)公开了一种用于头盔的位置指示器。
GB2433415A(CHUANG)公开了一种安全头盔和安装在头盔主体上的方向指示设备。
US6157298(GARFINKEL)公开了一件式或两件式安全头盔。
US7121676B1(KUTNYAK)公开了一种照明的保护性帽子。
US2009034238A1(HURWITZ)公开了一种沿头盔表面的大部分发射光的全向照明头盔。
US2013114247A1(RIGUAD等人)公开了一种点亮发光安全附件的方法。
在Kickstarter上在
https://www.kickstarter.com/projects/819484536/lumos-a-next-generation-bicycle-helmet发布的下一代骑行头盔Lumos公开了带有集成灯和安装在车把上以控制灯的开关的骑行头盔。
本发明是为了克服现有头盔的缺点而提出并提供一种改进的骑车者头盔。
发明概述
根据本发明的第一方面，提供了一种用于骑车者的安全头盔，其包括：多个灯，其可操作地连接到电源；至少一个运动传感器，其检测骑车者的行为特征(behaviouralcharacteristic)并将输入信号提供给控制器，控制器根据算法操作，由此信号被处理以根据检测到的行为特征确定灯开启的适当时间；并且其中来自控制器的切换信号按顺序启动灯以指示实际的或预期的行进方向。
优选地，灯组或灯群位于头盔的左侧和右侧上，并且这些灯组在下文中被称为侧灯。
理想情况下，安全头盔还包括面向前的灯和面向后的灯，其也可以被配置为接收来自控制器的切换信号，使得这些灯被切换以指示实际的或预期的行进方向或行进速度的改变。
可选择地，前灯和后灯中的一个或两个可以被布置为独立于控制器而操作。例如，前灯和后灯中的每一个或两个可以由独立开关开启。
理想情况下，侧灯按顺序切换或以特定方式或顺序切换成闪烁或闪光。优选地，侧灯包括多个至少三个独立的灯，这些灯被布置为以可控方式作为一系列闪光灯照亮。灯顺序切换的速度可以由使用者限定。可选地，灯的顺序切换和/或闪光或频闪重复的次数也可以由使用者限定。
优选地，该设备被包含在用于骑行者的安全头盔中，或者该设备可以作为用于改装成骑行头盔的套件提供。套件和支撑装置的部件被适当地成形和形成，以使该设备能够永久地连接到骑行头盔或临时装配在骑行头盔上。
理想地，灯包括发光二极管(LED)或激光LED，其优选布置在头盔的侧部、前部和后部上，从而可以从各个方向清楚地看到骑车者，因此增强了骑车者对其他道路使用者和第三方的可视性。
在另一个实施方案中，侧灯可以形成为箭头形状或者以指示行进方向的方式布置。实现其的一种方式是，例如其中相邻的侧灯被形成以渐缩或以示意或指示移动或预期的行进方向的方式成形。例如，在一些实施方案中，侧灯可以包括沿设备的佩戴者的方向或预期的行进方向指向或闪烁或闪光的箭头，以便将其清楚地传达给其他道路使用者，特别是在弱光或在黑暗中。
以这种方式，侧灯可以有利地向同路人或行人指示骑车者正在移动或者打算沿特定方向移动，从而向第三方警告骑车者的存在。由于灯的明亮特性和存在移动的事实，本发明快速且容易地被发现并与其它背景灯、标志和交通区分开，以便警告其他道路使用者-特别是交通工具驾驶员-佩戴者存在并可能存在危险。这往往会立即引起回避行动，并导致驾车者降低其速度。
此外，由于侧灯优选地布置为围绕头盔延伸，所以当侧灯被开启时，其他道路使用者能够从远处看到灯。在灯大体上围绕整个头盔延伸的一个实施方案中，其他道路使用者和驾驶员可以从任何接近方向感知闪烁或闪光。在该实施方案中，闪光或闪烁可以被开启以围绕头盔来回移动，从而呈现从所有侧和接近方向可见的显示。
前部照明装置可以被向前引导，以警告第三方即将到来的使用者存在的交通。可选地，前部照明装置可以被向下引导，以照亮佩戴者的行进方向。
前灯可以包括用于调节照明方向的装置。在一些实施方案中，前部照明装置可以包括用于调节光束宽度的装置。
可选地，后灯可以布置成向从后方接近的交通工具提供危险警告灯，并且可以包括用于引起注意的另外的装备。这样的装备可以例如包括在后灯处或邻近后灯的后向反射部分，或间歇的、闪烁的或以其他方式可变的光效果。例如，在一些实施方案中，后灯可以具有与侧灯和/或前灯不同的颜色。
可选地，前部、后部和侧部的灯由独立的电池供电。如果一个电池失效，这提供了更大的冗余度。
可以提供一种装置来使得使用者能够改变灯中的一个或更多个的亮度。类似地，可以提供使得使用者能够改变设备的一个或更多个特征的装置，使得灯的闪烁顺序、刷新率、亮度和/或颜色可以例如根据偏好、功率需求和/或其他具体要求改变。
后灯可响应于行为特征而操作，使得当使用者制动并因此减慢时，后灯被开启以指示速度的变化。例如，检测使用者的速度和倾斜度的传感器可以提供与制动相关联的输入信号，从而开启后灯。
例如，在一个实施方案中，加速度计可以被包括在该设备中，该加速度计向控制器提供单独的信号，该信号指示骑车者正在制动的速度。该信号可用于改变例如灯的亮度和/或颜色，从而赋予道路使用者与骑车者的运动相关的紧迫性。
前部照明装置可以包括多个灯，例如第一指向的或窄的光束被向前引导以用于第三方，并且第二扩散的或宽的光束光被向下引导，以照亮路表面以有利于骑车者。该多个灯可以设置有单独的开启控制。
在另一个实施方案中，该设备可以包括光传感器。光传感器可以定位成以便捕获环境光水平。以这种方式，各种灯可以被布置为根据预设的环境光水平自动开启以实现最大的安全性。
有利地，开启控制可以包括运动传感器或加速度计，该加速度计可以监视移动速度并在灯之间适当地转移电力。
在一些实施方案中，该设备可以包括运动传感器和/或磁罗盘。以这种方式，各种灯可以布置成根据运动被开启，例如根据检测的行驶条件单独地开启。
理想地，运动传感器可以允许使用者在不移动时节省电池电力，例如，其中灯设置有延迟和电池节电模式。
例如，运动传感器可以允许侧灯根据使用者的注视方向变得开启或变亮，或者改变颜色或特征。以这种方式，当使用者看向一侧以准备转弯时，侧灯中的一个或两个可以被开启或变得更亮和/或改变颜色以便向第三方警告即将转弯。例如，控制器内置的时间延迟可以防止误报。骑车者的转弯可以被感测并且为侧灯提供另外的特征，例如其中在通过运动传感器记录长时间的方向改变之后，侧灯在一段时间内提供不同的特征。
在另一个实施方案中，该设备包括全球或本地定位装置。以这种方式，该设备可以有利地监视骑车者的本地定位，例如参考危险路口、不安全的道路、所谓的“事故黑点”、或者在环境或街道照明条件差或者天气条件可能存在危险的情况。有利地，可以使这样的实施方案能够相应地调整灯或其特征或亮度。
在一些实施方案中，设备可以包括诸如蓝牙(RTM)之类的机器间可操作性，以便使骑车者能够使用智能电话或其他设备的电子设备能力，以便监视灯的状况或里程或状态或使用情况。
现在将仅通过示例并参照附图来描述本发明的优选的实施方案，其中：
附图简述
图1a和图1b示出根据本发明的设备的实施方案的等轴测图；
图2a和图2b示出了图1a和图1b中所示的实施方案的前视图和后视图；
图3a和图3b示出了图1a和图1b中所示的实施方案的平面图；
图4示出了图1a和图1b中所示的实施方案的侧视图；
图5示出了图1a中所示的实施方案的分解等轴测图；
图6示出了图1b中所示的实施方案的分解等轴测图；并且
图7示出了用于操作灯的电路图的示例。
附图的详细描述
参考附图，示出了头盔构架100或头盔，其包括一系列通风口7，该通风口允许空气流过头盔以便保持骑车者凉爽。
头盔构架100由轻质坚固的合成塑料材料形成并且包括膨胀聚苯乙烯的芯。
头盔100包括前部照明装置2，该前部照明装置2包括位于中心的发光机构或发光二极管的圆形群组(circular cluster of light emitting diodes)。
头盔100包括后部照明装置1，后部照明装置1是位于中心的发光二极管或发光二极管群组。
头盔包括头盔100的左侧和右侧上的侧灯3。
前部照明装置2也可以用于开启和关闭设备上的所有灯，其中开关被包括在前部照明装置外壳中。这使灯能够被开启，使得灯例如响应于信号被点亮。
前部照明装置/灯2和后部照明装置/灯1可以独立于侧灯3进行控制。以这种方式，例如前灯和后灯被开启并且在头盔100的使用持续时间内保持点亮。侧灯3响应于行为特征而被开启。
灯连接到控制器9，该控制器包括电子面板、微芯片和印刷电路板。控制器安装在头盔100的内面上(参见图3b)。
控制器9和灯1、2、3连接到电源48。电源是钮扣电池。
印刷电路板还连接到控制器或包括控制器(图1a到6中未示出)和至少一个运动传感器(图1a到6中未示出)。
运动传感器检测指示骑车者的行为特征的移动。传感器产生传递给控制器的输入信号，以指示已检测的行为特征。
控制器根据算法解释输入信号，使得所处理的信号确定灯被开启的时间。
应理解的是，灯1、2、3中的每个可以根据不同的算法被开启。例如，侧灯可以通过与转弯相关联的行为特征来开启，并且后灯可以利用与地面上的速度下降相关联的特征来开启。
控制器通过衬垫与使用者的头部分离，以防止在使用过程中摩擦。
额外的衬垫13设置在头盔100的内面上以便还保护使用者的头部以提供增强的舒适性和改进的贴合性。
衬垫提供了将控制器容纳在袋部内的内衬。衬垫防止不适或受伤风险。
头部附接装置4包括下巴带8、调节表盘6和调节带10。这使头盔100能够适合于使用者。
快速释放紧固件5包括可弹性变形的扣件55和捕捉件555。
表盘调节该设备在使用者头部上的适合度，其中多个带从表盘延伸并随着表盘转动而缩短。
钮扣电池和控制器9操作灯1、2、3并为灯1、2、3供电。钮扣电池和控制器位于头盔构架的空腔中。
这些灯位于摩擦、干涉或公差配合的保持器33、34和35(见图5)中并且可以从保持器33、34和35移除，使灯在碰撞期间能够弹出以减少对骑车者的伤害。另外，或者可选择地，这样的配合使能够容易地移除以进行维护或更换，并且还使得使用者能够容易地将电池从静态抽取中断开。
电缆(未示出)穿过位于头盔100内侧上的通道(未示出)以将灯1、2、3连接至电源48。
在需要充电之前，电池48具有约7.5小时的预期寿命。
在彩色的半透明盖下面提供LED面板以形成灯。通过这种方式，相同的LED可以用于所有的灯。
侧灯设置有间歇性闪烁警报模式，以警告第三方骑车者改变方向，提高可视性。照明顺序表示方向。
侧灯3包括多个发光二极管，该多个发光二极管被配置为当加速度计检测到在预设的方向参数范围内向前移动时保持以低电平开启。
侧灯3包括不规则形状的形式，即在使用中朝向设备的后部扩大尺寸并覆盖多个发光二极管的半透明盖。
发光二极管通过盖漫射，并且盖横穿该构架的多于一个的平面以便从多个方向可见。盖成形为具有凹痕43以包围该构架的包耳式成形部(over-ear shaping)，从而占据该构架上的最低位置，并且包括大体上竖直的平面，从而有利地进一步增强可视性。
图7显示了适用于头盔的示例电路图。
有多个传感器20A、20B、20C。传感器检测运动，比如速度和倾斜度。传感器可以安装在头盔上或者远程布置在例如使用者或其自行车上。在这样的实施方案中，传感器可以与控制器9无线通信。
传感器20A、20B、20C连接到控制器9并且灯1、2、3也连接到控制器。
每个灯具有其自己的电池48，因此一节电池的损耗不影响所有灯。
侧灯3各自具有能够单独点亮的四个发光二极管。
仅通过示例已经描述了本发明，并且应当理解，可以对上述实施方案作出改变，而不偏离本发明的范围。首先应该理解，关于任何特定实施方案描述的任何特征可以与其他实施方案组合地表征。
因此，关于本说明书，应该认识到，包括尺寸、材料、形状、形式、功能以及操作、组装和使用方式的变化的本发明的各部分的最佳尺寸关系被认为对于本领域技术人员是显而易见的且明显的，并且与附图中所示和说明书中描述的关系等同的所有关系都意图被本发明包含。
因此，前述内容被认为仅仅是对本发明的原理的说明，基于相关领域中的普通常识或专业知识，变化和实施是明显和清楚的。此外，由于本领域技术人员将容易想到许多修改和变化，因此不希望将本发明限制为所示和所描述的确切结构和操作，并且因此所有合适的修改和等同物可以诉诸于、落入如所附权利要求中所陈述的本发明的范围。

Claims (40)

1.一种用于骑车者的安全头盔设备，所述安全头盔设备包括：
多个灯，其包括前照明灯、面向后的灯、多个右侧灯和多个左侧灯，所述多个灯可操作地连接到电源；和
至少一个运动传感器，其检测骑车者的行为特征并将输入信号提供给控制器，所述控制器根据算法操作，由此所述输入信号被处理以根据检测到的行为特征确定在所述多个右侧灯和/或所述多个左侧灯的第一照明特征开启前的适当的时间延迟，并且此后，在记录由所述至少一个运动传感器指示的长时间的方向改变之后的一段时间内，确定所述多个右侧灯和/或所述多个左侧灯开启不同于所述第一照明特征的第二照明特征的时间；
其中来自所述控制器的切换信号按灯顺序启动所述多个右侧灯和/或所述多个左侧灯以指示实际的或预期的行进方向。
2.根据权利要求1所述的安全头盔设备，其中所述多个右侧灯和/或所述多个左侧灯按顺序切换或切换为以特定方式闪光或闪烁。
3.根据权利要求1所述的安全头盔设备，其中所述多个左侧灯和所述多个右侧灯大体上围绕所述安全头盔设备的整个周边延伸。
4.根据权利要求2所述的安全头盔设备，其中所述多个左侧灯和所述多个右侧灯大体上围绕所述安全头盔设备的整个周边延伸。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的安全头盔设备，其中所述多个灯包括发光二极管。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的安全头盔设备，其中所述多个灯包括激光二极管。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的安全头盔设备，还包括全球定位(GPS)感测装置。
8.根据权利要求5所述的安全头盔设备，还包括全球定位(GPS)感测装置。
9.根据权利要求6所述的安全头盔设备，还包括全球定位(GPS)感测装置。
10.根据权利要求1-4和8-9中任一项所述的安全头盔设备，还包括加速度计，所述加速度计被布置成感测制动速率并且提供指示所述制动速率的信号以便影响所述多个灯中的至少一些灯的光颜色和/或亮度的变化。
11.根据权利要求5所述的安全头盔设备，还包括加速度计，所述加速度计被布置成感测制动速率并且提供指示所述制动速率的信号以便影响所述多个灯中的至少一些灯的光颜色和/或亮度的变化。
12.根据权利要求6所述的安全头盔设备，还包括加速度计，所述加速度计被布置成感测制动速率并且提供指示所述制动速率的信号以便影响所述多个灯中的至少一些灯的光颜色和/或亮度的变化。
13.根据权利要求7所述的安全头盔设备，还包括加速度计，所述加速度计被布置成感测制动速率并且提供指示所述制动速率的信号以便影响所述多个灯中的至少一些灯的光颜色和/或亮度的变化。
14.根据权利要求1-4、8-9和11-13中任一项所述的安全头盔设备，其中所述多个灯可拆卸地安装到所述安全头盔设备。
15.根据权利要求5所述的安全头盔设备，其中所述多个灯可拆卸地安装到所述安全头盔设备。
16.根据权利要求6所述的安全头盔设备，其中所述多个灯可拆卸地安装到所述安全头盔设备。
17.根据权利要求7所述的安全头盔设备，其中所述多个灯可拆卸地安装到所述安全头盔设备。
18.根据权利要求10所述的安全头盔设备，其中所述多个灯可拆卸地安装到所述安全头盔设备。
19.根据权利要求1-4、8-9、11-13和15-18中任一项所述的安全头盔设备，还包括适于在预设光水平下开启所述多个灯的环境光传感器。
20.根据权利要求5所述的安全头盔设备，还包括适于在预设光水平下开启所述多个灯的环境光传感器。
21.根据权利要求6所述的安全头盔设备，还包括适于在预设光水平下开启所述多个灯的环境光传感器。
22.根据权利要求7所述的安全头盔设备，还包括适于在预设光水平下开启所述多个灯的环境光传感器。
23.根据权利要求10所述的安全头盔设备，还包括适于在预设光水平下开启所述多个灯的环境光传感器。
24.根据权利要求14所述的安全头盔设备，还包括适于在预设光水平下开启所述多个灯的环境光传感器。
25.根据权利要求1-4、8-9、11-13、15-18和20-24中任一项所述的安全头盔设备，还包括罗盘。
26.根据权利要求5所述的安全头盔设备，还包括罗盘。
27.根据权利要求6所述的安全头盔设备，还包括罗盘。
28.根据权利要求7所述的安全头盔设备，还包括罗盘。
29.根据权利要求10所述的安全头盔设备，还包括罗盘。
30.根据权利要求14所述的安全头盔设备，还包括罗盘。
31.根据权利要求19所述的安全头盔设备，还包括罗盘。
32.根据权利要求1-4、8-9、11-13、15-18、20-24和26-31中任一项所述的安全头盔设备，其中，所述多个灯、所述至少一个运动传感器和所述控制器作为用于附接到骑行头盔的套件提供，所述安全头盔设备还包括：支撑装置，所述支撑装置被适当地成形和形成以使得所述安全头盔设备能够连接到所述骑行头盔。
33.根据权利要求5所述的安全头盔设备，其中，所述多个灯、所述至少一个运动传感器和所述控制器作为用于附接到骑行头盔的套件提供，所述安全头盔设备还包括：支撑装置，所述支撑装置被适当地成形和形成以使得所述安全头盔设备能够连接到所述骑行头盔。
34.根据权利要求6所述的安全头盔设备，其中，所述多个灯、所述至少一个运动传感器和所述控制器作为用于附接到骑行头盔的套件提供，所述安全头盔设备还包括：支撑装置，所述支撑装置被适当地成形和形成以使得所述安全头盔设备能够连接到所述骑行头盔。
35.根据权利要求7所述的安全头盔设备，其中，所述多个灯、所述至少一个运动传感器和所述控制器作为用于附接到骑行头盔的套件提供，所述安全头盔设备还包括：支撑装置，所述支撑装置被适当地成形和形成以使得所述安全头盔设备能够连接到所述骑行头盔。
36.根据权利要求10所述的安全头盔设备，其中，所述多个灯、所述至少一个运动传感器和所述控制器作为用于附接到骑行头盔的套件提供，所述安全头盔设备还包括：支撑装置，所述支撑装置被适当地成形和形成以使得所述安全头盔设备能够连接到所述骑行头盔。
37.根据权利要求14所述的安全头盔设备，其中，所述多个灯、所述至少一个运动传感器和所述控制器作为用于附接到骑行头盔的套件提供，所述安全头盔设备还包括：支撑装置，所述支撑装置被适当地成形和形成以使得所述安全头盔设备能够连接到所述骑行头盔。
38.根据权利要求19所述的安全头盔设备，其中，所述多个灯、所述至少一个运动传感器和所述控制器作为用于附接到骑行头盔的套件提供，所述安全头盔设备还包括：支撑装置，所述支撑装置被适当地成形和形成以使得所述安全头盔设备能够连接到所述骑行头盔。
39.根据权利要求25所述的安全头盔设备，其中，所述多个灯、所述至少一个运动传感器和所述控制器作为用于附接到骑行头盔的套件提供，所述安全头盔设备还包括：支撑装置，所述支撑装置被适当地成形和形成以使得所述安全头盔设备能够连接到所述骑行头盔。
40.一种用于骑车者的安全头盔设备，所述安全头盔设备包括：
多个独立供电的发光二极管，其可操作地连接到独立的电源，所述多个独立供电的发光二极管适合于在至少四个不同的周边位置处独立地安装到所述安全头盔设备；和
至少一个运动传感器，其检测骑车者的行为特征并将输入信号提供给控制器，所述控制器根据算法操作，由此所述输入信号被处理以根据检测到的行为特征确定在所述多个独立供电的发光二极管的第一照明特征开启前的适当的时间延迟，并且此后，在记录由所述至少一个运动传感器指示的长时间的方向改变之后的一段时间内，确定所述多个独立供电的发光二极管开启不同于所述第一照明特征的第二照明特征的时间；
其中来自所述控制器的切换信号按顺序启动所述多个独立供电的发光二极管以指示实际的或预期的行进方向。
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