CN108135308B - 一种用于吸收和消散由碰撞产生的能量的复合几何结构及包括所述结构的安全头盔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于吸收和消散由碰撞产生的能量的复合几何结构(1)，该复合几何结构(1)包括相邻且稳定地彼此连接的多个中空小室(2、2'、2")。在每个小室(2、2'、2")上识别有一个或多个弧形元件(3、3'、3")，这些弧形元件"从小室的同一周界边缘(4)的两个并置区域开始展开，这种弧形元件(3、3'、3")构造成弹性变形。

Description

一种用于吸收和消散由碰撞产生的能量的复合几何结构及包 括所述结构的安全头盔

技术领域

本发明涉及一种用于吸收和消散由碰撞产生的能量的复合几何结构，其特别地但非排它性适用于保护人体。

本发明还涉及包括上述复合几何结构的安全头盔。

背景技术

用于保护人体免受碰撞的各种类型的结构是已知的。具体地，关于保护头部，所使用头盔通常由三个元件组成：

-外刚性帽，其经受撞击；

-内层，其通常由聚苯乙烯制成、容纳在上述帽中并且用于消散碰撞后产生的能量；

-壳体，其用于使用者头部，由软材料制成。

骑手、特别是在城市交通中骑行的骑手、溜冰者、轮滑爱好者、滑板爱好者需要能够主要用于两种用途的头盔：

-有效吸收和消散碰撞后产生的能量；

-占用很小的空间，使得它们可以在不使用时容易地放入行李袋或包中。

为了节省空间，有提供了包括多个部件的帽，所述部件随后通过诸如接头或铰链的固定装置组装。

尽管一方面这种解决方案使得能够克服节省空间问题，但另一方面，它不再提供能够在碰撞的情况下有效地执行其保护使用者头部的功能的帽，因为该帽由多个不直接彼此协作并因此在撞击情况下可能分开的部分形成。

Alessio Abdolahian先生，专利申请第PD2012A335号的权利人试图通过提供一种可折叠的安全头盔来克服该缺点，该安全头盔包括具有蜂窝结构的外帽，该蜂窝结构具有彼此连接以形成单一体的不规则六边形。

根据该解决方案，该帽具有使用弹性体、优选地热塑性聚氨酯制成的，甚至更优选地由TPU-92A、通过3D或常规印刷技术获得的基于聚氨酯的材料制成的带不规则六边形的蜂窝结构。

在这种情况下，尽管在上述头盔的测试过程中进行的力传递测试揭示了帽的良好抗碰撞性，但是头盔的蜂窝几何形状揭示了在消散由碰撞产生的能量方面是不足的。

发明内容

本发明具有解决上述缺点的目的。

具体地，本发明的目的是提供一种用于吸收和消散由碰撞产生的能量的结构，该结构由单件制成，在碰撞时可弹性变形并构造成消散碰撞能量而不将其传递到身体的受保护部位或者更一般地说由结构保护的物体。

本发明的另一个目的是提供一种结构，该结构可以由使用者以简单且容易的方式使用并且能够由使用者舒适地穿戴。

上述目的通过根据权利要求1所述的用于吸收和消散由碰撞产生的能量的复合几何结构来实现。

上述目的还通过根据权利要求7所述的安全头盔来实现。

在从属权利要求中概述了本发明的进一步详细特征。

有利地，根据本发明的单一体和复合几何结构由于存在可弹性变形的弧形元件而能够消散由碰撞引起的能量，该弧形元件从具有三维展开并且中空的、彼此相邻并相互连接的多个几何元件的并列区域开始展开。这发生而没有将碰撞能量传递给使用者的身体或者由这种结构保护的物体。

实际上，由碰撞引起的能量由于在中空几何元件下面且连接中空几何元件的弧形元件的变形而被吸收。

仍然有利地，根据本发明的单一体和复合几何结构由于存在上述弹性弧形元件而提高了使用它的人的舒适度，但是起到与泡沫橡胶相同的作用。

仍然有利地，由弹性材料制成，根据本发明的复合几何结构可以容易地折叠以获得内部中空的椭圆形状，该内部中空的椭圆形状能够将诸如手套、帽等的附件容纳在其中。

基本上，根据本发明的复合几何结构一旦不再被用作保护物品，就用作用于物体的节省空间的容器。

附图说明

参照附图，从通过非限制性示例提供的本发明的优选实施例的描述中，上述目的和优点将更加显而易见，附图中：

图1和图2表示根据本发明的用于吸收和消散冲击能量的复合结构的两个不同的轴测图；

图3和图4表示图1的结构的细节的两个不同视图；

图5和6表示属于根据本发明的安全头盔的帽的两个不同的轴测图；

图7表示图5的帽的侧向关闭单元的细节的分解图；

图8表示处于折叠构型的根据本发明的头盔的正视图。

具体实施方式

参照图1，有示出了用于吸收和消散由碰撞产生的能量的复合几何结构，其整体用1表示，包括多个相邻且相互连接的中空小室2。

在图1所示的实施例中，小室2主要是六边形的。图1也示出了八边形的某些小室20的存在。

然而，根据变体实施例(未示出)，小室也可以具有不同的形状，例如不同于六边形的多边形形状乃至圆形。也可以提供有都具有相同几何形状的小室或具有彼此不同的几何形状的小室。

参照如图1并且根据本发明，每个小室2具有多面体结构，在图2中可见的彼此间隔开的多个弧形元件3偏离该多面体结构。

具体地，观察如图2和3，上述弧形元件3中的每一个从每个小室2的相同周界边缘4开始展开。

有利地，由于其构造，上述弧形元件3中的每一个能够消散碰撞能量而该碰撞能量不会一直传递至使用者的头骨。这通过以下事实实现：每个小室2的弧形元件3在碰撞时经受弹性变形并且变形时将碰撞能量释放到相邻小室。

应该观察到，结构1(在上部)具有确实类似于蜂窝的刚性蜂窝结构。

有利地，复合几何结构1的上部足够刚性，以吸收碰撞能量而不损坏结构1。

基本上，有利地并参照图4，复合几何结构1构造成，使得第一基本上刚性的区域A和由更弹性的材料制成的第二区域B在其中识别出。

第一区域A能够吸收碰撞能量，而第二区域B有助于不仅消耗单个小室2上的碰撞能量，而且还通过弧形元件3的弹性变形来传递相邻小室上的能量。

以这种方式，碰撞能量的消散显著提高并因此允许防止所讨论的能量被传递到人的头骨。

具体地，并参照图3和图4，能量消散效应由于存在以下元件而发生：

多个第一弧形元件3'，其具有与小室2'的弧形元件的几何连续性；

多个第二弧元件3"，第二弧元件3"中的每一个具有与小室2"的弧形元件的几何连续性。

基本上，在第一种情况下，能量消散发生在具有在图4中可见的相同展开方向X的弧形元件3'之间，几何连续性由连接表面5保证。而在第二种情况下，能量消散发生在具有彼此不同的展开方向的弧形元件3"之间(参见图3)。

如从图3中可以观察到的，在后一种情况下，能够消散碰撞能量的表面具有大致螺旋形展开。

这一事实有利地导致能量消散不仅发生在根据类似于球的平行线(例如平行线X)的布置位于相同高度处的小室2'的弧形元件3'之间，而且发生在分别属于相邻且位于彼此不同高度的小室2'和小室2"的弧形元件3'、3"。这意味着能量消散也发生在根据不同的平行线展开的小室之间(将结构1与球体的一部分进行比较)。

能量消散也发生在不同平行线之间的事实使碰撞能量消散效应倍增。

另外，如图2中可观察到的，弧形元件3"沿不同于平行线X的平行线X'交错布置，弧形元件3'沿该平行线X布置。该特性有利地导致具有更大的碰撞能量消散总表面积。

应该观察到，根据本发明的复合几何结构也可以用于保护诸如例如背部、膝盖、手臂等的人体的其它部位。

还应有利地观察到，根据本发明的复合几何结构也可以用于保护通常影响例如计算机监视器的物体免受碰撞。

现在返回到结构1在骑行、滑冰和滑板领域中的使用，结构1可以是安全头盔10的一部分(在图8中其整体可见)并且容纳在安全头盔10的帽11中。

在这种情况下，如图5、6和8中可观察到的，头盔10的帽11设置有多个开口12。

有利地，开口12使得安全头盔10能够良好地通风。

帽11将复合结构1接纳在其中，使得在每个开口12处还突出有复合结构1的小室2。

图5和6示出了头盔侧向具有两个关闭单元13。

具体如图7中可看到的，每个侧向关闭单元13包括：

-由膨胀泡棉(poron)制成的两个元件18，其有利地用于吸收碰撞能量；

-四个维可牢尼龙搭扣(Velcor)元件14、14'，其根据公母联接两两相互联接；

-三个元件，其中的中央元件15是固定的，而两个侧向元件16是可动的。

图7还示出了条17，条17用于将整个关闭单元13保持在一起，并且其适合于固定到带(图中未示出)，带在使用者的下巴下方滑动以保持固定到其头部的头盔。

每个关闭单元13操作如下。

当使用者已完成使用他的头盔并想将其放入他的行李袋或包内时，他将其折叠。

在折叠时，由泡棉18制成的元件被折叠以形成V形，直到它们相对于彼此叠置为止。

考虑到泡棉元件18与维可牢尼龙搭扣元件14成一体，当泡棉元件18被折叠时，它们也导致后者被折叠以形成V形。

考虑到维可牢尼龙搭扣元件14联接到维可牢尼龙搭扣元件14'，当维可牢尼龙搭扣元件14被折叠时，它们也导致后者被折叠以形成V形。

最后，考虑到维可牢元件14'与侧向元件16成一体，后者也折叠成V形，而中央元件15保持固定。

有利地，中央元件15用于两种用途：

-覆盖由两个泡棉元件18之间的分隔线19表示的折叠线；

-形成上述下巴下方的带滑过的部分。

两个关闭单元13的折叠有利地使得帽11能够折叠。类似地，容纳在帽11中的复合结构1也由于其弧形元件3的弹性变形性能而可以折叠。

折叠帽11和容纳在其中的复合几何结构1两者允许获得基本上类似于图8中可见的橄榄球的椭圆形构型。

显然，可以提供根据本发明的头盔的关闭单元的变型实施例(未示出)，例如提供类似于用于车辆中的儿童安全带的三点式关闭单元。

应该观察到，图中所示的外帽11具有遵循复合几何结构1的轮廓的形状；然而，根据附图中未示出的变型实施例，外盖11可以不遵循结构1的轮廓不同地成形。例如，外盖可以是常规形状，或者通常其可以是具有可折叠几何形状的任何形状。

根据本发明的复合几何结构的折叠通过制成其的弹性材料实现，该弹性材料通常是泡沫聚氨酯，特别是TPU。

具体地，弹性形变的弧形元件的构造使得这种类型的折叠能够获得内部中空的椭圆形状。

有利地，中空椭圆形构型使得使用者能够将如此折叠的头盔用作例如眼镜、手套等物体的容器并且将其放置在行李袋或包中。

最后，可以使用适当的条或类似装置来关闭如此获得的椭圆形结构。

有利地，借助简单的脱开装置，例如压力按钮或类似装置，可以容易地从头盔上拆下头盔的帽，因此按使用者喜好变成可互换元件。

帽通常由塑料材料、ABS或任何类似材料制成。

这种本身已知类型的工艺使用专用立体光固化成型机，其通过沉积专用树脂层通过模制来形成复合结构的模型。

鉴于上述情况，根据本发明的复合几何结构和安全帽实现了预先设定的目的。

具体地，已经实现了获得能够吸收和消散由碰撞引起的能量的复合几何结构的目的。

此外，已经实现了获得使用者容易佩戴且舒适的结构的目的，因为具有弧形元件的下部区域能够在与用户头部接触的区域中对结构进行更柔软的支撑。

有利地，相对于现有技术，碰撞能量的消散有相当大的提高，因为形成复合几何结构的下部区域的弧形元件能够不仅在一个方向上而且在多个方向上消散能量。

以这种方式，能量消散效应倍增并且沿根据本发明的复合结构的大得多的总表面积分布，所有这些都不会将碰撞能量传递到用户的头骨，从而保护用户免受致命事故的伤害。

仍然有利地，根据本发明的复合几何结构也可应用于人体的其它部位，并且其可以例如用于覆盖物体。

仍然有利地，根据本发明的复合几何结构和头盔成功地经历了各种撞击测试，并且因此它们符合UNI-1078标准。

此外，根据本发明的复合几何结构可以在碰撞后使用几次，因此也克服了只能使用一次的由聚苯乙烯制成的常用吸收结构的缺点。

此外，根据本发明的复合几何结构和头盔的折叠由于弧形元件的弹性可变形性而使其能够容易运输，并且对使用者来说，在其使用之后大大地减小了整体尺寸。

最后，一旦使用和折叠，根据本发明的安全头盔可以用作保持物体的容器。

Claims (6)

1.一种用于吸收和消散由碰撞产生的能量的复合几何结构(1)，所述复合几何结构(1)包括相邻且稳定地彼此连接的多个中空小室(2、2'、2")，在每个小室(2、2'、2")上识别有至少一个弧形元件(3、3'、3")，所述至少一个弧形元件(3、3'、3")从所述小室的同一周界边缘(4)的两个并置区域开始展开，所述至少一个弧形元件(3、3'、3")构造成弹性变形，每个小室(2、2'、2")是多面体形状的，

其特征在于，所述至少一个弧形元件(3、3'、3")包括：

-多个第一弧形元件(3')，其具有与小室(2')的弧形元件(3')的几何连续性，所述小室(2')的弧形元件(3')具有相同展开方向(X)；

-多个第二弧形元件(3")，第二弧形元件(3")中的每一个具有与小室(2")的弧形元件(3")的几何连续性，小室(2")的弧形元件(3")具有相同展开方向(X')，所述第二弧形元件(3")的所述展开方向(X')不同于所述第一弧形元件(3')沿其布置的展开方向(X)，

所述第二弧形元件(3")通过具有大致螺旋形展开的表面连接到所述第一弧形元件(3')。

2.根据权利要求1所述的复合几何结构(1)，其特征在于，所述第二弧形元件(3")沿平行线(X')交错布置，所述平行线(X')不同于所述第一弧形元件(3')沿其布置的平行线(X)。

3.根据权利要求1或2所述的复合几何结构(1)，其特征在于，每个小室(2、2'、2")在其横截面上是多边形的。

4.根据权利要求1或2所述的复合几何结构(1)，其特征在于，每个小室(2、2'、2")在其横截面上是六边形的。

5.根据权利要求1或2所述的复合几何结构(1)，其特征在于，每个小室(2、2'、2")在其横截面上是圆形的。

6.根据权利要求1或2所述的复合几何结构(1)，其特征在于，所述复合几何结构(1)适合于容纳在外帽(11)中，所述复合几何结构(1)和所述外帽(11)限定安全头盔(10)，所述安全头盔被构造成吸收和消散由碰撞产生的能量。

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