CN109965438B - 头盔的防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种头盔的防护装置，所述头盔包括外壳及内衬，外壳与内衬之间设有间隙，外壳和内衬之间的间隙处设有在头盔受到旋转冲击时使外壳相对于内衬转动的支撑体，所述的支撑体包括与所述外壳连接的外层及与所述内衬连接的内层，所述支撑体还包括设置在所述外层与内层之间且在头盔受到旋转冲击时使外层相对于内层横向滑动的若干个阻尼滑动层。当头盔受到外力冲击时，本发明的头盔外壳可相对于内衬转动一定的角度，从而大幅度消减外力对使用者的冲击，从而起到保护使用者头部的作用。

Description

头盔的防护装置

技术领域

本发明涉及安全防护技术领域，尤其是涉及一种对头盔遭受旋转冲击时具有缓冲防护作用的头盔的防护装置。

背景技术

头盔是常用的安全防护用品，现有技术的头盔通常包括一个外壳及设置在外壳内侧的内衬，其中外壳的外层为一个避免穿透的刚性壳体，壳体的内层为用于吸收冲击能量、分散冲击载荷的衬里，在衬里的内侧，距离衬里一定的间隔设置用于将头盔穿戴在使用者头部的内衬。现有技术的头盔可以有效地降低头盔在受到径向（即头盔外表面的法向）冲击时对使用者头部的伤害，但实际上当撞击事故发生时，头盔承受单纯径向冲击力的概率较小，更多的时候除了头盔径向的冲击力外，还存在头盔切向上的冲击力，在这种切向冲击力的作用下，头盔容易出现一定角度的旋转，从而导致使用者头部易受挫伤。最近在脑外伤领域的研究表明，旋转冲击对大脑产生的剪切力对脑细胞的损伤要比径向力大得多。一些研究表明，人类大脑组织对剪切力的敏感度大大高于撞击过程中施加的径向压缩力，头部在受到旋转冲击后容易引起弥散性轴索损伤（Diffuse Axonal Injury）或硬脑膜下血肿（Subdural Hematoma）等多种轻型脑外伤（Mild Traumatic Brain Injury）。公开日为2019年1月15日，公开号为CN109198767A的中国专利文献公开了一种带有集成旋转限制器的防护头盔，所述头盔包括外衬和通过至少一个回位弹簧可滑动地联接到所述外衬的内表面的内衬。所述外衬包括带有向内延伸的搁架的内表面。所述搁架包括止动表面。所述内衬具有外表面、内表面以及将所述外表面连接至所述内表面的边缘。所述边缘面向所述搁架的所述止动表面。所述内衬能够相对于所述外衬滑动地在第一位置和止动位置之间移动，在所述第一位置，所述内衬的所述边缘通过间隙与所述搁架的所述止动表面分隔，在所述止动位置，所述内衬的所述边缘的一部分与所述搁架的所述止动表面的一部分接触。该头盔的内衬通过回位弹簧可滑动联接外衬的内表面，使其能够相对于外衬滑动地在第一位置和止动位置之间移动来实现对外部旋转冲击力缓冲。但这种缓冲头盔结构过于复杂，因此，设计一种对外部旋转冲击力具有较好缓冲作用，受到外力旋转冲击时头部不会挫伤的头盔的防护装置，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服目前的头盔存在承受外力旋转冲击能力较差，受到外力旋转冲击时头部易受挫伤的不足，提供一种头盔的防护装置，该头盔对外部旋转冲击力具有很好缓冲作用，在受到外力旋转冲击时使用者头部不易挫伤。

本发明为实现上述发明目的所采用的技术方案是，一种头盔的防护装置，所述的头盔包括外壳，还包括设置在外壳内的内衬，外壳与内衬之间设有间隙，外壳和内衬之间的间隙处设有在头盔受到旋转冲击时使外壳相对于内衬转动的支撑体，所述的支撑体包括与所述外壳连接的外层及与所述内衬连接的内层，所述支撑体还包括设置在所述外层与内层之间且在头盔受到旋转冲击时使外层相对于内层横向滑动的若干个阻尼滑动层。本发明的头盔在外壳与内衬之间设有抗旋转（即头盔外表面的切向）冲击缓冲支撑体，支撑体具有头盔切向上的形变功能，当头盔受到外力冲击时，外力中作用于外壳切向上的分力使外壳具有相对内衬转动的趋势，本发明的支撑体内、外层之间设有若干个阻尼滑动层，这里的阻尼滑动层是指层与层之间具有带阻尼的滑动功能。本发明通过支撑体内、外层之间若干个阻尼滑动层的横向相对滑动，即最终体现在外层相对于内层滑动或内层相对于外层滑动，在内衬相对不动的前提下，外壳相对于内衬可转动一定的角度，从而起到对旋转（即头盔外表面的切向）冲击缓冲的作用；另一方面，采用若干个阻尼滑动层，相邻的两个阻尼滑动层之间均可以出现相对移动，因此可以增加外壳相对于内衬可转动幅度，这样就大幅度的消减了外部切向力对使用者头部的冲击。因此，本发明解决了目前的头盔存在承受外力旋转冲击能力较差，头盔使用者头部在受到旋转冲击后容易引起弥散性轴索损伤（DiffuseAxonal Injury）或硬脑膜下血肿（Subdural Hematoma）等多种轻型脑外伤（MildTraumatic Brain Injury）的问题，大幅提高了头盔对使用者的保护作用。

作为优选，阻尼滑动层包括上下两个基层及设置在两个基层之间的介质层，所述介质层用于减少两个基层之间的摩擦力，使两个基层之间具有滑动性与回弹性；介质层内的介质为半流体状结构，所述的介质由液体、胶体、铁流体或由气体、液体、固体、胶体、铁流体中至少两种组合的混合物构成。这里所述的滑动性，是指受到切向力时，相邻的两个基层之间会出现相对滑动；这里所述的回弹性，是指当该切向力消失时，已经出现相对滑动的两个基层之间在一定的幅度范围内具有恢复原状的功能。虽然将支撑体的各层直接贴合也可以产生横向滑动，但头盔发生碰撞的几率相对较小，层与层长时间贴合容易出现粘连，同时层与层之间的干摩擦其摩擦系数变动范围较大，在其受到切向冲击时各个受力支撑体的缓冲幅度容易大小不一，从而影响缓冲效果。而在外层与内层之间采用阻尼滑动层可以使支撑体各处的缓冲幅度大小均衡，有效发挥抗切向冲击的缓冲作用。此外，外层与内层之间的摩擦力也并非越小越好，外层与内层之间过小的摩擦力会导致头盔受到切向冲击时其冲击力难以消减，外壳相对与内衬的旋转过快，同样会对使用者的产生伤害，采用具有一定回弹性（粘稠性）的半流体阻尼介质可以控制头盔外壳相对与内衬的旋转速度，使冲击力有序消减，确保使用者的安全。

作为优选，阻尼滑动层为2至6层，支撑体上相邻的两个阻尼滑动层通过粘合剂相互贴合或者相邻的两个阻尼滑动层之间的基层为同质一体结构，支撑体的外层和内层与阻尼滑动层的基层通过粘合剂粘合或者外层和内层与阻尼滑动层的基层为同质一体结构。支撑体上的若干个阻尼滑动层可以由多个相互独立的阻尼滑动层相互连接（粘合）构成，也可以是一体的多层结构，即相邻两个介质层之间仅设置一个基层（将前述方案中相互连接的两个基层合二为一）。同样，支撑体的外层和内层也可以与相邻阻尼滑动层的基层合二为一，这样可以简化结构。

作为优选，支撑体靠近外壳的一面通过粘合剂、粘贴膜、钩接、热熔合或一体成型的方式与所述的外壳内壁固定，所述支撑体与内衬紧贴的一面通过粘合剂、粘贴膜、钩接或缝合的方式与所述的内衬固定。

作为优选，外层与内层在头盔径向上的投影大小相同，所述阻尼滑动层的外周设有弹性薄膜，所述弹性薄膜封闭于外层与内层之间的所有阻尼滑动层的外周；所述弹性薄膜靠近外层的一端延伸至外层的外周且至少覆盖外层的部分外周面，弹性薄膜靠近内层的一端延伸至内层的外周且至少覆盖内层的部分外周面。外层与内层在头盔径向上的投影大小相同是指外层与内层的大小相同，在所有阻尼滑动层的外周设置弹性薄膜，可以对阻尼滑动层中半流体状的介质层起到有效的保护，尤其是在支撑体采用长条状结构的时候，此时在支撑体宽度方向的尺寸较小，支撑体两侧与外界环境的接触面相对较大而容易受外界环境影响。这样在头盔长时间的使用过程中可以使阻尼滑动层中阻尼介质始终保持其有效性，同时在头盔受到轻微的切向力、支撑体出现小幅度滑动时弹性薄膜的附加拉力使支撑体更容易复位，从而维持支撑体整体结构的完整性。

作为优选，弹性薄膜上设有环绕支撑体的沟槽，所述沟槽设于弹性薄膜的外壁或内壁上，每介质层均对应设置一条沟槽。而当头盔受到较强的切向冲击力时，弹性薄膜上环绕支撑体的沟槽则可以轻易撕裂，因此不会影响支撑体的抗切向冲击缓冲功能。

作为优选，所述的基层为弹性体，所述滑动阻尼层的其中一个基层紧贴介质层的一面设有弹性支柱，弹性支柱的一端与该基层一体连接，弹性支柱的另一端穿过所述的介质层，其端部与另一基层抵接。阻尼滑动层采用弹性体的基层及向介质层延伸设置弹性支柱，使得阻尼滑动层上基层之间的距离保持稳定，避免在头盔使用后支撑体的中间层受到长时间挤压产生永久性变形等影响其抗冲击性能；同时还可以使支撑体具有头盔径向（即头盔外表面的法向）上的弹性形变功能，进一步减缓头盔径向冲击力对使用者头部的冲击；另外，弹性支柱的设置可以增加阻尼滑动层的回弹性。由于弹性支柱的一端仅与基层抵接，弹性支柱可以相对于基层移动，因此不会影响支撑体抗切向冲击的缓冲功能。

作为优选，所述的基层为弹性体，所述滑动阻尼层的基层上紧贴介质层的一面设有弹性支柱，弹性支柱的一端与该基层一体连接，弹性支柱的另一端穿过所述的介质层，其端部与另一基层抵接，两个基层上的弹性支柱在介质层内错位设置。弹性支柱可以设置在一个基层上，也可以设置在相对的两个基层上，当两个基层上均设置弹性支柱时，两个基层上的弹性支柱在介质层内错位设置。

作为优选，所述的弹性支柱为圆柱形、棱柱形、圆锥形、棱锥形、圆台形、棱台形的一种或其组合。

作为优选，内衬为两片衬带的连接结构，包括位于头顶部的U形内衬带及环抱于头侧围部的环形内衬带，所述的支撑体形状与所述的内衬带相适配。这里支撑体形状与所述的内衬带相适配，是指支撑体的形状与内衬带的形状相同，即将支撑体加工成与内衬带相同的形状，这样便于将支撑体的一面固定在内衬带上，而内衬带可以通过支撑体定位在外壳的内壁上。

作为优选，支撑体的长度与内衬带的长度相适配，支撑体的宽度是内衬带宽度的80%-120%。在大多数情况下，支撑体的形状及大小与内衬带相同，即支撑体的长度与内衬带的长度相当，支撑体的宽度与内衬带的宽度相当，这样支撑体采用热切割后可以方便地与内衬带固定；但支撑体也可以大于内衬带或小于内衬带，比如选用支撑体的长度与内衬带的长度相当，支撑体的宽度可以在一定程度上小于内衬带的宽度或大于内衬带的宽度。

作为优选，头盔的防护装置还包括U形缓冲条，U形缓冲条的一端与内衬连接， U形缓冲条的另一端与连接条的一端连接，连接条的另一端设有卡扣头，外壳内侧设有与卡扣头适配的卡扣孔，卡扣头与卡扣孔对应卡接；所述的U形缓冲条为两条，分别设置在头盔后部的左右两侧的环形内衬带上，U形缓冲条与内衬的连接处还对应设有两个束条，所述束条的另一端连接头锁。内衬通过U形缓冲条和连接条与外壳连成一体，用于限制内衬与外壳之间的过度滑移，避免外壳收到旋转冲击时相对与内衬的过度旋转，使外壳相对于内衬转动控制在一定的范围内；另一方面U形缓冲条可以构成内衬与外壳之间的缓冲机构，在受到切向力起到缓冲作用，进一步提升头盔受到旋转力冲击时的缓冲效果，而卡扣头与卡扣孔适配的固定方式，可以方便拆装。本发明的U形缓冲条设置在头盔后部左右两侧，U形缓冲条与内衬的连接处及束条和内衬的连接处在同一位置上，头锁的作用是调整束条的松紧，束条与头部松紧配合适当利于受到外力旋转冲击时头部的保护。

本发明的有益效果是：本发明通过在头盔的外壳与内衬之间设支撑体，利用外壳与内衬之间的相对滑动，可以大幅度消减头盔在受到外力冲击时的切向分力，大幅度地减少了外力对使用者造成的冲击，解决了目前的头盔存在承受外力旋转冲击能力较差，受到外力旋转冲击时头部易受挫伤的不足，大幅提高了头盔对使用者的保护作用。

附图说明

图1是本发明头盔的一种结构示意图；

图2是本发明实施例1支撑体的一种横截面结构示意图；

图3是本发明实施例2支撑体一种横截面结构示意图；

图4是本发明实施例3支撑体的一种横截面结构示意图；

图5是本发明实施例4支撑体的一种横截面结构示意图；

图6是本发明实施例5支撑体的一种横截面结构示意图；

图7是本发明头盔的一种仰视结构示意图。

图中：1.外壳，2.内衬，3.支撑体，4.外层，5.内层，6.阻尼滑动层，7.基层，8.介质层，9.弹性薄膜，10.弹性支柱，11.沟槽，12.U形内衬带，13.环形内衬带，14.U形缓冲条，15.连接条，16.卡扣头，17.卡扣孔，18.束条，19.头锁。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

实施例1

在如图1、图2所示的实施例1中，一种头盔的防护装置，所述的头盔包括外壳1，还包括设置在外壳内的内衬2，外壳与内衬之间设有间隙，外壳和内衬之间的间隙处设有在头盔受到旋转冲击时使外壳相对于内衬转动的支撑体3，所述的支撑体包括与所述外壳连接的外层4及与所述内衬连接的内层5，外层与内层在头盔径向上的投影大小相同，所述支撑体还包括设置在所述外层与内层之间且在头盔受到旋转冲击时使外层相对于内层横向滑动的三个阻尼滑动层6；每个阻尼滑动层均包括上下两个基层7及设置在两个基层之间的介质层8，介质层的厚度为0.4毫米，所述介质层用于减少两个基层之间的摩擦力，使两个基层之间具有滑动性与回弹性。本实施例介质层内的介质为半流体状的胶液，介质层内的介质也可以由液体、胶体、铁流体等构成，或由气体、液体、固体、胶体、铁流体中至少两种组合的混合物构成。阻尼滑动层之间及阻尼滑动层与外层、内层之间均通过粘合剂粘接固定。本实施例支撑体靠近外壳的一面通过粘合剂与外壳内壁固定，支撑体与外壳也可以通过粘贴膜、钩接、热熔合或一体成型的方式与外壳内壁固定；支撑体与内衬紧贴的一面通过粘合剂与所述的内衬固定，支撑体与内衬也可以通过粘贴膜、钩接或缝合的方式固定。本实施例的内衬为两片衬带的连接结构，包括位于头顶部的U形内衬带12及环抱于头侧围部的环形内衬带13（见图7），所述的支撑体形状与所述的内衬带相同（图中以虚线示意且为了标记需要将支撑体画成比内衬带略小）；头盔的防护装置还包括U形缓冲条14，U形缓冲条的一端与内衬连接， U形缓冲条的另一端与连接条15的一端连接，连接条的另一端设有卡扣头16，外壳内侧设有与卡扣头适配的卡扣孔17，卡扣头与卡扣孔对应卡接；所述的U形缓冲条为两条，分别设置在头盔后部的左右两侧的环形内衬带上，U形缓冲条与内衬的连接处还对应设有两个束条18，所述束条的另一端连接头锁19。

实施例2

在如图3所示的实施例2中，支撑体上相邻的两个阻尼滑动层之间的基层为同质一体结构（即两个基层为同一层），支撑体的外层和内层与阻尼滑动层的基层为同质一体结构（即基层与外层为同一层，基层与内层为同一层），本实施例的介质层厚度为0.8毫米，其余和实施例1相同。

实施例3

在如图4所示的实施例3中，基层为弹性体，所述滑动阻尼层的其中一个基层紧贴介质层的一面设有弹性支柱10，所述弹性支柱呈圆台形，弹性支柱的一端与该基层一体连接，弹性支柱的另一端穿过所述的介质层，其端部与另一基层抵接，本实施例的介质层厚度为1.2毫米，弹性支柱也可以采用圆柱形、棱柱形、圆锥形、棱锥形、棱台形的一种或其组合结构，其余和实施例1相同。

实施例4

在如图5所示的实施例4中，基层为弹性体，所述滑动阻尼层的基层上紧贴介质层的一面设有弹性支柱，所述弹性支柱呈圆锥形，弹性支柱的一端与该基层一体连接，弹性支柱的另一端穿过所述的介质层，其端部与另一基层抵接，两个基层上的弹性支柱在介质层内错位设置，本实施例的介质层厚度为1.6毫米，弹性支柱也可以采用圆柱形、棱柱形、圆台形、棱锥形、棱台形的一种或其组合结构，其余和实施例2相同。

实施例5

在如图6所示的实施例5中，阻尼滑动层的外周设有弹性薄膜9，所述弹性薄膜封闭于外层与内层之间的所有阻尼滑动层的外周；所述弹性薄膜靠近外层的一端延伸至外层的外周且覆盖外层的外周面，弹性薄膜靠近内层的一端延伸至内层的外周且覆盖内层的外周面；弹性薄膜上设有环绕支撑体的沟槽11，所述沟槽设于弹性薄膜的外壁上，每介质层均对应设置一条沟槽，其余和实施例2相同。

本发明的头盔在外壳与内衬之间设有抗旋转冲击缓冲支撑体，支撑体具有头盔切向上的形变功能，当头盔受到外力冲击时，外力中作用于外壳切向上的分力使外壳具有相对内衬转动的趋势，本发明的支撑体内、外层之间设有若干个阻尼滑动层，通过支撑体内、外层之间若干个阻尼滑动层的横向相对滑动，即最终体现在外层相对于内层滑动或内层相对于外层滑动，在内衬相对不动的前提下，外壳相对于内衬可转动一定的角度，从而起到对旋转冲击缓冲的作用；另一方面，采用若干个阻尼滑动层，相邻的两个阻尼滑动层之间均可以出现相对移动，因此可以增加外壳相对于内衬可转动幅度，这样就大幅度的消减了外部切向力对使用者头部的冲击。因此，本发明解决了目前的头盔存在承受外力旋转冲击能力较差，头盔使用者头部在受到旋转冲击后容易引起弥散性轴索损伤（Diffuse AxonalInjury）或硬脑膜下血肿（Subdural Hematoma）等多种轻型脑外伤（Mild Traumatic BrainInjury）的问题，大幅提高了头盔对使用者的保护作用。

除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征或技术数据可以进行重新选择及组合，例如阻尼滑动层也可以采用2层至6层的任一层数，而介质层的厚度也可以根据阻尼滑动层的数量及外壳与内衬之间的距离加以调整，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种头盔的防护装置，所述的头盔包括外壳（1），其特征是：所述头盔还包括设置在外壳内的内衬（2），外壳与内衬之间设有间隙，外壳和内衬之间的间隙处设有在头盔受到旋转冲击时使外壳相对于内衬转动的支撑体（3），所述的支撑体包括与所述外壳连接的外层（4）及与所述内衬连接的内层（5），所述支撑体还包括设置在所述外层与内层之间且在头盔受到旋转冲击时使外层相对于内层横向滑动的若干个阻尼滑动层（6）；所述的阻尼滑动层包括上下两个基层（7）及设置在两个基层之间的介质层（8），所述介质层用于减少两个基层之间的摩擦力，使两个基层之间具有滑动性与回弹性；所述介质层内的介质为半流体状结构，所述的介质由液体、胶体、铁流体或由气体、液体、固体、胶体、铁流体中至少两种组合的混合物构成；所述外层与内层在头盔径向上的投影大小相同，所述阻尼滑动层的外周设有弹性薄膜（9），所述弹性薄膜封闭于外层与内层之间的所有阻尼滑动层的外周；所述弹性薄膜靠近外层的一端延伸至外层的外周且至少覆盖外层的部分外周面，弹性薄膜靠近内层的一端延伸至内层的外周且至少覆盖内层的部分外周面；弹性薄膜上设有环绕支撑体的沟槽，所述沟槽设于弹性薄膜的外壁或内壁上，每介质层均对应设置一条沟槽。

2.根据权利要求1所述的头盔的防护装置，其特征是：所述的阻尼滑动层为2至6层，支撑体上相邻的两个阻尼滑动层通过粘合剂相互贴合或者相邻的两个阻尼滑动层之间的基层为同质一体结构，支撑体的外层和内层与阻尼滑动层的基层通过粘合剂粘合或者外层和内层与阻尼滑动层的基层为同质一体结构。

3.根据权利要求1所述的头盔的防护装置，其特征是：所述支撑体靠近外壳的一面通过粘合剂、粘贴膜、钩接、热熔合或一体成型的方式与所述的外壳内壁固定，所述支撑体与内衬紧贴的一面通过粘合剂、粘贴膜、钩接或缝合的方式与所述的内衬固定。

4.根据权利要求1所述的头盔的防护装置，其特征是：所述的基层为弹性体，所述阻尼滑动层 的其中一个基层紧贴介质层的一面设有弹性支柱（10），弹性支柱的一端与该基层一体连接，弹性支柱的另一端穿过所述的介质层，其端部与另一基层抵接。

5.根据权利要求1所述的头盔的防护装置，其特征是：所述的基层为弹性体，所述阻尼滑动层 的基层上紧贴介质层的一面设有弹性支柱，弹性支柱的一端与该基层一体连接，弹性支柱的另一端穿过所述的介质层，其端部与另一基层抵接，两个基层上的弹性支柱在介质层内错位设置。

6.根据权利要求4或5所述的头盔的防护装置，其特征是：所述的弹性支柱为圆柱形、棱柱形、圆锥形、棱锥形、圆台形、棱台形的一种或其组合。

7.根据权利要求1-5任一项所述的头盔的防护装置，其特征是：内衬为两片衬带的连接结构，包括位于头顶部的U形内衬带（12）及环抱于头侧围部的环形内衬带（13），所述的支撑体形状与所述的内衬带相适配；头盔的防护装置还包括U形缓冲条（14），U形缓冲条的一端与内衬连接， U形缓冲条的另一端与连接条（15）的一端连接，连接条的另一端设有卡扣头（16），外壳内侧设有与卡扣头适配的卡扣孔（17），卡扣头与卡扣孔对应卡接；所述的U形缓冲条为两条，分别设置在头盔后部的左右两侧的环形内衬带上，U形缓冲条与内衬的连接处还对应设有两个束条（18），所述束条的另一端连接头锁（19）。

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