CN110381763B - 具有分段式外壳的头盔 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种头盔主体,这种头盔主体包括:分段式外壳和能量管理衬层;所述分段式外壳包括:上部、下部和强化构件,所述强化构件设置于所述上部与所述下部之间,借以于所述外壳中形成加长分段开口;所述能量管理衬层设置在所述分段式外壳内,所述能量管理衬层进一步包括:外部能量管理层,所述外部能量管理层包括开口,所述开口完全贯穿所述外部能量管理层;及内部能量管理层,所述内部能量管理层位于所述外部能量管理层内,并且所述内部能量管理层包括通道,所述通道完全贯穿所述内部能量管理层,所述通道与所述外部能量管理层的所述开口对齐并产生至少1厘米的重叠,进而通过所述加长分段开口促进空气流动。
Description
相关申请的交叉引用
本发明要求享有2017年1月26日所提交的申请号为62/450,703的题为具有分段式外壳的头盔(Helmet Comprising a Segmented Shell)的美国临时专利申请的优先权,该美国临时专利申请的全部公开内容据此以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及一种头盔,诸如动力竞技头盔,这种头盔包括了用于改善通风性的分段式外壳。这种包括有分段式外壳的头盔可替代现有的动力竞技头盔,并且以下将描述这种包括有分段式外壳的头盔的优点。
背景技术
保护性头部装备和头盔具有广泛的用途,并普遍地应用于诸如体育、竞技、建筑、矿业、军事防御等领域,借以保护使用者的头部与大脑。通过用头盔来防止硬物或尖锐物体直接接触使用者的头部,可防止或减少使用者所遭受的损害与损伤。同时,还可通过对撞击能量进行吸收、分配或其它方式的能量管理来防止或减少使用者所遭受的损害与损伤。
发明内容
本发明一方面提供了一种头盔,这种头盔包括:分段式外壳,这种分段式外壳包括:上部;下部;及强化构件,这种强化构件设置于上部与这种下部之间,借以于分段式外壳中形成加长分段开口;能量管理衬层,其设置在所述分段式外壳内,这种能量管理衬层进一步包括:外部能量管理层,这种外部能量管理层包括开口,这种开口完全贯穿这种外部能量管理层;内部能量管理层,这种内部能量管理层位于外部能量管理层内,并且这种内部能量管理层包括通道,这种通道完全贯穿内部能量管理层,通道与外部能量管理层的开口对齐并产生距离至少为1厘米的重叠,进而通过所述加长分段开口促进空气流动。
本发明实施例可包括下列一个或多个特点。其中加长分段开口的长度大于3厘米,加长分段开口的高度介于0.2厘米至1.5厘米的范围内,并且不存在从头盔外看到能量管理衬层的径向视线。其中分段式外壳的上部能够覆盖头盔的顶部与冠部;分段式外壳的下部能够覆盖头盔的侧部与后部;以及加长分段开口从面部开口的A柱向头盔的后方沿分段式外壳的上部与分段式外壳的下部之间的接触面延伸。其中强化构件可以由与销扣连接的衬套构成,该强化构件或与分段式外壳的上部或与分段式外壳的下部构成了整体结构。其中强化构件由比分段式外壳更软的材料制作且构成衬套。其中加长分段开口的长度介于3厘米至20厘米的范围内。其中外部能量管理层由发泡聚苯乙烯(EPS)形成;及内部能量管理层由发泡聚丙烯(EPP)形成。
本发明另一方面提供了一种头盔,这种头盔包括:分段式外壳,这种分段式外壳包括加长分段开口;能量管理衬层,其设置在分段式外壳内,这种能量管理衬层进一步包括:外部能量管理层,这种外部能量管理层包括开口,这种开口完全贯穿所述外部能量管理层;及内部能量管理层,这种内部能量管理层位于这种外部能量管理层内,并且这种内部能量管理层包括通道,这种通道完全贯穿内部能量管理层,这种通道与外部能量管理层的所述开口对齐并产生距离至少为1厘米的重叠或交叠,进而通过所述加长分段开口促进空气流动。
本发明具体的实施例可包括下列一个或多个技术特征。其中加长分段开口的长度大于3厘米,加长分段开口的高度大于0.2厘米,并且不存在从头盔外看到能量管理衬层的径向视线。其中分段式外壳的上部覆盖头盔的顶部与冠部;分段式外壳的下部覆盖头盔的侧部与后部;及加长分段开口从面部开口的A柱向头盔的后方沿分段式外壳的上部与分段式外壳的下部之间的接触面延伸。其中分段式外壳还包括:第一部分;第二部分;及强化构件,这种强化构件设置于第一部分与第二部分之间,以在分段式外壳中形成加长分段开口。其中强化构件由比分段式外壳更软的材料制作且构成衬套。其中强化构件可与销扣相连接,销扣具有与分段式外壳的第一部分或与分段式外壳的第二部分成形的整体结构。其中加长分段开口的长度介于1厘米至20厘米的范围内。
本发明又一方面提供了一种头盔,这种头盔包括:分段式外壳,这种分段式外壳包括:上部;下部及强化构件,强化构件设置于上部与下部之间,借以于分段式外壳中形成加长分段开口;及能量管理衬层,其设置在所述分段式外壳内,能量管理衬层进一步包括:通道,这种通道完全贯穿内部能量管理层,并且通道与外部能量管理层的开口对齐并产生距离至少为1厘米的重叠或交叠,进而通过所述加长分段开口促进空气流动。
本发明具体的实施例可包括下列一个或多个技术特征。其中加长分段开口的长度大于3厘米,加长分段开口的高度大于0.2厘米,并且不存在从头盔外看到所述能量管理衬层的径向视线。其中分段式外壳的上部覆盖头盔的顶部与冠部;分段式外壳的下部覆盖头盔的侧部与后部;及加长分段开口从面部开口的A柱向头盔的后方沿分段式外壳的上部与分段式外壳的下部之间的接触面延伸。其中能量管理衬层还包括:外部能量管理层,外部能量管理层包括开口,开口完全贯穿外部能量管理层;及内部能量管理层,内部能量管理层位于外部能量管理层内,并且内部能量管理层包括通道,分段式外壳覆盖外部能量管理层中开口并覆盖加长分段开口。其中强化构件由比分段式外壳更软的材料制作且构成衬套。其中强化构件可以由衬套构成,衬套与销扣相连接,销扣具有与上部或下部成形的整体结构。
以下,将结合说明书与附图对本发明的要点及应用方式进行详细描述。其中,除非特别予以指明,否则本发明说明书及权利要求书中的词语和短语旨在阐明本领域普通技术人员所通用、常用且惯用的含义。同时,发明人也充分地意识到,可以在必要时自行定义词汇的含义。其中,发明人可明确地选择自行定义词汇的含义而明确阐释,并且进一步明确指出术语的“特殊”定义并解释它如何不同于通用和常用含义,除此之外,说明书和权利要求仅使用这些术语的通用和常用的含义。因此,当说明书和权利要求书并未明确阐释“特殊”含义时,发明人旨在用这些术语的通用、常用且惯用含义对说明书和权利要求进行解释。
同时,发明人也了解正常的语法规则。因此,如果要以某种方式进一步表现、具化或是限缩对名词、术语或短语,则这些名词、术语或短语会当然地包括符合语法规则的其它形容词、描述性术语或其它修饰词。而在不使用上述形容词、描述性术语或其它修饰词的情况下,发明人旨在使用本领域技术人员所了解的普通含义解释这些名词、术语或短语。
此外,发明人也完全了解《美国法典》第35卷第112节第6条中的特别条款的准则及用法。因此,在本说明书的具体实施方式部分、附图说明部分或权利要求中所使用的“功能”、“装置”或“步骤”并不是希望通过援引《美国法典》第35卷第112节第6条中的特别条款来定义本发明。反之,若发明人希望通过援引《美国法典》第35卷第112节第6条中的特别条款来定义本发明,本发明权利要求将具体而明确地限定出的短语“用于...的装置”或“用于...的步骤”并同时引入“功能”(即,将其限定为“用于执行…‘插入功能’的装置”),但这些短语并不对指出上述功能的任何结构、任何材料或任何行为进行限定。因此,即使当权利要求限定“用于...的装置”或“用于...的步骤”时,如果权利要求也限定了用于支持上述装置或步骤或者用于执行所限定功能的任意结构、材料或行为,应当理解为:发明人明确地不援引《美国法典》第35卷第112节第6条的条款。此外,即使援引《美国法典》第35卷第112节第6条来限定所要保护的技术要点,发明人也不希望使上述技术要点仅仅地局限于本发明说明书中优选实施例所描述的特定结构、材料或行为,因为除此之外,上述技术要点还包括本发明说明书中替代实施例或替代方式中所描述的用于执行权利要求中所限定功能的所有结构、材料或行为,或者上述技术要点还包括用于执行权利要求中所限定功能的公知的或以后会被研发出来的同等结构、材料或行为。
因此,结合本发明所公开的具体实施方式、附图及权利要求,本领域技术人员可以理解本发明所具有的前述或其它技术要点、技术特征和技术优点。
附图说明
将结合附图给出书面说明,其中类似的标号代表类似的元件,并且:
图1为包括分段式外壳的头盔的侧视图;
图2A至图2C为能量管理衬层的各种视图;
图3A至图3D为通过能量管理衬层与分段式外壳中的开口改善流经头盔的气流的各种示意图;
图4A至图4F为用于使多个头盔分段连接在一起的分段式外壳与衬套的各种示意图。
具体实施方式
本发明所公开的技术要点与实施方式并不局限于说明书所公开的特定头盔类型、特定材料类型、其它系统组件实例或方法。与本发明说明书中所公开特定实施方式所期待头盔制造方法相符的任何部件、制造方法、组装工艺都是可以使用的。因此,尽管本说明书公开了特定的实施方式,但这些实施方式与实施部件可具有符合头盔的方法或系统实现的预期操作的实施方式和实施部件,其中实施部件可具有任何型号、尺寸、型号、类型、材料、变形、质量和/或本发明所属技术领域内所公知的符合预期作业的系统及实施部件。
本说明书中所用到的“示意性”、“实例”或其他形式的词汇用于表达实例、表示范例或作为说明。而与其它特点或设计相比,本发明说明书所描述的“示意性”的或“实例”中的特点或设计也无需被解读更为优异或更具优势的特点或设计。此外,本发明说明书中提供实例的目的仅在于使本发明更为清晰易懂,但这并不意味着对本发明所要保护的技术方案或相关部分进行任何方式的限制或限定。应当理解的是,本说明书可能已经体现出了不同保护范围内的种种附加性实例或可替代实例,但为了简洁起见本说明书省略了这些实例。
虽然本发明说明书包括了许多不同形式的实施例,但是说明书中所具体描述且在附图中示出的特定实施例应理解为对本发明所公开方法及系统的原理进行的示意性说明,这些所公开的方法和系统并不是说要通过所描述的实施例限制本发明所公开的具有概括性的原理。
本发明提供了用于提供防护性头盔的装置、设备、系统及方法,这种防护性头盔可包括:外壳以及诸如泡沫的内部能量吸收层。防护性头盔可以是用于山地自行车、摩托车越野赛、动力竞技(powersport)、雪上运动、水上运动、滑板滑雪及其他竞技运动的骑行头盔,并且这种防护性头盔还适用于使用带有遮阳板的防护性头部装备和头盔的其它行业,因此这种防护性头盔也适用于诸如:建筑工人、士兵、消防员及飞行员的其它行业中的人员。以上所列出的各种运动、职业或是活动都可以使用包括可承受单个或多个冲击的保护材料基部的头盔,这种头盔还可包括位于头盔内部的至少一部分上的舒适型衬垫或支撑材料。更具体来说,本说明书所公开的头盔的特征和改进有助于诸如越野摩托车头盔的越野头盔或用于越野活动的头盔。本领域普通技术人员可以理解的是,摩托车越野赛头盔中并没有用于覆盖头盔的面部开口(faceport)和头盔佩戴者的面部的面罩、半透明遮阳板或是透明遮阳板。然而,即使具有敞开的面部开口并且不使用面罩,摩托车越野头盔的通风也常常是较差的,而对于头盔佩戴者来说这种摩托车越野头盔会是闷热并且不舒服的。
图1示出了根据本发明公开的非限制性技术要点的动力运动头盔,即头盔10的左侧7的垂直面侧视图。头盔10包括:分段式外壳或分段式壳体20,以及设置在外壳20内的能量管理层、能量吸收层、冲击材料层或衬层50。头盔10可进一步包括遮阳板12,这种遮阳板12可设置在面部开口14上方并对面部开口14进行遮挡。虽然图中所示出的头盔10为一全盔(full-face helmet),其包含有可设置在面部开口14下沿的下颌防护件15,但是在某些情况下头盔10也可以不使用下颌防护件15。而当使用下颌防护件15时,下颌防护件15可在A柱16与头盔10的主体连接,此时,A柱设定了面板开口的最后部分。
能量管理衬层50可包括一种或多种材料或者层,诸如外部能量管理层60和内部能量管理材料或者层80。同时,外壳20可包括现有头盔中任何已知的材料,这些材料包括但并不限于乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或其他塑料,而且这些材料还可包括树脂、纤维、玻璃纤维、碳纤维、纺织品、凯夫拉(Kevlar)或其他合适的材料。同时,还可通过铸造工艺、成型工艺、模塑工艺、冲压工艺、模内成型工艺、注塑成型工艺、真空成型工艺、或由其他适当的工艺对上述材料进行处理。
能量管理衬层50可包括头盔领域中已知的任何材料所形成的一个或多个层,这些材料诸如但不限于塑料、聚合物、泡沫或其他合适的能量吸收材料中的一种或多种材料,并且这些材料可与坚硬的外壳一起产生弹性形变,借以在不发生破裂的前提下进行吸收能量并进行能量管理。其中,能量管理材料层50可以是一层或多层发泡聚丙烯或发泡聚苯乙烯(EPP)或乙烯醋酸乙烯酯(EVA),这些能量管理材料层可用于吸收能量与削弱能量,同时这些材料也是柔韧的并能承受多次冲击而不致被压碎或发生破裂。而在其他情况下,还可使用或于模内成型的发泡聚丙烯(EPP)泡沫、发泡聚苯乙烯(EPS)、发泡聚氨酯(EPTU或EPU)或者发泡聚烯烃(EPO),借以通过被压碎或发生破裂来从冲击中吸收能量。
进而,可于外壳20内部和能量管理衬层50内部设置舒适衬层或安置衬层,同时上述舒适衬层或安置衬层也设置在能量管理衬层50附近并与能量管理衬层50毗邻并进行接触。其中,舒适衬层可由纺织品、塑料、泡沫或诸如聚酯的其他合适的材料制作。此处,这种舒适衬层可以由连接在一起的一个或多个材料垫形成,同时,这种舒适衬层也可由与能量管理材料的内部、外壳或与上述两者相连接的多个分立的组件形成。其中,可用按扣、钩、环紧固件、粘合剂、其他合适的材料或附接装置使舒适衬层与冲击衬层以可释放的方式相连接,或者也可使舒适衬层与冲击衬层永久性地相连接。通过上述方式,舒适衬层可为硬壳头盔的佩戴者提供保护以及更好的贴合性。
如图1所示,头盔10中的分段式外壳20可于多个分段(如,上部30与下部40)或多个部分之间设置或提供多个加长分段开口、间隙、通气孔、通道22。因此,与通常所使用的具有连续的不间断表面的单体外壳不同,上述分段式外壳20可包括诸如上部30与下部40的多个非平面分段,进而这些非平面分段可形成多个加长分段开口22。其中,这些加长分段开口22是长且连续的,并且这些加长分段开口可在头盔分段的边缘之间延伸、沿头盔分段的边缘延伸或是在头盔分段的边缘的附近延伸。举例来说,如图1所示,加长分段开口22可在上部30的外沿或下沿32与下部40的外沿或上沿42之间延伸、沿上部30的外沿或下沿32与下部40的外沿或上沿42延伸,并且此加长分段开口22可由上部30的外沿及下沿32与下部40的外沿或上沿42所设置。而本发明也通过包含有图4A至图4F的多个附图示出了下沿32与上沿42。
通过上述方式,加长分段开口22可完全绕头盔10的周边延伸或是基本上(例如,大于等于60%、大于等于70%、大于等于80%或大于等于90%)绕头盔10的外围或圆周延伸(其中,当对被加长分段开口22所覆盖的圆周的百分比进行计算时,诸如面部开口14的开口部分所去除的面积被计算在内)。在某些情况中,加长分段开口22的最前部11和最后部13之间的加长分段开口22的长度L介于1-25厘米的范围内、介于3-25厘米(0.8-10英寸)的范围内、介于13-25厘米(5-10英寸)的范围内、或大于1厘米、大于3厘米、大于15厘米或大于20厘米(大于1.2英寸、大于6英寸或大于8英寸)。在某些情况中,加长分段开口22可形成为起始于面部开口14附近的单个连续开口,同时此加长分段开口可以与A柱16排成一条直线或是基本上排成一条直线,进而,使从A柱16发出垂直延伸的直线、或从面部开口14左侧的A柱16的中心至A柱16右侧(或面部开口14)的A柱16的垂直延伸的直线在横向上产生偏移,且偏移距离介于0-4cm、0-3cm、0-2cm或0-1cm的范围内。在其它实例中,加长分段开口22中最前部11可比从A柱延伸的垂直线更为靠前。而在其他一些情况中,可按上述方式对加长分段开口22进行定位,但不使此加长分段开口22与头盔的后方或头盔的其它部分进行接触,在这种情况下可将加长分段开口分割为如两个、三个或任意所希望数量的多个开口。而当形成两个加长分段开口22时,这两个加长分段开口22可作为位于头盔10上部左右两侧的左侧加长分段开口与右侧加长分段开口,同时上述左右两侧的加长分段开口或通风口22可通过如头盔盔冠部的后顶方的一块外壳相互分开。如图所示,这种加长分段开口22可从位于头盔10的太阳穴区域18上方或在垂直方向上偏离太阳穴区域18的区域开始,其中在太阳穴区域处头盔10覆盖使用者或头盔10佩戴者的太阳穴。
因此,如图所示,加长分段开口22可以是由诸如上部30的下沿32与下部40的上沿42的头盔分段的相邻边缘所设定的缝隙。而在某些情况下,头盔分段的相邻的边缘(例如边缘32和42)可从头盔的中心处C(例如,在使用者头部所占据空间的中心或头盔的质量中心)开始直到头盔的外表面(例如上部的外表面36或下部40的外表面46上的一点)为止按照放射状的方式在径向上相互偏离,并且这些相邻的边缘还包括有重叠或重叠区域O,其中此重叠区域(在与径向偏离r垂直或正交的方向上)以0-10毫米、3-20毫米或更大的距离范围内产生重叠。在某些情况中,当重叠部分为零或不发生重叠时,从头盔10外侧向头盔10的中心看可能依旧不存在在径向方向r上可以看到头盔10的内部19的径向视线或直视线。而在其他情况中,只要分段开口22仍可通过相关的穿透试验且不会引入不希望发生的结构上的弱化,诸如上部30与下部40的外壳分段之间便可以出现细微的横向分离(或者说是,出现了非重叠部分O),进而可提供能看到头盔10的内部19的清晰的视线。但是,通过至少在上部30与下部40提供一些重叠部分O,便可在上部30与下部40之间设置一个或多个强化构件100或衬套(bushing),借以在径向r上维持上部30与下部40之间的高度H或维持二者的分离状态,进而在分段式外壳20中形成加长分段开口22。
在某些区域中,分段式外壳20的不同部分之间的加长分段开口22可以比其它区域处的加长分段开口22更大,例如,因此从最前部11(头盔的前部)开始到最后部13(头盔10的后部)为止加长分段开口22的高度H范围会在某些地方沿头盔10而随加长分段开口22的长度或距离发生变化。如图1所示,从高度H为零且在相邻的头盔分段之间垂直间隔很小(垂直间隔为1-2毫米)或者不存在垂直间隔的头盔前部开始,加长分段开口22的高度H可随着向头盔后方行进而增大到5-10mm、3-15mm、0-20mm或是更多的范围内。而在其它情况中,加长分段开口22的高度H可以是恒定的,或沿加长分段开口22的最前部11与最后部13之间延伸的长度L而发生很小的变化。因此,这种加长分段开口22改善了现有的头盔和通风口。具体而言,头盔10的加长分段开口22可增大分段式外壳20处的通风尺寸和通风面积,同时这种加长分段开口还可提高覆盖率并降低(如,对于穿透试验而言)暴露程度,并且从头盔10外部几乎看不到头盔10中用于容纳使用者头部的内部19。
此外,本发明实施例中,加长分段开口22并未提供具有由头盔的中心处C径向(在方向r上)延伸或是从内部19向分段式外壳20延伸而直接进入头盔的仅仅是小开口的通气孔,这种由通过上部30的下沿32与下部40的上沿42分别限定的位于分段式外壳20中的加长分段开口22可与能量管理材料层50中或贯穿能量管理材料层50的气流通道或气流管道相连或者开口于这些气流通道或气流管道中,藉此使空气可以自由地穿过头盔10并在使用者头部附近自由地流动。此外,这种加长分段开口22可令头盔10通过贯入度试验,这种贯入度试验是通过使尖钉落在头盔10上或落在头盔10内并依据所适用的多个实验标准来进行的,上述实验标准是由诸如斯奈尔纪念基金会(SNELL Memorial Foundation)所制定的M2015、EA2016、CMS2007、L-98标准,并且这种加长分段开口22也可令头盔10通过用于测试特定头盔类型的其他头盔贯入度试验。由于诸如上部30与下部40的分段式外壳20的多个部分之间几乎不存在分离的情况(并且存在重叠部分O),所以头盔10可通过贯入度试验,进而可改善头盔10内部或外部的空气流通并可改善穿过头盔10的空气流通。因此,相对于现有设计中仅用于防止出现在贯入度试验中贯入度测试钉进入头盔而令头盔无法通过贯入度试验的小(且短)的通风口(例如,宽度为1cm且长度小于2-3cm的通风口)而言,上述头盔10更为完善。与现有设计不同,如图1所示,上述头盔10可以提供更好的通风性并且不产生可以看到头盔10的内部19或看到头盔佩戴者头部的视线,因此头盔10可满足撞击实验与贯入度试验的标准。同时,由于头盔10所提供的优良的通风性可增大气流而达到令使用者在实际上感到头部凉爽或凉快的程度,而不是仅仅感觉到不是太热,所以对于使用者来说,头盔10所提供的优良的通风性是非常重要的。例如,诸如摩托车越野车手之类的用户会在极度高温中进行比赛,有时甚至会面临中暑甚至导致死亡的风险。因此,头盔10中优良的通风性满足了长期存在的对能量管理和优良通风性的需求。
就更好的能量管理这方面而言,由于本发明实施例中的外壳为具有诸如上部30与下部40的多个分段的外壳20,所以这种分段式外壳可具有诸多优点。首先,通过包含或使用多个外壳分段,可在撞击中使更多的能量从分段式外壳20转移到下面的能量管理衬层50,而不是使能量转移发生在现有的单个的非分段式外壳中或单一的非分段式外壳中,因此这种分段式外壳能加长冲击时间并增大冲击时间内的平均能量。而与之相反的是,由于现有的非分段式外壳会在较短时间内将冲击能量分散到整个外壳,因此而这种设计会妨碍更为持久的冲击,并将耗费更多的时间把较低的平均能量水平从外壳转移到能量管理衬层。而对于这种分段式壳体20来说,由于分段式壳体20产生了增强的弹性形变,所以用于在形变过程中吸收能量的能量管理衬层50的深度也会随时间而增大,因此减少了传递到用于测量冲击力度的测试用虚拟头部中心的能量,同时也因此减少了传递到使用者头部的能量。由于包含有EPS或包含其他可压碎材料或可发生形变材料的能量管理衬层50可通过更深的深度以及更长的时间来集中或吸收更多的能量,所以如果其他条件相同的话,那么这种能量管理衬层50可以在破碎时使到达使用者的能量更少并尽可能降低对使用者所造成的伤害。另外,分段式外壳20中分段的尺寸、位置及连接方式也可能对撞击过程中外壳的形变产生影响,进而对通过头盔10向使用者所传递能量的能量管理(包括位置和分布)产生影响。因此,这种分段式外壳20的分段式设计或配置可改善在诸如高能量撞击的撞击过程中的能量管理。
在某些情况下,由于分段式外壳20的诸如上部30和下部40的多个分段可相互连接或相互接触,以此可通过相邻外壳间所包括的多个强化构件100来维持加长分段开口22。在本发明的某些实施例中,在预定或期望的能量水平下或是某种撞击条件下,强化构件100会发生断裂或崩断,借以对冲击能量的吸收与管理进行辅助。而在其他一些情况下,强化构件也可维持不发生断裂,借以确保外壳的稳定性。
通过将分段式外壳20中加长分段开口22作为头盔10中的出口或通风排气口,头盔10还可以进一步改善通风性和降温效果。其中,分段式壳体之间的重叠部分O可作为具有高度H的通风口,借以改善气流F,特别是改善流出的气流,进而改善降温效果。除了通过加长分段开口22之外,进入头盔的气流可以通过诸如面部开口14的通风口或开口,通过位于诸如面部开口14处、面部开口14周围或面部开口14上方且形成于头盔10的前部8的其他开口,并通过下额防护装置15处或附近贯穿通过颊垫17或是其它所期望位置上的开口。在进气口与出气口之间或在进气口与加长分段开口22之间,气流可以在专用或是指定的气流通道中行进,其中这种专用或是指定的气流通道可于进气口与加长分段开口22之间延伸或被置于头盔10内部,比如被置于头盔10的能量管理衬层50内。
此外,本领域普通技术人员可以理解的是,沿着头盔10的其他所期望部分的加长分段开口22的任何设置方式都可以改善通过头盔10的气流F。因此,与之相关地,分段式外壳20的多个部分还可以包括:位于头盔10的一侧7上部30和下部40所具有的加长分段开口22、沿上部30的下沿32延伸的加长分段开口22以及沿下部40的上沿42延伸的加长分段开口22。
图2A为头盔10的透视图,此透视图中分段式外壳20的上部30是透明的、被移除的或是切割掉的,借以揭示能量管理衬层50的一部分,特别是揭示外部能量管理衬层60。如各附图所示,能量管理衬层50可以包括诸如外层或外部能量管理层60及内层或内部能量管理层80的多个能量管理层。在一些情况下,外部能量管理层60可由EPS或任何其他能量管理材料形成,借以通过被压碎或进行非弹性形变的方式在发生普通撞击的情况中进行能量管理;同时,内部能量管理层80可以由EPP或任何其他能量管理材料形成,借以通过弹性形变在发生普通撞击的情况中进行能量管理。
外能量管理层60可包括开口62,这种开口62通过从内表面68延伸到外表面70进而完全贯穿外能量管理层60。与内部能量管理层80的气流通道82的尺寸、覆盖区域或面积相比,开口62可以具有更小的尺寸或是具有更小的覆盖区域或面积。同时,外表面70可具有不平坦的表面,这种不平坦的表面包括:凸起部分支座或支柱64;以及凹陷部分、凹槽或通道66,借以使气流F按所期望的方式通过头盔,例如使气流从内部19通过加长分段开口22流出,进而提高通风性并且令使用者更为凉爽。
图2B和2C单独示出了图2A中外部能量管理层60的其它细节,但图中去除了头盔10的其它部分且并未示出所去除的部分。图2B为由外部能量管理层60的下前方所展示的外部能量管理层60的透视图,图中所示出的内表面68可以是平滑表面、圆形表面或球形表面中的一种或多种表面,并且这种内表面还可包括:完全贯穿外部能量管理层60的通风口、开口、空隙、切口或气流通道62。其中,这种开口62可具有包含细长形状在内的任何所需要的形状。
图2B为由外部能量管理层60的下前方展示外部能量管理层60的透视图,而图2C示出了类似于图2B的另一种外部能量管理层60的透视图。其中,图2C示出了外部能量管理层60的不平坦或阶梯状的外表面70的更多细节,此外表面70所包括的支座、脊、凸起、立柱、突起或支柱64可在某些地方直接接触分段式外壳20,但这些支座、脊、凸起、立柱、突起或支柱在其它地方并不延伸到分段式外壳20,这样便可使气流F从分段式外壳20中加长分段开口22排出。
图3A-3D示出了全盔内所包含的图2B和图2C所示的外部能量管理层以及头盔的各种剖面图。图3A示出了沿头盔10的中心、矢状面或中间平面所获得的剖面图,其中头盔10的前部8示出在图的左侧,头盔10的后部9示出在图的右侧。同时,图3A中以多个箭头示出了贯穿头盔10的气流F及其气流路径,其中这些气流流入头盔的前部8,进而流经前部进气口6及面部开口14,继而可沿头盔的内部19流动,而后气流可以通过开口62流经或直接进入内部能量管理层80的气流通道82,最后从分段式外壳20的加长分段开口22流出。其中,当气流F与使用者的头部与头发相互作用并将不期望的或多余的热量从使用者的头部驱散时,可改变围绕并穿过头盔10的空气的温度。同时,如图3A的左侧所示,流动F的一部分可以进入头盔10的前部8,这部分气流可以是在进入头盔并进行循环的冷空气;其中由于气流F已经将热量从使用者的头部排出、驱散或转移,所以头盔10的后部9或是头盔10右侧的气流F会是更暖或更热的空气。
图3A还示出了能量管理层50的形状或结构对通过头盔10的气流F所起到辅助作用、协助作用或促进作用。相对于外部能量管理层60来说,内部能量管理层80可设置于内部,为方便起见,图中以交叉的阴影线示出了外部能量管理层60。内部能量管理层80可包括:多个加长通道82、以及多个指状物或肋83,这些指状物或肋83设置在通道82之间并至少部分地由通道82所限定。通道82可成为通过头盔10的气流F的路径的一部分。因此,气流F既无需经过间接或迂回的通路,又无需流经从头盔10的外表面36、46到头盔10的内部19呈放射状地延伸(且存在可直接看到使用者头部的视线)的简单开孔或简单开口。实际上,气流F可以在头盔10的内部19处流畅而直接地围绕使用者的头部,并且这些气流还可流畅地穿过能量管理衬层50及分段式外壳20,借以形成加长气流,这种加长气流可增大头盔10内气流F与使用者头部之间的接触面,以便延长接触时间并对热传递加以改善。与现有的运动头盔不同的是,形成于内部能量管理层80内部的加长通道82可以从头盔10的前部8延伸到后部9,而传统的运动头盔中包含多个小尺寸的开口,这些开口的长度小于2-3cm且在从头盔的外表面到使用者头部的径向上具有沿视线延伸的5-10mm的直径。因此,现有的动力头盔中开口的尺寸被保持在很小的水平上,虽然这种现有的动力头盔可以穿透试验中确保头盔的性能,但这种现有的设计却对通过头盔的气流构成了限制。
图3B示出了可看到头盔10前部和内部的透视内部剖面图,图中省略了下额防护装置15,因此图中可以看到分段式外壳20内包括了外部能量管理层60和内部能量管理层80的能量管理衬层50。如图3B所示,内部能量管理层80可包括:多个指状物或肋83以及多个加长通道82。其中,通道82的至少一部分可与头盔佩戴者的头部接触或者朝向头盔佩戴者的头部开放,进而可使与佩戴者的头部相接触的气流F增大,进而改善蒸发效果与冷却效果。本发明附图所示的前部进气口6和加长分段开口22的位置有助于在测试结果中得到预期的结果并提供良好的性能。沿分段式外壳20所改善的气流F和加长分段开口22可提供相同的进气面积和排气面积(或使排气面积比进气面积更大或稍大),进而形成贯穿头盔的良好的气流或是最佳的气流。此处,通过将内部能量管理层80设置于外部能量管理层60内,使通道82完全贯穿内部能量管理层80,同时使通道82与外部能量管理层60的开口62对齐并产生距离x至少为1cm的重叠或交叠,进而可改善气流F。进而,经过改善后的气流F可进一步穿过加长分段开口22。而在需要较少气流的情况下,例如在使用者希望保持身体热量的寒冷环境中,使用者可将由橡胶、塑料或其他适当材料所制作的塞子或封堵器放入进气口6、放入加长分段开口22或放入上述两者中,借以限制通过气流通道的气流并削弱通过头盔的冷却效果和通风效果。
图3C示出了从头盔10的后部9或头盔后方所得到的内部透视剖面图,图中示出了头盔内部的外部能量管理层60与内部能量管理层80的剖面,其中外部能量管理层60与内部能量管理层80之间的相互作用可使气流F通过头盔10而到达分段式外壳20中的加长分段开口22。当于头盔内部放置舒适衬垫时,可沿内部能量管理层80的多个指状物或肋83放置舒适衬垫,借以使得气流F不被舒适衬垫阻挡或阻碍。申请人已经发现,即便将网状物或是带有开口的织物及纺织品作为舒适衬垫的一部分,位于通道82上方的舒适衬垫也会显著地减少气流并削弱冷却效果。
与图3C类似,图3D示出了从头盔10的后部9或头盔后方所得到的另一个内部透视剖面图,其中位于头盔内部的能量管理衬层50以及气流F通过头盔到达分段式外壳20中加长分段开口22的路径都是可见的。
图4A示出了头盔10的整个分段式外壳20的侧面剖面图,其中头盔10中分段式外壳20包含有上部30,而此上部30可与分段式外壳20的下部40相连接。强化构件100可设置于分段式外壳20的上部30与下部40之间。而在某些情况中,强化构件100可以是衬套或套管,并且这种强化构件100可包括:平坦的顶部102和较小的杆部104,其中顶部102与杆部104一同形成了蘑菇的形状。强化构件100可以形成为具有大致上为圆形或管形的衬套,同时这种强化构件可进一步包括开口或通道106,此开口也可以是圆形并可穿过包含有顶部102与杆部104的强化构件100的轴线或中心。其中,开口106可用于接收销扣(pin)110、杆、主轴、小齿轮、柱、墩或螺柱,借以将强化构件100连接在诸如头盔10的上部30与下部40的分段式外壳20的多个分段之间。
在某些情况中,强化构件100本身也可不形成为衬套,而是形成为垂直偏移构件,例如,这种垂直偏移构件具有的开口106借以接收销扣110或其它类似结构,其中上述的销或类似结构可与分段式外壳20的上部30的内表面34或下部40的内表面44相连接或直接连接于分段式外壳20的上部30的内表面34或下部40的内表面44。在某些情况中,强化构件100可与分段式外壳以相同材料在相同时间形成。因此,在某些情况下,尽管具有非均匀的平面,分段式外壳20仍可形成为整体的外壳并具有加长分段开口22。而在其他情况下,强化构件100可由不同于分段式外壳20的材料形成,这些材料诸如更为柔软的可变形材料,而这些可变形材料包括:橡胶、酚醛树脂、塑料、玻璃纤维或其他合适的材料制品,同时这些可变形材料可以应对制造公差并为分段式外壳20提供柔性支撑与缓冲。
图4B示出了横切或垂直于图4A中所示的截面的剖面图。图4B示出了分段式外壳20的上部30的一些部分和下部40的一些部分,其中分段式外壳20具有设置在上部30和下部40之间的强化构件100。在某些情况下,强化构件100可呈现蘑菇的形状并可包括平坦的顶部102和下方的杆部104,其中顶部102的面积或覆盖区域大于杆部104的面积或覆盖区域。同时,中央处的开口106可贯穿平坦的顶部102与杆部104,且中央处的开口106的尺寸适用于接收销扣110、杆、主轴、小齿轮、柱、墩或螺柱。其中,销扣110可与分段式外壳20的上部30或与分段式外壳20的下部40形成为一个整体结构。这样,销扣110可单独地、整体地或是以单个成型工件的方式整体形成或铸模成型;并且当形成或铸模成型分段式外壳20或是诸如分段式外壳20的上部30或下部40的分段式外壳20的一部分时,这种销扣110可以在相同时间或通过相同工艺形成或铸模成型。在其他情况下,销扣110可与头盔10的一部分(诸如分段式外壳20的上部30或下部40)分别形成而后在与此部分进行接合,进而使销扣110既不以整体结构形成又不以单个的形式形成。
图4C示出了分段式外壳20的下部40的俯视透视图,其中此分段式外壳20具有四个强化构件100,这些强化构件100设置在下部40的四个相应的凸片或法兰43上。虽然在图中所示出的四个凸片43中,两个凸片位于头盔10的前部8,而另外两个凸片位于头盔10的后部9,但任何所需数量的凸片43和相应的强化构件100都是可以使用的。图中所示出的凸片43和相应的强化构件100具有合乎需要的数量和位置。凸片43可以包括开口45,开口45可以与强化构件100中的开口106对齐,开口45与开口106可一同用于接收销扣110或其适用于进行锁定或固定的构件,借以使分段式外壳20的上部30与下部40相互连接。
图4D示出了沿着图4C中所示的剖面线4D-4D截取的壳体20的下部40的后部的仰视图。图4D还示出了两个位于后方的强化构件100,这两个强化构件用于使分段式外壳20的上部30与下部40相连接。
图4E示出了分段式外壳20的上部的仰视图,其中这种分段式外壳20具有四个强化构件100,这些强化构件100可与销扣110相连接,其中销扣110可与图4C所示的分段式外壳20的相应的下部40相适应性地连接。虽然作为参考的图4C与图4E中,在上部30与下部40相连接时,对于强化构件100相对于分段式外壳20的位置而言,每个位置仅可使用一个强化构件100。然而,在其他情况下,可通过诸如堆叠或相互连接的方式使具有不同形状、设计、材料、强度和弹性的多个强化构件100相互结合。
图4F示出了分段式的下壳20的下部40的侧部7的顶部的侧视图。图4F还示出了设置在凸片43上位于前方与后方的强化构件100。
应当理解的是,由于符合上述的头盔的方法与系统所能实现的预期的任何部件都可以使用,上述的各种实施方式并不受本发明所公开的特定部件的限制。因此,尽管本说明书公开了特定的头盔,但这些部件可具有符合头盔的方法或系统实现的预期操作的任何形状、尺寸、型号、类型、变形、等级、级别、测量结果、集中程度(concentration)、材料、重量、数量等类似变量。当上述内容涉及头盔的特定实施方式时,本领域普通技术人员应该容易理解,在不脱离本发明精神的前提下,上述头盔及其制造装置可与其它头盔及其制造装置混合使用或相互替代并进行许多修改。因此,所本发明所要保护的主题旨在涵盖落入本发明保护范围内以及本领域普通技术人员可意识到的所有这些改变、修改和变化。
Claims (20)
1.一种头盔,包括:
分段式外壳,所述分段式外壳包括:
上部;
下部;及
强化构件,所述强化构件设置于所述上部与所述下部之间,借以于所述外壳中形成加长分段开口;
能量管理衬层,其设置在所述分段式外壳内,所述能量管理衬层进一步包括:
外部能量管理层,所述外部能量管理层包括开口,所述开口完全贯穿所述外部能量管理层;及
内部能量管理层,所述内部能量管理层位于所述外部能量管理层内,并且所述内部能量管理层包括通道,所述通道完全贯穿所述内部能量管理层,所述通道与所述外部能量管理层的所述开口对齐并产生至少1厘米的重叠,进而通过所述加长分段开口促进空气流动。
2.如权利要求1所述的头盔,其中所述加长分段开口的长度大于3厘米,所述加长分段开口的高度介于0.2-1.5厘米的范围内,并且不存在从所述头盔外看到所述能量管理衬层的径向视线。
3.如权利要求1所述的头盔,其中
所述分段式外壳的所述上部覆盖所述头盔的顶部与冠部;
所述分段式外壳的所述下部覆盖所述头盔的侧部与后部;及
所述加长分段开口从面部开口的A柱向所述头盔的后方沿所述分段式外壳的上部与所述分段式外壳的下部之间的接触面延伸。
4.如权利要求1所述的头盔,其中所述强化构件由衬套构成,所述衬套与销扣相连接,所述强化构件与所述分段式外壳的上部或与所述分段式外壳的下部形成整体结构。
5.如权利要求1所述的头盔,其中所述强化构件由比所述分段式外壳更软的材料制作且构成衬套。
6.如权利要求1所述的头盔,其中所述加长分段开口的长度介于3-20厘米的范围内。
7.如权利要求1所述的头盔,其中
所述外部能量管理层由发泡聚苯乙烯(EPS)形成;及
所述内部能量管理层由发泡聚丙烯(EPP)形成。
8.一种头盔,包括:
分段式外壳,所述分段式外壳包括上部和下部,并限定沿上部和下部的界面延伸的加长分段开口;
能量管理衬层,其设置在所述分段式外壳的上部和下部内,所述能量管理衬层进一步包括:
外部能量管理层,其具有外表面,所述外表面包括直接接触所述分段式外壳的上部和下部的凸起部分和与所述分段式外壳相隔的凹陷部分,所述外部能量管理层包括开口,所述开口完全贯穿所述外部能量管理层;及
内部能量管理层,所述内部能量管理层位于所述外部能量管理层内,并且所述内部能量管理层包括通道,所述通道完全贯穿所述内部能量管理层,所述通道与所述外部能量管理层的所述开口对齐并产生距离至少为1厘米的重叠,进而通过所述加长分段开口促进空气流动。
9.如权利要求8所述的头盔,其中所述加长分段开口的长度大于3厘米,所述加长分段开口的高度大于0.2厘米,并且不存在从所述头盔外看到所述能量管理衬层的径向视线。
10.如权利要求9所述的头盔,其中
所述分段式外壳的所述上部覆盖所述头盔的顶部与冠部;
所述分段式外壳的所述下部覆盖所述头盔的侧部与后部;及
所述加长分段开口从面部开口的A柱向所述头盔的后方沿所述分段式外壳的上部与所述分段式外壳的下部之间的接触面延伸。
11.如权利要求8所述的头盔,其中所述分段式外壳还包括:
第一部分;
第二部分;及
强化构件,所述强化构件设置于所述第一部分与所述第二部分之间,以在所述分段式外壳中形成加长分段开口。
12.如权利要求11所述的头盔,其中所述强化构件由比所述分段式外壳更软的材料制作且构成衬套。
13.如权利要求11所述的头盔,其中所述强化构件与销扣相连接,所述销扣具有与所述分段式外壳的第一部分或与所述分段式外壳的第二部分成形的整体结构。
14.如权利要求11所述的头盔,其中所述加长分段开口的长度介于1-20厘米的范围内。
15.一种头盔,包括:
分段式外壳,所述分段式外壳包括:
上部;
下部;及
强化构件,所述强化构件设置于所述上部与所述下部之间,以在所述分段式外壳中形成加长分段开口;及
能量管理衬层,其设置在所述分段式外壳内,所述能量管理衬层进一步包括:通道,所述通道完全贯穿内部能量管理层,并且所述通道与外部能量管理层的所述开口对齐并产生距离至少为1厘米的重叠,进而通过所述加长分段开口促进空气流动。
16.如权利要求15所述的头盔,其中所述加长分段开口的长度大于3厘米,所述加长分段开口的高度大于0.2厘米,并且不存在从所述头盔外看到所述能量管理衬层的径向视线。
17.如权利要求15所述的头盔,其中:
所述分段式外壳的所述上部覆盖所述头盔的顶部与冠部;
所述分段式外壳的所述下部覆盖所述头盔的侧部与后部;及
所述加长分段开口从面部开口的A柱向所述头盔的后方沿所述分段式外壳的上部与所述分段式外壳的下部之间的接触面延伸。
18.如权利要求15所述的头盔,其中所述能量管理衬层还包括:
外部能量管理层,所述外部能量管理层包括开口,所述开口完全贯穿所述外部能量管理层;及
设置在所述外部能量管理层内的内部能量管理层,并且所述内部能量管理层包括通道,所述通道与所述外部能量管理层内的开口及加长分段开口交叠。
19.如权利要求15所述的头盔,其中所述强化构件由比所述分段式外壳更软的材料制作且构成衬套。
20.如权利要求15所述的头盔,其中所述强化构件由衬套构成,所述衬套与销扣相连接,所述销扣具有与所述上部或与所述下部成形的整体结构。
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