CN110545687A - 用于头部保护的可压缩阻尼系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于保护用户的头部免受冲击力的头罩包括:内层,其限定由用户的头部占据的内部空间;外层,其联结到内层并且在外层和内层之间形成至少一个室;以及多个分离且不同的阻尼器。至少一个阻尼器至少部分地安置在室中。每个阻尼器沿着相应的纵向轴线延伸到内部空间中。每个相应的阻尼器具有:固定外端部,其相对于外层安置在固定位置处;以及自由内端部,其与固定外端部纵向相对地安置在内部空间中。而且,头罩包括对应于多个阻尼器的多个分离且不同的接合构件。每个接合构件安置在对应阻尼器的自由内端部处并且被构造成接合用户的头部。每个阻尼器包括关于纵向轴线同心地布置的多个可压缩阻尼器元件。所述多个可压缩阻尼器元件包括:内锥形阻尼器元件;第一圆柱形阻尼器元件,其包围锥形阻尼器元件;以及第二圆柱形阻尼器元件,其包围第一圆柱形阻尼器元件和锥形阻尼器元件。
Description
相关申请的交叉引用
本申请涉及2015年12月12日提交的澳大利亚临时专利申请No.2015905148和2015年7月30日提交的澳大利亚临时专利申请No.2015903032,所述申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本申请涉及冲击保护,且更具体地,涉及头部的冲击保护。
背景技术
对移动的头部的冲击会导致颅骨快速地减速,而惯性保持大脑向前行进,从而冲击颅骨的内表面。大脑对颅骨的此类冲击可导致大脑的瘀伤(挫伤)和/或流血(出血)。因此,头部的减速是在确定由对头部的冲击导致的脑损伤的严重性时要考虑的重要因素。
在对头部的所有类型的冲击中,头部经受线性加速度和旋转加速度的组合。线性加速度被认为促成了局灶性脑损伤,而旋转加速度被认为促成了局灶性和弥漫性两种脑损伤。
头盔可用于保护头部免受冲击。所有的头盔向其佩戴者的头部至少增加了一些附加质量。然而,与较小质量的头盔相比,增加头盔的质量会增加头部和大脑的旋转加速度和减速度效果。
在许多环境中使用保护性头盔。在诸如足球之类的运动中,运动员佩戴头盔以保护其头部免受由进行比赛造成的重复性冲击。头盔中使用的当前大多数技术使用了泡沫填料,泡沫填料仅适合于非常低的冲击并提供舒适感。而且,使用泡沫填料的此类保护性头盔通常仅提供一种压缩等级,该压缩等级仅适合吸收小于100 g's冲击的冲击力。
除了泡沫头盔衬垫之外,还已经提出了各种其他的冲击保护技术,以供在头盔中使用来解决线性加速度和/或旋转加速度。此类技术包括Omni Directional Suspension™(ODS™)、多冲击保护系统(MIPS®)、SuperSkin®和360°涡轮技术。
在具有Omni Directional Suspension™(ODS™)的头盔中,外壳和衬垫通过ODS™部件分离。然而,ODS™部件增加了头盔的质量和体积。而且,ODS™部件包括粘附到外壳的内部的硬质部件。结果是,ODS™系统需要使用硬质且刚性的衬垫来容纳硬质部件。此外,由于磨损和撕裂,存在单独的ODS™部件脱离的可能性。
在并入有MIPS®的头盔中,头盔包括外壳、内部衬垫和低摩擦层。低摩擦层位于泡沫衬垫的抵靠头部的内部上,使得吸震泡沫衬垫不与头部直接接触。然而,使用摩擦层及其附件降低了头盔有效地吸收冲击力的能力。此外,MIPS®技术增加了头盔的质量和体积。
在具有SuperSkin®的头盔中,向头盔的外壳施加膜和润滑剂的层。该层减少了外壳和冲击表面之间的摩擦,由此减少了在头部和大脑上的角度(旋转)效果。
在具有360°涡轮技术的头盔中,多个圆形涡轮位于泡沫衬垫的抵靠头部的内部上。虽然该技术向头盔增加了最小质量,但涡轮的多个部分可能会由于磨损和撕裂而驱走,且因此,在冲击期间可能不会向头盔的佩戴者提供保护。
SuperSkin®技术除外,上文提到的头盔技术没有将头盔的整体厚度和质量考虑作为限制减速的因素。而且,上文提到的头盔技术鼓励并入更硬质且更具刚性的衬垫(发泡聚苯乙烯(EPS)泡沫和其他泡沫)。然而,更硬质且更具刚性的衬垫可能不利于头盔的吸收平移和角度冲击力的有效性。
附加地,一些头盔在佩戴者头部和头盔的外皮或外壳之间的头盔衬垫内采用橡胶圆筒。此类橡胶圆筒被构造成具有其中它们包含空气的中立状态。在涉及头盔的冲击期间,佩戴者的头部压缩衬垫和橡胶圆筒,橡胶圆筒在被压缩时通过阀或开口释放圆筒中所包含的空气。在冲击之后,圆筒膨胀并再填充有空气。然而,此类空气填充型橡胶圆筒仅提供一种压缩等级和防低冲击力保护,这对于保护免受头盔的佩戴者可能经历的更剧烈的冲击力没有用。
发明内容
冲击类型可被分类为涉及平移(线性)力的冲击和涉及旋转力的冲击,它们可在冲击中一起发生或分开发生。对于涉及纯粹的平移力的冲击,骑手的戴头盔的头部经历呈直线的快速加速和减速移动,而没有绕大脑的重心(其位于大脑的松果体区域中)的旋转。对于涉及纯粹的旋转力的冲击,戴头盔的头部经历绕大脑的重心的快速旋转加速度或减速度。
本申请涉及改进的抵抗重复冲击力(或振动)的头部保护。冲击力可包括对头部的平移力和旋转力。如本文中所使用,平移力是沿法向或垂直于头部颅骨的方向分解的那些力,且旋转力是沿切向于头部颅骨或垂直于平移力的方向分解从而导致头部绕其旋转中心旋转的那些力。特别地,本申请涉及头部保护系统,其包括头盔(诸如,运动(例如,足球、曲棍球)和建筑头盔),所述头盔并入有可压缩能量吸收器以保护不受对头部的重复冲击力。
根据本公开的一个方面,一种头部保护系统包括头盔和至少一个可压缩能量吸收器(下文中称为“阻尼器”),所述可压缩能量吸收器联接到头盔以向头盔的佩戴者提供保护而不受重复冲击力。阻尼器可联接到头盔的外壳和内部衬垫中的一者或多者。例如,阻尼器可机械地紧固或粘附到头盔的外壳的内表面和/或衬垫(例如,发泡聚苯乙烯泡沫或任何其他合适的衬垫材料)中的至少一者。头盔的外壳可以是硬质的或软质的,诸如乙烯基外层覆盖物。阻尼器可由一种或多种合适的材料制成,诸如硅橡胶。
阻尼系统被构造成对从外部向头盔的外表面施加的重复冲击力(平移和旋转)作出响应。阻尼系统可以被并入于所有类型的头盔中,包括运动头盔和建筑头盔。与现有技术成对比,本文中所描述的阻尼器为更大范围的冲击力大小提供了多种等级的压缩和能量吸收。
根据一个方面,本文中描述了其进一步的细节,一种用于保护佩戴者的头部免受冲击力的系统包括:头盔,其限定用于收容头部的内部空间;以及至少一个阻尼器,其在第一端部处联接到头盔并且沿着纵向轴线从第一端部延伸到第二端部。阻尼器可包括关于纵向轴线同心地布置的多个可压缩能量阻尼器元件。所述多个可压缩能量阻尼器元件可至少包括外部阻尼器元件和内部阻尼器元件,其中外部阻尼器元件包围内部阻尼器元件并且延伸到阻尼器的第二端部。
外部阻尼器元件具有第一未压缩长度,并且内部元件具有与第一未压缩长度不同的第二未压缩长度。
外部阻尼器元件的第一未压缩长度可长于内部阻尼器元件的第二未压缩长度。而且,多个同心地布置的可压缩能量阻尼器元件可包括同心地布置在外部能量阻尼器元件和内部能量阻尼器元件之间的至少一个中间阻尼器元件。至少一个中间阻尼器元件可具有第三未压缩长度,该第三未压缩长度小于第一未压缩长度且大于第二未压缩长度。系统可包括头部稳定器,该头部稳定器在阻尼器的第二端部处附接到外部阻尼器元件,并且该头部稳定器被构造成当由佩戴者佩戴头盔时接合佩戴者的头部。
系统可包括联接到头盔的多个阻尼器,并且这些阻尼器可以以X形图案布置。阻尼器的一部分可落座于一个或多个开口内部中,所述开口被限定在头盔的内部衬垫和外壳中的至少一个中。
内部阻尼器元件可具有自由端部,该自由端部在阻尼器的第一端部和第二端部之间被纵向地间隔开。多个同心地布置的可压缩能量阻尼器元件可各自具有彼此径向地间隔开的可压缩的旋绕型圆柱形壁。内部阻尼器元件的壁可比外部阻尼器元件的壁厚。内部阻尼器元件可以是锥体,其具有在阻尼器的第一端部和第二端部之间纵向地间隔开的尖端。
响应于向头盔施加的低于预定阈值的冲击力,外部阻尼器元件可独立于内部阻尼器元件被压缩,并且响应于向头盔施加的高于预定阈值的冲击力,外部阻尼器元件和内部阻尼器元件两者都可被压缩。
根据另一方面,本文中描述了其进一步的细节,一种用于保护佩戴者的头部免受冲击力的系统包括:头盔,其限定用于收容头部的内部空间;以及至少一个阻尼器,其在第一端部处联接到头盔并且沿着纵向轴线从第一端部延伸到第二端部。阻尼器可包括多个同心的可压缩能量阻尼器元件,其至少包括具有第一长度的第一阻尼器元件和具有第二长度的第二阻尼器元件,并且每个能量阻尼器元件沿着径向方向以串联构型沿着轴线端到端地布置。
第一阻尼器元件可从阻尼器的第一端部延伸且第二阻尼器元件从阻尼器的第二端部延伸,并且第一阻尼器元件具有第一刚度且第二阻尼器元件具有不同于第一刚度的第二刚度。第一刚度可大于第二刚度。第一阻尼器的壁厚度可大于第二阻尼器的壁厚度。
根据又一方面,一种用于保护佩戴者的头部免受冲击力的系统包括:头盔,其限定用于收容头部的内部空间;以及至少一个阻尼器,其在第一端部处联接到头盔并且沿着纵向轴线从第一端部延伸到第二端部。阻尼器包括多个同心的可压缩能量阻尼器元件,其至少包括圆柱形外部阻尼器元件和被该外部阻尼器元件包围的锥形内部阻尼器元件。外部阻尼器元件具有第一未压缩长度,并且内部元件具有小于第一长度的第二未压缩长度。
锥形内部阻尼器元件可在锥形内部阻尼器元件的第一端部处具有圆形基部,并且在锥形内部阻尼器的第二端部处具有尖端。圆柱形外部阻尼器的第一端部附接到内部阻尼器的基部,并且第二端部与内部阻尼器的尖端纵向地间隔开。锥形内部阻尼器元件可具有随纵向位置而定的刚度。
根据另一方面,本文中描述了其进一步的细节,一种用于保护用户的头部免受冲击力的头罩包括:内层,其限定由用户的头部占据的内部空间;外层,其联结到内层并且在外层和内层之间形成至少一个室;以及多个分离且不同的阻尼器。至少一个阻尼器至少部分地安置在室中。每个阻尼器沿着相应的纵向轴线延伸到内部空间中。每个相应的阻尼器具有:固定外端部,其相对于外层安置在固定位置处;以及自由内端部,其以与固定外端部纵向相对的方式安置在内部空间中。而且,头罩包括对应于多个阻尼器的多个分离且不同的接合构件。每个接合构件安置在对应阻尼器的自由内端部处并且被构造成接合用户的头部。每个阻尼器包括关于纵向轴线同心地布置的多个可压缩阻尼器元件。所述多个可压缩能量阻尼器元件包括:内锥形阻尼器元件;第一圆柱形阻尼器元件,其包围锥形阻尼器元件;以及第二圆柱形阻尼器元件,其包围第一圆柱形阻尼器元件和锥形阻尼器元件。
根据另一个方面,本文中描述了其进一步的细节,一种用于保护用户的头部免受冲击力的头盔包括:外壳;以及内层,其联结到外壳并且限定由用户的头部占据的内部空间。内层限定在其中的多个孔眼。而且,头盔包括多个分离且不同的阻尼器,每个阻尼器中的一个至少部分地安置在孔眼中的对应一个中。每个阻尼器沿着与对应孔眼同轴的相应的纵向轴线延伸到内部空间中。每个相应的阻尼器具有:固定外端部,其相对于外层安置在固定位置处;以及自由内端部,其以与固定外端部纵向相对的方式安置在内部空间中。而且,头盔包括对应于多个阻尼器的多个分离且不同的接合构件。每个接合构件安置在对应阻尼器的自由内端部处并且被构造成接合用户的头部。每个阻尼器包括关于纵向轴线同心地布置的多个可压缩阻尼器元件。所述多个可压缩能量阻尼器元件包括:内锥形阻尼器元件;第一圆柱形阻尼器元件,其包围锥形阻尼器元件;以及第二圆柱形阻尼器元件,其包围第一圆柱形阻尼器元件和锥形阻尼器元件。
根据又一方面,本文中描述了其进一步的细节,一种用于保护用户的头部免受冲击力的头罩包括:内层,其限定由用户的头部占据的内部空间;外层,其联结到内层并且在外层和内层之间形成至少一个室;以及多个分离且不同的阻尼器。至少一个阻尼器至少部分地安置在室中。每个阻尼器沿着相应的纵向轴线延伸到内部空间中。每个相应的阻尼器具有:固定外端部,其相对于外层安置在固定位置处;以及自由内端部,其以与固定外端部纵向相对的方式安置在内部空间中。此外,头罩包括对应于多个阻尼器的多个分离且不同的接合构件。每个接合构件安置在对应阻尼器的自由内端部处并且被构造成接合用户的头部。每个阻尼器包括关于纵向轴线同心地布置的多个可压缩阻尼器元件,所述多个阻尼器元件包括非线性阻尼器元件以及多个线性阻尼器元件。这些线性阻尼器元件可包括圆柱形阻尼器元件,并且该非线性阻尼器元件可以是锥形阻尼器元件。
在又一方面中,本文中描述了其进一步的细节,一种用于保护用户的头部免受冲击力的头盔包括:外壳;内层,其联结到外壳并且限定由用户的头部占据的内部空间,该内层限定其中的多个孔眼。而且,头盔包括多个分离且不同的阻尼器,每个阻尼器中的一个至少部分地安置在孔眼中的对应一个中。每个阻尼器沿着与对应孔眼同轴的相应的纵向轴线延伸到内部空间中。每个相应的阻尼器具有:固定外端部,其相对于外层安置在固定位置处;以及自由内端部,其以与固定外端部纵向相对的方式安置在内部空间中。
此外,头盔包括对应于多个阻尼器的多个分离且不同的接合构件。每个接合构件安置在对应阻尼器的自由内端部处并且被构造成接合用户的头部。每个阻尼器包括关于纵向轴线同心地布置的多个可压缩阻尼器元件,所述多个阻尼器元件包括非线性阻尼器元件以及多个线性阻尼器元件。这些线性阻尼器元件可包括圆柱形阻尼器元件,并且该非线性阻尼器元件可以是锥形阻尼器元件。
附图说明
图1是根据本公开的方面的能量吸收器或阻尼器的实施例的放大等距视图。
图2是图1的阻尼器的未放大的等距视图。
图3是图2的阻尼器沿着图2中的剖面3-3的视图。
图4A是根据本公开的方面的头盔的内侧的视图,图1和图2的多个阻尼器被并入于该头盔中。
图4B是图4A的头盔和阻尼器沿着图4A中的剖面4B-4B的视图。
图4C是当由用户佩戴时图4A的头盔和阻尼器沿着图4A中的剖面4C-4C的视图。
图5A是头盔的一部分和联接到头盔的阻尼器的另一实施例的剖面图。
图5B是图5A中所示的阻尼器的外部阻尼器元件的侧视正视图。
图5C是图5B的外部阻尼器元件沿着其中心剖面的视图。
图5D是图5A中所示的阻尼器的内部阻尼器元件的侧视正视图。
图5E是图5D的内部阻尼器元件沿着其中心剖面的视图。
图5F图示了图5A的头盔和阻尼器,其中头盔构造更薄且阻尼器更短。
图6是根据本公开的方面的阻尼器的另一实施例的中心剖面图。
图7A是根据本公开的方面的阻尼器的另一实施例的中心剖面图。
图7B是图7A的阻尼器的等距视图,其中为了说明的清晰性而移除了盖。
图8A图示了联接到头盔的图7A的阻尼器。
图8B图示了被并入到另一头盔中的图7A的阻尼器。
图8C图示了被并入到另一头盔中的图7A的阻尼器。
图9是根据本公开的方面的阻尼器的另一实施例的中心剖面图。
图10A是根据本公开的方面的阻尼器的另一实施例的中心剖面图。
图10B是根据本公开的方面的阻尼器的另一实施例的中心剖面图。
图11A是根据本公开的方面的阻尼器的另一实施例的中心剖面图。
图11B是根据本公开的方面的阻尼器的另一实施例的中心剖面图。
图11C是被并入到图4B的头盔中的图11A的阻尼器的中心剖面图。
图11D是被并入到图5A的头盔中的图11B的阻尼器的中心剖面图。
图11E是被并入到图5F的头盔中的图11B的阻尼器的替代例的中心剖面图。
图11F是被并入到头盔的另一实施例中的图11A的阻尼器的中心剖面图。
图12示出了头带或头罩的一部分的实施例。
图13A图示了根据本公开的方面的头罩的实施例。
图13B图示了沿着图13A中的剖面13B-13B观察的头罩的一部分。
图13C图示了沿着图13B中的剖面13C-13C观察的头罩的一部分。
具体实施方式
图1示出了能量吸收器或“阻尼器”100的实施例,其可联接到头部保护系统(例如,系统101,图4A)中的头盔(例如,头盔400,图4A),如下文更详细地描述的。当此类头盔被放置在头部(例如,头部103,图4C)上并由用户佩戴时,用户的头部通过阻尼器100至少部分地与头盔隔离,所述阻尼器插置于头部和头盔之间。如下文更详细地描述的,阻尼器100的压缩有助于在冲击期间使头部减速,从而导致冲击力和传递到头部的能量的减小。
如图1和图2中所示,阻尼器100包括以嵌套构型布置的多个同心地布置的弹性阻尼器元件1、2和3。例如,如图1中所示,内部阻尼元件1同心地定位在中间阻尼元件2内,该中间阻尼元件同心地定位在外部阻尼元件3内。外部阻尼器元件3具有上端部3a和下端部3b。中间阻尼器元件2具有上端部2a和下端部2b。内部阻尼器元件1具有上端部1a和下端部1b。头部稳定器4附接到外部阻尼器元件3的下端部3b。头部稳定器4被构造成接合图4的头盔400的佩戴者的头部(例如,头部103,图4C),如将在下面进一步详细描述的。
在示例性实施例中,阻尼器元件1、2和3全部由单件制成,并且由一种材料制成,诸如硅橡胶、D3O(英国东萨塞克斯郡的Design Blue Limited Company的注册商标)、PORON(美国康涅狄格州的Rogers Corporation的注册商标)、Armorgel(由台湾的ArmourgelLimited生产)或某种其他合适的材料。阻尼元件1、2和3以及头部稳定器4的密度可相同或可不同。
在图2中,阻尼器100被示为处于中立、未压缩状态。阻尼器100被构造成用于响应于向阻尼器100施加平移冲击力或从阻尼器100移除平移冲击力而沿着轴线A-A纵向压缩和膨胀。阻尼器100是柔性的和回弹性的,并且被构造成当不再向阻尼器100施加外部冲击力时返回到中立状态。在图2中所示的示例性实施例中,阻尼器元件1、2和3的如在其中立状态下测量的长度彼此不同,使得每个相应的阻尼器元件1、2和3的底端部1b、2b和3b彼此纵向地间隔开。具体地,在所示的示例中,阻尼器元件1、2和3的长度随远离轴线A-A的径向距离的增加而增加,使得内部阻尼器元件1具有第一长度,中间阻尼器元件2具有大于第一长度的第二长度,并且外部阻尼器元件3具有大于第一长度和第二长度两者的第三长度。阻尼器元件1、2和3的底端部1b、2b和3b的竖直间距提供了基于向阻尼器100施加的冲击力的大小而待被压缩的弹簧的各种组合,下文将详细描述其进一步细节。
而且,阻尼器100被构造成用于响应于向阻尼器100施加旋转冲击力而从中立状态绕轴线A-A进行一定量的侧向偏转或摆动运动。例如,图4B中所示的阻尼器100可绕其与头盔400的连接点(例如,在头盔400的内表面和下唇缘1''、2''和3''之间,下文所讨论的)呈弧形(由箭头B所示)偏转。阻尼器100是回弹性的,并且被构造成当不再向阻尼器100施加外部冲击力时返回到中立状态。在图2中所示的示例性实施例中,元件1、2和3彼此径向地隔开,其中外部阻尼器元件3具有最大直径,并且内部阻尼器元件1具有最小直径。阻尼器元件1、2和3的径向间距向阻尼器100提供了一定的刚性,以抵抗侧向偏转并防止阻尼器元件1、2和3的扭结。具体地,当阻尼器从中立位置逐渐压缩时,头部稳定器4将依次接合中间阻尼器元件2,并且然后是内部阻尼器元件1。当中间的阻尼器元件2被接合时,与单独的外部阻尼器元件3的刚度相比,有效地增加了阻尼器100的面积惯性矩。而且,当内部阻尼器元件1与中间阻尼器元件2和外部阻尼器元件3一起被接合时,进一步有效地增加了阻尼器100的面积惯性矩。因此,换句话说,多个环形阻尼器元件1、2和3可以组合地增加阻尼器100的弯曲刚性,使得其在相同的弯曲力矩下将侧向偏转得更少。
如图2中所示,每个阻尼器元件1、2和3包括对应的上唇缘1'、2'和3'以及下唇缘1"、2"和3",所述上唇缘和下唇缘在径向内弯曲壁1"'、2"'和3"'处联结在一起。上唇缘1'、2'和3'(对应的下唇缘1"、2"和3")以及对应的弯曲壁1"'、2"'和3"'中的一者或多者可粘附、熔接或以其他方式联接到头盔400的外壳401(图4B)或者头盔外壳的内部上的衬垫502(图5A、图5B)。替代地,在阻尼器100粘附到头盔400的内表面的情况下,阻尼器100可被形成为没有上唇缘1'、2'和3'和没有内弯曲壁1"'、2"'和3"'。在此类情况下,下唇缘1"、2"和3"被形成为用于附接(即,粘合剂附接)到头盔400的外壳401的内表面或者壳内部的衬垫(例如,衬垫402)。
在图2中所示的具体实施例中,下唇缘1"、2"和3"中的每一者被形成为环,而对应的上唇缘1'、2'和3'被形成为在其对应的下唇缘1"、2"和3"上方竖直地间隔开的弓形环形段。例如,上唇缘1'包括一对直径上相对的上唇缘段1′a和1′b。上唇缘段1'a和1'b通过弯曲壁1"'沿着轴线A-A与环形下唇缘1"纵向地间隔开。如图2中所示,中间阻尼器元件2和外部阻尼器元件3可具有与阻尼器元件1相同的上唇缘和下唇缘构造。上唇缘1'、下唇缘1"和弯曲壁1"'限定了一组周向沟槽段,所述周向沟槽段可被构造成接收和落座于头盔(例如,头盔400)的外壳(例如,壳401)中的对应弓形槽(未示出)中。此类机械紧固可单独地使用或附加地与粘合剂一起使用,以将阻尼器100联接到头盔。而且,下唇缘1″、2″和3″可粘附或附接到头盔(例如,头盔400,图4B)的外壳(例如,外壳401,图4B)的内侧或者头盔(例如,头盔500,图5A)的内部衬垫(例如,衬垫502,图5A)。
每个上唇缘1'、2'和3'的上唇缘段彼此周向地间隔开90度,使得每个上唇缘段覆盖其对应的下唇缘的面积的四分之一。例如,如图2中所示,上唇缘1'a的侧边缘1'aa所对的角度为约90度,并且上唇缘1'b的侧边缘1'bb所对的角度为约90度。如图2中所示,中间阻尼器元件2和外部阻尼器元件3可具有与阻尼器元件1相同的其上唇缘和下唇缘构造。
而且,每个阻尼器元件1、2、3的上唇缘段相对于其他阻尼器元件的上唇缘段绕轴线A-A成90度定向。例如,中间阻尼器元件2的上唇缘2'包括唇缘段2'a和2'b,所述唇缘段定向成使得它们相对于唇缘段1'a和1'b旋转90度。而且,外部元件3的上唇缘3'包括相对于唇缘段2'a和2'b旋转90度的唇缘段3'a和3'b。
如在图3中的示例中所示,阻尼器元件1、2和3具有旋绕型或打褶的壁,如上所述,该旋绕型或打褶的壁是可压缩的和回弹性的。每个阻尼器元件1、2和3展现出的压缩性(或刚度)的量可基于相应的阻尼器元件的壁的厚度、阻尼器旋绕的数量以及阻尼器元件的材料性质(例如,密度)。阻尼器元件当中的刚度差异及其纵向地间隔关系允许基于冲击力的大小逐渐激活对冲击力的不同的阻力等级。
旋绕型壁类似于管状波纹管。在图3中所示的示例中,内部阻尼器元件1具有四个旋绕,中间阻尼器元件2具有六个旋绕,并且外部阻尼元件3具有八个旋绕。内部阻尼器元件1的外直径和内直径分别为约20.67 mm和4.67 mm,内部阻尼器元件2的外直径和内直径分别为约37.33 mm和25.33 mm,并且外部阻尼器元件3的外直径和内直径分别为约50.0 mm和42.0 mm。因此,在该示例中,内部阻尼器元件1的壁厚度t1为约8 mm,中间阻尼器元件2的壁厚度t2为约6 mm,并且外部阻尼器元件3的壁厚度t3为约4 mm。因此,在该示例中,壁厚度的比率t1:t2:t3是:8:6:4(或4:3:2)。而且,关于该示例,在图2中所示的阻尼器的中立状态下,外部阻尼器元件3的长度L3为约30 mm +/- 5 mm,中间阻尼器元件2的长度L2为约22.5mm +/- 5 mm,并且内部阻尼器元件1的长度L1为约15 mm +/- 5 mm。因此,随着从外部阻尼器元件3前进到内部阻尼器元件1,每个阻尼器元件的壁厚度增加、高度减小并且纵向和侧向刚度增加。
回到图1,头部稳定器4具有关于轴线A-A为中心的大致平面的圆形内部分4a和同心地包围内部分4a的大致凹入的外部分4b。头部稳定器4的内部分4a限定中心孔6。在一个示例中,孔6的直径Di为约4.67 mm,内平面部分4a的外直径Dp为约46.84,并且外凹入部分4b的外直径Do为约76.84 mm。如图3中所示,孔6沿着轴线A-A与孔5(其也具有约4.67 mm的直径)对准。
图4A图示了前述的头部保护系统101,其包括头盔400和联接到头盔400的至少一个阻尼器100。例如,在图4A中所示的实施例中,五个阻尼器100联接到头盔400,并且沿着纵向方向从附接到头盔的第一端部向内延伸到头部稳定器4处的自由端部。图4A中所示的阻尼器100以“X”模式如下分配:一个阻尼器定位在中心处(对应于头盔佩戴者的头部的冠部位置),一个阻尼器在前位置处,一个阻尼器在右位置处,一个阻尼器在左位置处,且一个阻尼器在后位置处。头盔400可包括硬质外壳401和联接到外壳401的内侧的一个或多个衬垫402(例如,可压缩泡沫衬垫)。例如,对于头盔400,外壳401可由薄的外部聚氯乙烯(PVC)或玻璃纤维和/或碳制成,并且衬垫402可由内模制到PVC壳的发泡聚苯乙烯(EPS)或乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)制成。头盔400可具有舒适衬垫402a(图4A中未示出,但是在图4B和图4C中示出),该舒适衬垫在衬垫402的内侧上并且可由乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)或某种其他合适的材料制成以便为舒适的。例如,当用户佩戴头盔400时,如图4C中所示,例如,头部调节器4的内凹入侧被构造成接合用户的头部103。
图4B示出了系统101沿着图4A中的剖面4B-4B的视图。开口406形成在衬垫402和舒适衬垫402a中,阻尼器100安置在该开口中。阻尼器100在开口406内沿着纵向轴线A-A同心地延伸。具体地,阻尼器元件1、2和3的下唇缘1''、2''和3''附接(例如,用粘合剂)到外壳401的内表面。在图4A和图4B中所示的中立状态下,头部稳定器4正好在舒适衬垫402a下方延伸并与其呈间隔的关系。
图4B中所示的阶梯状开口406由第一渐缩部分406a和第二圆柱形部分406b限定。第一部分406a由截头锥形表面408限定,该截头锥形表面在衬垫402的内侧402a处具有第一直径并且在环形肩部410处具有更小的第二直径。第一直径大于头部稳定器4的直径。环形肩部410从截头锥形表面408径向向内延伸到开口406的第二部分406b的圆柱形表面412。圆柱形表面412沿着轴线A-A从环形肩部410纵向地延伸到外壳401。圆柱形表面412的直径小于截头锥形表面408的第二直径。第二部分406b的长度(从外壳401沿着轴线A-A测量)与中间阻尼器元件2的长度L2大约相同。
如图4C中所示,当头盔400被放置在佩戴者的头部103上并且头部稳定器4与头部103接合时,外部阻尼器3将被部分地压缩,并且头部稳定器4将接合(并且可能地略微地压缩)中间阻尼器元件2,同时与肩部410保持间隔开。由于当头盔被放置在头部103上时头部稳定器4与中间阻尼器元件2接合,因此与头盔400不佩戴在头部上(例如,图4A)时相比,自动增加了阻尼器100的面积惯性矩。结果是,当头盔400被放置在头部103上时,阻尼器100最初侧向地和纵向地被加强,并且当如上文所描述的那样头部稳定器4接合内部阻尼器元件1时,阻尼器100可变得甚至更具刚性。
在头盔400和物体之间的冲击中,用户的头部103将与头部稳定器4一起相对于头盔400的外壳401移动,从而导致头部稳定器4的对应的纵向和/或侧向移动以及阻尼器100的压缩和/或挠曲。由于头部稳定器4到外部阻尼器元件3的直接连接以及阻尼器元件1、2和3的端部1b、2b和3b之间的竖直间距,阻尼器元件1、2和3顺序地压缩,如上文所描述的。取决于冲击力(平移和旋转)的大小以及阻尼器元件1、2和3的刚度,两个(外部阻尼器元件3和中间阻尼器元件2)或所有阻尼器元件1、2和3可纵向地压缩和/或侧向地挠曲。
例如,最初,当头盔在头部103上时,如果头部稳定器4响应于足够大的冲击力而纵向地偏转,则头部稳定器4将在肩部410以及外部阻尼器元件3和中间阻尼器元件2处向衬垫402施加力。具体地,最初在冲击之后,外部阻尼器元件3和中间阻尼器元件2根据它们各自的刚度来分配冲击力,使得外部阻尼器元件3和中间阻尼器元件2两者将与头部稳定器4一起偏转相同的量。此外,当头部103与头部稳定器4接合时,如图4C中所示,由于头盔400的外壳401和头部稳定器4之间的相对平移移动,平移冲击力和旋转冲击力将导致阻尼器100最初弯曲(横向于轴线A-A)。
最初在冲击之后,平移冲击力和旋转冲击力将导致外部阻尼器元件3和中间阻尼器元件2基于它们各自的刚度进行压缩,并且将基于厚度、旋绕的数量和阻尼器元件1、2和3之间的径向间距而侧向地挠曲。将了解,当头盔4被佩戴时,头部103延伸超过头部稳定器4的外直径Do,并且围绕孔406接合舒适衬垫402a的内表面。因此,每当阻尼器100从图4C中所示的位置压缩时,由于头部103与衬垫402a和402的接合,舒适衬垫402a和衬垫402也倾向于吸收一些冲击力,且因此,衬垫402a和402也将与阻尼器100并行来分配一些冲击力。
如果冲击力的大小足够大,则头部稳定器4可压缩外部阻尼器元件3和中间阻尼器元件2并且沿着轴线A-A纵向地移动,以在肩部410处接合并压缩衬垫402。当衬垫402以及中间阻尼器元件2和外部阻尼器元件3被压缩时,它们的组合有效地增加了阻尼器100的刚度,且因此,当承受相同的力时,阻尼器将经历纵向偏转的减小。而且,当衬垫402以及外部阻尼器元件3和中间阻尼器元件2与头部稳定器4接合时,阻尼器100展现出增加的侧向刚度,且因此,在承受相同的侧向力的情况下将经历侧向偏转的减小。如果旋转冲击力和平移冲击力的大小足够大,则头部稳定器4可继续朝向内部阻尼器元件1的下端部1b移动并接合其,使得所有阻尼器元件1、2和3以及衬垫402被头部稳定器4压缩,以吸收冲击能量并使头部相对于头盔400减速。当阻尼器元件1、2和3与衬垫402的组合被压缩时,该组合将压缩,但是与仅中间阻尼器元件2和外部阻尼器元件3被接合时相比,阻尼器100的刚度进一步增加并且偏转量进一步减小。而且,与仅阻尼器元件2和3被接合时相比,当所有阻尼器元件1、2和3被接合和压缩时,阻尼器100展现出侧向移动的进一步减小。
由于阻尼器元件做功(功=力×距离),因此衬垫402和阻尼器元件1、2和3的压缩导致能量吸收。所吸收的能量减少了冲击力向用户头部的传递,由此辅助减小对佩戴者的头部的冲击的严重性。在一个实施例中,外部阻尼器元件3被构造成吸收高达100g's的冲击,外部阻尼器元件3和中间阻尼器元件2被设计成承受高达200g's的冲击。所有三个阻尼器元件1、2和3的组合被设计成吸收高达约250 g's +/- 50 g's的冲击。
图4A的系统101进行了针对滑雪头盔和自行车头盔的比较性测试。测试的参数包
括100 cm的跌落高度和约4.5 m/sec(15.7 km/hr)的冲击速度。所测试的一种自行车头盔
(下文表1中的“*自行车2头盔”)被设计成解决旋转加速度/减速度冲击。下文在表1中示出
了比较性数据。
头盔的类型 | 头盔1质量=675 g | 头盔2质量=670 g | 滑雪(头盔)质量=670 g | 自行车(头盔)1质量=260 g | *自行车2(头盔)质量=300 g |
旋转加速度/减速度(rad/s<sup>2</sup>) | 2698 | 2361 | 3508 | 5114 | 4071 |
最大峰值G | 85 | 78 | 90 | 86 | 84 |
最大角速度(rad/s) | 10.6 | 12.4 | 11.9 | 18.3 | 14.4 |
表1。
头盔1和2是根据本公开构造的。具体地,头盔1和头盔2两者都具有由玻璃纤维和碳制成的外壳、不包括发泡聚苯乙烯泡沫衬垫、包括由乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)制成的10 mm舒适层、以及并入有粘附到外壳的内表面的五个阻尼器100(如图4A中所示)。而且,用于头盔1和头盔2中的阻尼器100的壁厚度的比率为8:6:4,如上文关于阻尼器100的示例所描述的。所使用的阻尼器100全部由密度为1.03 g/L的硅橡胶制成。如上文在表1中所示,所测试的头盔1和头盔2产生最低的旋转加速度和减速度。表1中列出的质量差异是由于头盔中通风孔的存在和数量所引起的:头盔1和2没有通风孔,滑雪头盔的通风口面积小,且自行车1和2的通风口的总面积相对更大。
图5A图示了图4A至图4C中的头盔400的替代性头盔500。具体地,头盔500并入有阻尼器150,该阻尼器是阻尼器100的修改变型,其用两个阻尼器元件151和152代替阻尼器100的三个阻尼器元件1、2和3。其他方面,阻尼器元件151和152可具有与上文结合阻尼器元件1、2和3所描述的构造相同的构造。而且,头盔500包括衬垫502,该衬垫在构造方面与衬垫402类似,但是在开口406的构造方面不同。具体地,衬垫502限定埋头凹陷部506而不是开口406,使得阻尼器150附接到衬垫502而不是附接到头盔500的外壳501。如图5A中所示,当头盔未被放置在佩戴者的头部103上并且稳定器504从头部103脱离时,稳定器504与衬垫502a纵向地间隔开。而且,衬垫502的可压缩部分502b插置于阻尼器150和外壳501之间。因此,部分502b用作与整个阻尼器150并行的附加阻尼器元件。凹陷部506包括第一部分506a和第二部分506b。第一部分506a由截头锥形表面508限定,该截头锥形表面在衬垫502的内侧502a处具有第一直径并且在环形台阶510处具有更小第二直径。环形肩部510从截头锥形表面508径向向内延伸到第二部分506b的圆柱形表面512。圆柱形表面512从环形台阶510延伸到凹陷部506的底部514。圆柱形表面512的直径小于截头锥形表面508的第二直径。在图5A中所示的实施例中,环形台阶510与内部阻尼器元件151的下端部对准。当头盔500被放置在头部103上并且头部稳定器504接合头部103时,稳定器504将压缩外部阻尼器元件152并且接合和/或稍微压缩内部阻尼器元件151的下端部151b。阻尼器元件151和152将以与阻尼器100的阻尼器元件3和2类似的方式起作用,例外情况是头部稳定器504将不接合阻尼器元件151内部的第三阻尼器元件。取而代之的是,衬垫502b的在阻尼器150和外壳501之间的这部分被连续地用于与阻尼器150串联地分配冲击力,并且该部分502b基于衬垫材料的刚度来进行压缩。因此,在冲击期间,冲击力的一部分将既在肩部510处又在部分502b中被传递到衬垫502以及传递到阻尼器150,该阻尼器将基于其间的力的分配来压缩相应的量。
图5B和图5C示出了外部阻尼器元件152的细节。作为示例,外部阻尼器元件152可具有旋绕型壁,该旋绕型壁具有22 mm的外直径和16 mm的内直径。外部阻尼器的壁可具有4mm厚的旋绕。头部稳定器504可具有约30 mm的外直径和约8 mm的内直径。
图5D和图5E示出了内部阻尼器元件151的细节。内部阻尼器元件151可具有旋绕型壁,该旋绕型壁具有约12 mm的外直径和约4 mm的内直径。内部阻尼器元件的壁具有约3.5mm厚的旋绕。内部阻尼器元件的下端部151a被示为实心的闭合凸缘,其具有约3 mm的厚度。因此,由于在图5C和图5E中所示的示例的内部阻尼器元件151和外部阻尼器元件152的尺寸,因此在内部阻尼器元件151和外部阻尼器元件152之间存在约2 mm的径向间距。
图5F图示了图5A中所示的实施例的低轮廓替代性实施例,在该替代性实施例中,衬垫502比图5A中薄(沿着轴线A-A的轴向尺寸),并且阻尼器150沿着轴线A-A的长度比图5A中小。
图6示出了阻尼器600的另一实施例的横截面,该阻尼器包括三个圆形阻尼器元件601、602和603、以及附接到阻尼器元件603的头部稳定器604。阻尼器元件601、602和603以串联构型沿着轴线A-A端到端地布置。在图6中,阻尼器600被示为处于其中立(即,完全未压缩)状态。在一个实施例中,下阻尼器元件603附接到中间阻尼器元件602,该中间阻尼器元件附接到上阻尼器元件601。阻尼器元件603具有附接到头部稳定器604的下端部603b,并且具有附接到中间阻尼器元件602的下端部602b的上端部603a。中间阻尼器元件602具有附接到上阻尼器元件601的下端部601b的上端部602a。上阻尼器元件601具有上环形唇缘601'和下环形唇缘601'',所述上环形唇缘和下环形唇缘在上阻尼器元件601的上端部601a处限定环形沟槽601"'。环形沟槽601"'可具有与上文所描述的沟槽相同的功能,即接收和落座于头盔的外壳(诸如,头盔400的壳401)中。然而,将了解,例如,头盔400的外壳401可被修改为限定完全圆形的孔,该孔的直径略微小于环形沟槽601"'的直径,使得环形沟槽落座于头盔400的壳401中的孔中。而且,上唇缘601'可以以与上文针对阻尼器100的上唇缘1'、2'和3'所描述的方式相同的方式粘附或以其他方式附接到头盔的外壳或衬垫。
图6中的每个阻尼器元件601、602和603具有旋绕型壁,其中每个阻尼器元件具有三个旋绕。在图6中所示的示例中,所有旋绕沿着轴线A-A的高度均相同。当然,在其他实施例中,取决于每个阻尼器元件的材料和/或壁厚度,旋绕的数量以及尺寸可不同。阻尼器元件601、602和603以及头部稳定器604可全部由相同的材料制成,诸如硅橡胶。下阻尼器元件603的壁厚度t3小于中间阻尼器元件602的壁厚度t2。上阻尼器元件601的壁厚度t1大于壁厚度t2和t3。在阻尼器元件601、602和603当中所有因素均平等,具有较厚的壁的阻尼器元件比具有较薄的壁的阻尼器元件更具刚性。因此,在阻尼器元件601、602和603由相同的材料(例如,硅橡胶)制成并且旋绕的数量和旋绕高度相同的情况下(如在图6的示例中),上阻尼器元件601具有最大的壁厚度t1,且因此是阻尼器元件601、602和603中最具刚性的。而且,下阻尼器元件603具有最薄的壁厚度t3,且因此是阻尼器元件601、602和603中最不具刚性的(最可压缩的)。因此,在所有因素被认为均平等(壁厚度除外)的情况下,阻尼器元件601、602和603的刚度在沿着轴线A-A的方向上从下阻尼器元件603到上阻尼器元件601增加。阻尼器元件601、602和603的刚度累进准许阻尼器以增加的刚度响应更大的冲击力并逐渐使并入有阻尼器600的头盔的佩戴者的头部减速。
阻尼器元件601、602和603被布置成像弹簧一样串联连接。沿图6中所示的箭头方向施加的冲击力F将被传递到所有阻尼器元件601、602和603,所述阻尼器元件将各自基于其刚度来压缩一定的量。在一个实施例中,阻尼器元件601、602和603被模制为串联布置的胡克(线性响应弹簧),其中每个弹簧具有相应的弹簧常数,使得所施加的力与弹簧的压缩成正比,关系如下:
(1)
(2)
(3)
因此,当向阻尼器600施加冲击力F时,它将被传递到每个阻尼器元件601、602和603,从而导致更具刚性(较大弹簧常数,k1)阻尼器元件601压缩得比具有较小弹簧常数k3的阻尼器元件603少。然而,每个阻尼器元件601、602和603将基于其对应的弹簧常数来压缩相应的量,并且头部稳定器的总偏转将等于每个阻尼器元件601、602和603的压缩量之和。
如上所述,例如,阻尼器600可直接代替头盔400中的阻尼器100。在此类实施例中,上唇缘601'连接到头盔400的外壳401,并且头部稳定器604将被定位以代替图4C中的头部稳定器4。在头盔和物体之间的冲击中,将传递冲击力F,并且用户的头部将相对于头盔400的外壳401移动,从而导致与佩戴者的头部接合的头部稳定器604的对应移动以及阻尼器600的压缩。取决于平移冲击力F的大小以及阻尼器元件601、602和603和衬垫402的压缩性,阻尼器元件601、602和603中的一者或多者可变得完全被压缩。阻尼器元件601、602和603的部分或全部压缩吸收了冲击的能量,并且减慢了冲击力向用户的头部的传递,由此促进降低对佩戴者的头部的冲击的严重性。针对每个阻尼装置601、602和603所采用的材料以及针对每个阻尼装置601、602和603的压缩性或刚度所选择的值使得允许阻尼器600在吸收包括平移冲击力和旋转冲击力的重复冲击力时发挥其期望的效果。
图7A和图7B图示了阻尼器700的另一实施例,该阻尼器可被并入到头盔中,诸如图8A中所示的头盔400'。阻尼器700包括可压缩锥体701,该可压缩锥体沿着纵向轴线A-A同心地布置在圆柱形可压缩元件702内部。可压缩元件702可以是弹簧或柔性旋绕型管。阻尼器700还包括基部703,其连接到锥体701和可压缩元件702。锥体701具有尖端701a和圆形基部701b,该圆形基部沿着轴线A-A与尖端701a纵向地间隔开。可压缩元件702具有大致圆柱形的壁704,该壁可以是光滑的或旋绕的、从附接的圆形基部706延伸到附接的圆形盖705(为了说明的清晰性,图7B中省略了该圆形盖)。锥体701的圆形基部701b和可压缩元件702的圆形基部706熔接或粘附到基部703的上表面703a。如图8B中所示,基部703也可以是衬垫402的一个部分的一部分,该衬垫具有一定的厚度并且由与锥体701和可压缩元件702相同的材料制成。而且,基部703可采取上文所描述的头部稳定器4的形式。如图8A中所示,锥体701的尖端701a沿着轴线A-A纵向地安置在盖705和可压缩元件702的基部706之间。
阻尼器700可全部或部分地由硅橡胶制成,其中锥体701、可压缩元件702和基部703全部都具有相同的密度或不同的密度。替代地,形成阻尼器700的材料可包括以下各者中的至少一者:PORON(美国康涅狄格州的Rogers Corporation的注册商标)、Armourgel(由台湾的Armourgel Limited生产)、D3O(英国东萨塞克斯郡的Design Blue LimitedCompany的注册商标)、ETPU和其他合适的材料。
在阻尼器700的一个示例中,锥体701的基部701b具有约25.0 mm的直径;锥体701具有约20.0 mm的高度;圆形基部703具有约5.0 mm的厚度;圆形基部706具有约36.0 mm的直径;阻尼器元件702具有约25.0 mm的内直径和约30.0 mm的外直径(壁704具有约5.0 mm的厚度);阻尼器元件702具有约25.0 mm的纵向未压缩长度;阻尼器元件702的每个阻尼线圈(如果将螺旋弹簧用作阻尼元件702)或旋绕(如果将旋绕型元件用作阻尼器元件702)的高度为约5.0 mm。此类示例性阻尼器700可吸收高达300 g's的冲击。
阻尼器700的压缩性可基于阻尼器700的几何形状和材料性质。例如,锥体701的压缩性可基于锥体701的几何形状和材料性质(例如,密度)。在锥体701由一种均匀材料制成的情况下,由于锥体的渐缩轮廓,锥体701的压缩性沿着轴线A-A从锥体701的尖端701a到锥体701的基部701b减小。因此,当锥体701受力而纵向地压缩时,该力将受到逐渐更具刚性(较不可压缩)的锥体701的抵抗。
另一方面,元件702的压缩性可能不是随沿着轴线A-A的位置而定的。取而代之的是,可压缩构件702可以以与具有弹簧常数的线性胡克弹簧类似的方式随增加的压缩而展现出均匀的压缩性。元件702的压缩性可基于壁704的厚度、阻尼线圈(如果可压缩元件702是螺旋弹簧的话)或旋绕(如果可压缩元件702是旋绕型的话)的数量以及形成可压缩元件702的材料(例如,硅树脂)。针对阻尼器700的每个部分所使用的材料和针对阻尼器700的每个部分的压缩性或刚度所选择的值,以允许阻尼器700吸收包括平移冲击和旋转冲击的重复冲击力。
阻尼器700可被集成到各种类型的运动头盔(例如,用于足球、曲棍球、冲浪、水上运动、骑自行车、滑雪、滑冰、骑马、牛仔竞技、体育馆)以及由建筑工人和紧急救援人员使用的头盔中。图8A示出了系统710,其包括上文详细描述的被并入到头盔400中的阻尼器700。如图所示,基部703可采取上文所描述的头部稳定器4的形式并且可与衬垫402分离。可压缩元件702的圆形盖705可粘附或熔接到头盔400的外壳401的内侧。而且,可省略圆形盖705,并且可压缩元件702的上边缘702a可直接熔接到头盔400的外壳401的内侧。当在头盔400中使用阻尼器700时,基部703的下侧或内侧703b被构造成接合头盔的佩戴者的头部,使得当以图4C中所示的方式被放置在头部103上时,基部703将与舒适衬垫402a齐平,同时与肩部410保持间隔开。而且,当基部703与舒适衬垫402a齐平时,锥体的尖端701a将与盖705处于压缩状态(或者,如果省略了盖705,则锥体701的尖端701a接合并压缩抵靠头盔400的外壳401的内表面内部)。
在头盔400和物体之间的冲击期间,旋转冲击力和平移冲击力被导引朝向头部,从而导致阻尼器700和衬垫402压缩。在图8A中所示的示例中,示出了平移力“F”。同时,头部沿相反方向行进(牛顿第三运动定律-相等且相反的力),从而导致头部压缩阻尼器700的基部703,这进而压缩可压缩元件702,从而导致锥体701由于锥体701到基部703的连接而沿着轴线A-A朝向盖705纵向地移动并进一步压缩。如果冲击力F足够大,则可压缩元件702和锥体701继续与衬垫402一起压缩(由于基部703与肩部410的最终接合)。当元件702和锥体701两者都经历压缩时,它们将并行分配冲击力。然而,由于锥体701的压缩性不均匀,如上所述,当冲击力导致弹簧702和锥体701两者都经历压缩时,随着锥体701的压缩,它将变得逐渐更具刚性,且因此吸收更多的冲击力。结果是,与基部703接合的头部可逐渐减速,以减小传递到头部的力的大小。
图8B示出了系统810,其包括头盔400'(类似于图8A的头盔400)并具有衬垫402'(例如,由EPS制成),该衬垫限定具有均匀的圆柱形壁的开口406'。而且,系统810包括阻尼器700,该阻尼器附接到头盔400'的外壳401'的内侧。系统810还包括附加衬垫802(例如,由与外部阻尼器元件702和锥体701相同的材料制成,诸如D3O),其与衬垫402'间隔开,但连接在阻尼器700的基部703b之间。而且,系统810包括舒适衬垫802a(例如,由乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)制成),其顺应衬垫802的内侧并附接到衬垫802的内侧。衬垫402'可由EPS制成,抑或可以是与衬垫802相同的材料或是某种其他合适的材料。通过将阻尼器700的基部703b联结在一起,阻尼器被进一步挠曲加强(flexurally stiffened)以承受旋转冲击力。
图8C示出了系统810的替代性系统810',在该替代性系统中,阻尼器700被定向成与图8B中所示的阻尼器相反。具体地,阻尼器700在头盔400'中具有倒置的取向,使得对于每个阻尼器700,基部703b连接到头盔400的外壳401,并且盖705连接到衬垫802。
分别在图8B和图8C中所示的系统810和810'可以表示头带保护器,其中外壳401'由乙烯基材料制成。在一个示例中,图8B中所示的系统810可被构造为头带,其中衬垫802、基部703b和锥体701由单件材料(D3O)制成。而且,外部阻尼器元件702是分开形成的(并且也可由D3O制成)并联结(例如,粘附/胶合)到外壳401'(例如,由乙烯制成),并且702的圆形基部联结(例如,粘附/胶合)到衬垫802,以接收和/或封闭锥体701。在此类示例中,衬垫402也可由与衬垫802、基部703b、锥体701和外部阻尼器元件702相同的材料(例如,D3O)或不同的合适材料制成。
而且,在另一示例中,图8C中所示的系统810'可被构造为头带,在该头带中,衬垫802和外部阻尼器元件702由单件材料(例如,D3O)制成,并且702的圆形开口顶片联结(例如,粘附/胶合)到703b以接收或封闭锥体701。在该示例中,锥体701(包括基部703b)可分开形成并联结(例如,粘附/胶合)到外壳401'(例如,由乙烯基制成)。
此外,在系统810和810'中,如果衬垫402'由EPS制成,则外壳401'可由PVC(塑料)或玻璃纤维/碳制成。具体地,在一个示例中,外壳401'由玻璃纤维/碳或PVC制成,衬垫402'由EPS制成,并且衬垫802和阻尼器元件(701和702)由D3O、硅橡胶、或某种其他合适的材料制成。
本文中所描述的各种阻尼器元件可基于它们的力-偏转特性以及它们的力-偏转响应相对于胡克定律(F=kX)的密切关系如何,而被认为是“线性的”或“非线性的”。即,如本文中所定义的,线性阻尼器元件被认为是具有如由胡克定律所定义的基本上恒定的弹簧劲度系数(k)的阻尼器元件。而且,如本文中所定义的,非线性阻尼器元件被认为是这样的阻尼器元件,即,它不具有基本上恒定的弹簧劲度系数(k),并且其弹簧劲度系数本身可随阻尼器元件的偏转或压缩的量而定。然而,将了解,本文中所描述的任何阻尼器元件,无论是线性的还是非线性的,都可以以各种组合互换和/或结合使用以实现期望的阻尼效果。而且,尽管非线性阻尼元件已被描述为锥形的,但将了解,可使用不具有锥形形式的其他形式的非线性阻尼元件。而且,尽管线性阻尼器元件已被描述为圆柱形的,但将了解,圆柱形阻尼器元件也可以是非线性的。因此,尽管本文中已单独地描述了阻尼系统的各种实施例,但将了解,可向那些系统增加或从中移除附加的阻尼器元件,并且可用非线性阻尼元件代替线性阻尼元件,反之亦然,以实现期望的阻尼效果。此外,尽管一些阻尼器已被描述为用于头盔中,但是此类阻尼器也可用于头带或头罩中,并且尽管一些阻尼器已被描述为用于头带或头罩中,但是此类阻尼器也可用于头盔中。此外,本文中所描述的阻尼器和系统的各种实施例并不互相排斥,并且一些实施例的特征可能够与其他实施例的特征组合以形成各种阻尼器和系统构型,例如,下文更详细地描述了所述构型中的一些构型。
图9示出了阻尼器900的实施例,该阻尼器的布置类似于阻尼器700,并且增加了附加的内部圆柱形阻尼器元件914。图9中所示的阻尼器900包括以下三者:回弹性阻尼器元件901、弹性阻尼器元件904和可压缩阻尼器元件914,这些阻尼器元件联接到头部稳定器903并且关于图9中的轴线A-A同心。阻尼器元件904和914是圆柱形的,并且阻尼器元件901是锥形的。阻尼器900沿着轴线A-A从外端部924纵向地延伸到内端部926。头部稳定器903在阻尼器900的内端部926处附接到阻尼器900。两个圆柱形阻尼器元件904和914包围锥形阻尼器元件901,该锥形阻尼器元件是图9中所示的阻尼器900中的最内的阻尼器元件。阻尼器900被构造成附接到诸如头罩或头盔之类的头部覆盖物。
在图9中,阻尼器900被示为处于中立、未压缩状态。阻尼器900被构造成用于响应于向阻尼器900施加平移冲击力和从阻尼器900移除平移冲击力而沿着轴线A-A纵向压缩和膨胀。而且,阻尼器900被构造成响应于向阻尼器900施加的弯曲力矩而绕其在外端部924处的附接点沿横向于纵向轴线A-A的方向侧向地弯曲或偏转(像悬臂梁)。例如,图9中所示的阻尼器900可绕阻尼器900的外端部924呈弧形(由箭头B所示)偏转。阻尼器900是柔性的和回弹性的,并且被构造成当不再向阻尼器900施加外部冲击力时返回到中立状态。在图9中所示的示例性实施例中,与阻尼器700相比,圆柱形阻尼器元件904和914的长度相等,且因此形成环形柱,该环形柱提供对侧向偏转和弯曲力矩以及纵向偏转(即,线性压缩)的增加的阻力。
圆柱形阻尼器元件904和914可各自为弹簧或柔性旋绕型管。圆柱形阻尼器元件904和914的相应的圆柱形壁是纵向可压缩的,并且在其径向内侧和/或外侧上可以是光滑的或旋绕的。
锥形阻尼器元件901具有尖端901a和基部901b(其可以是圆形的),该基部沿着轴线A-A与尖端901a纵向地间隔开。锥形阻尼器元件901的基部901b可熔接或以其他方式附接到头部稳定器903。如图9中所示,锥体901的尖端901a沿着轴线A-A纵向地安置在阻尼器900的外端部924与头部稳定器903之间。
头部稳定器903可自由移动并且可与其他阻尼器和结构分离,或者可以是将头部稳定器连接到一个或多个其他头部稳定器的衬垫的一个部分的一部分。此类衬垫的示例是图8B和图8C的衬垫802。
内部圆柱形阻尼器元件914包围锥形阻尼器元件901,并且从头部稳定器903延伸到在阻尼器924的外端部处的基部914a。外部圆柱形阻尼器元件904包围内部圆柱形阻尼器元件914和锥形阻尼器元件901。外部圆柱形阻尼器元件904与内部圆柱形阻尼器元件914径向地间隔开。外部圆柱形阻尼器元件904从头部稳定器903延伸到在阻尼器900的外端部924处的基部904a。
所有圆柱形阻尼器元件904和914的基部904a和914a可在阻尼器900的外端部924处联结在一起,并且那些基部的外表面可用作用于将阻尼器900安装到头部覆盖物的表面的安装表面,头部覆盖物为诸如头盔或头带,其示例描述于上文并且下文进一步详细描述附加示例。
阻尼器900可全部或部分地由硅橡胶制成,其中锥形阻尼器元件901及圆柱形阻尼器元件904和914以及头部稳定器903全部都具有相同的密度或不同的密度。替代地,形成阻尼器900的材料可包括以下各者中的至少一者:PORON(美国康涅狄格州的RogersCorporation的注册商标)、Armourgel(由台湾的Armourgel Limited生产)、D3O(英国东萨塞克斯郡的Design Blue Limited Company的注册商标)、ETPU和其他合适的材料。阻尼器900可由整体件(例如,一体模制的硅橡胶)形成,或者可由在阻尼器900的制造期间联结在一起的多个件制成。例如,阻尼器元件904、903和901可被模制为单个构件,并且在阻尼器900的制造期间联结到阻尼器元件914以及在阻尼器900的外端部924和内端部926处的位置C处联接在一起(例如,黏附地)。
在阻尼器900的一个示例中,外部圆柱形阻尼器元件904的圆柱形壁的厚度大于内部圆柱形阻尼器元件914的圆柱形壁的厚度。而且,虽然锥形阻尼器元件901的尖端901a和其基部901b之间的纵向距离(长度)被示为小于阻尼器900的长度,但是锥形阻尼器元件901的长度可更大或更小。例如,在一个实施例中,锥形阻尼器元件901的尖端901a可在中立构型中接合或以其他方式接触圆柱形阻尼器元件904和914的基部904a和914a,使得锥形阻尼器元件901可最初在阻尼器900的初始压缩时与圆柱形阻尼器元件904和914一起被压缩。当然,缩短锥形阻尼器元件901的长度(相对于图9中所示的长度)可以延迟其接合的定时,使得圆柱形阻尼器元件904和914可在冲击期间在锥形阻尼器元件开始压缩之前更大程度地(与图9中所示的实施例相比)纵向向外压缩。在阻尼器900的一个示例中,锥体901的基部901b具有约16.0 mm的直径;锥体901具有约35.0 mm的高度;头部稳定器903具有约4.0 mm的厚度且具有约38.0 mm的直径;外部圆柱形阻尼器元件904具有约32.0 mm的外直径和约2.0 mm的壁厚度;外部圆柱形阻尼器元件904具有约40.0 mm的纵向未压缩长度;内部圆柱形阻尼器元件914具有约22.0 mm的外直径和约3.0 mm的壁厚度;内部圆柱形阻尼器元件914具有约40.0 mm的纵向未压缩长度。图9中示出了前述尺寸。此类示例性阻尼器900可吸收高达300 g's的冲击。
阻尼器900的压缩性可基于阻尼器900的几何形状和材料性质。例如,锥形阻尼器元件901的压缩性可基于锥形阻尼器元件901的几何形状和材料性质(例如,密度)。在锥形阻尼器元件901由一种均匀材料形成的情况下,由于锥体的渐缩轮廓,锥体901的压缩性沿着轴线A-A从锥体901的尖端901a到锥体901的基部901b减小。因此,当锥体901受力而纵向地压缩时,该力将受到逐渐更具刚性(较不可压缩)的锥形阻尼器元件901的抵抗。
另一方面,圆柱形阻尼器元件904和914中的一者或多者的压缩性可能不是随沿着轴线A-A的位置而定的。取而代之的是,可压缩阻尼器元件904和914可以以与具有弹簧常数的线性胡克弹簧类似的方式随增加的压缩而展现出均匀的压缩性。圆柱形阻尼器元件904和914的压缩性可基于它们相应的圆柱形壁的厚度、阻尼线圈(如果相应的圆柱形阻尼器元件是螺旋弹簧的话)或旋绕(如果相应的圆柱形阻尼器元件是旋绕型可压缩元件的话)的数量以及形成相应的圆柱形阻尼器元件的材料(例如,硅树脂)。选择针对阻尼器900的每个部分所使用的材料和针对阻尼器900的每个部分的压缩性或刚度所选择的值,以允许阻尼器900吸收包括平移冲击和旋转冲击的重复冲击力。
由于圆柱形阻尼器元件904和914的长度以及锥形阻尼器元件901的构型,阻尼器900被构造成使得各种阻尼器元件可基于传递到阻尼器的力的量来分阶段压缩。最初在冲击之后,平移冲击力和旋转冲击力将导致阻尼器元件901、904和914中的一者或多者基于它们各自的刚度压缩,并且将基于厚度、旋绕的数量以及圆柱形阻尼器元件904和914之间的径向间距侧向地挠曲或弯曲。
图9示出了向头部稳定器903施加的力F,该力F表示在冲击期间可由用户的头部向头部稳定器903施加的平移力。如果力F足够大,则内部圆柱形阻尼器元件914和外部圆柱形阻尼器元件904将首先一起压缩,而锥形内部阻尼器元件901和头部稳定器903沿着轴线A-A纵向向外移动。如果力F仍然足够大,则头部稳定器903可进一步向外移动,使得锥形阻尼器元件901的尖端901a可接合或以其他方式接触圆柱形阻尼器元件904和914的基部904a和914a。此后,如果力F继续导致头部稳定器903沿着轴线A-A向外移动,则圆柱形阻尼器元件904和914以及锥形阻尼器元件901全部将被进一步压缩,直到它们能够平衡力F而没有变得完全被压缩,或者直到它们全部完全被压缩。此后,阻尼器元件904、914和901被构造成弹性变形回到图9中所示的其中立状态,除非由冲击导致的变形已永久地损坏了阻尼器元件,在这种情况下,它们将不返回到图9中所示的其中立状态。
圆柱形阻尼器元件904和914之间的径向间距以及那些圆柱形阻尼器元件的相等长度加强了阻尼器900,以在比阻尼器700更大的程度上抵抗在冲击事件期间响应于传递到阻尼器900的旋转力而绕着轴线A-A的侧向弯曲。此外,当外部圆柱形阻尼器元件904和内部圆柱形阻尼器元件914被压缩并且锥形阻尼器901被压缩时,与被示为处于图9中的其中立状态的阻尼器900的刚度相比,有效地增加了阻尼器900的面积惯性矩。
尽管在图9中的阻尼器900的实施例中示出了两个圆柱形阻尼器元件,但是将了解,可使用多于两个的圆柱形阻尼器。将了解,阻尼器900可代替系统101和头盔400中的阻尼器100。对阻尼器900或对系统101的任何修改将在本领域普通技术人员的水平之内。而且,将了解,阻尼器900可代替头盔500中的阻尼器150以及系统710和810中的阻尼器700。对阻尼器900或对头盔500或系统710和810的任何修改将在本领域普通技术人员的水平之内。
图10A示出了阻尼器1000的实施例,该阻尼器类似于阻尼器700并且还包括附加的阻尼器元件,如下文更详细地描述。例如,阻尼器1000包括四个弹性且可压缩的阻尼器元件1001、1004、1014和1024,所述阻尼器元件1001、1004、1014和1024联接到头部稳定器1003并且关于图10A中的轴线A-A同心。阻尼器元件1004、1014和1024是圆柱形的,并且阻尼器元件1001是锥形的。阻尼器1000沿着轴线A-A从外端部1034纵向地延伸到内端部1036。头部稳定器1003在阻尼器1000的内端部1036处附接到阻尼器1000。三个圆柱形阻尼器元件1004、1014和1024包围锥形阻尼器元件1001,该锥形阻尼器元件是图10A中所示的阻尼器1000中的最内的阻尼器元件。阻尼器被构造成附接到诸如头带或头盔壳之类的头部覆盖物。
在图10A中,阻尼器1000被示为处于中立、未压缩状态。阻尼器1000被构造成用于响应于向阻尼器1000施加平移冲击力和从阻尼器1000移除平移冲击力而沿着轴线A-A纵向压缩和膨胀。阻尼器1000还被构造成响应于在冲击期间向阻尼器1000施加的旋转力而沿着图10A中所示的弧B相对于轴线A-A侧向地偏转或弯曲。阻尼器1000是柔性的和回弹性的,并且被构造成当不再向阻尼器1000施加外部冲击力时返回到中立状态。
圆柱形阻尼器元件1004、1014和1024可均为弹簧或柔性旋绕型管。圆柱形阻尼器元件的相应的壁是纵向可压缩的,并且在其径向内侧和/或外侧上可以是光滑的或旋绕的。
锥形阻尼器元件具有尖端1001a和基部1001b(其可以是圆形的),该基部沿着轴线A-A与尖端1001a纵向地间隔开。基部1001b可熔接或以其他方式附接到头部稳定器1003。如图10A中所示,锥体1001的尖端1001a沿着轴线A-A纵向地安置在阻尼器1000的外端部1034与头部稳定器1003之间。
头部稳定器1003可自由移动并且可与其他阻尼器和结构分离,或者可以是将头部稳定器连接到一个或多个其他头部稳定器的衬垫的一个部分的一部分。此类衬垫的示例是图8B和图8C的衬垫802。
在图10A中所示的示例性实施例中,圆柱形阻尼器元件1004、1014和1024的如在其中立状态下测量的长度(沿着轴线A-A)彼此不同,使得每个相应的阻尼器元件1004、1014和1024的内端部1004b、1014b和1024b彼此纵向地间隔开。具体地,在所示的示例中,阻尼器元件1004、1014和1024的长度随远离轴线A-A的径向距离的减小而增加,使得内部圆柱形阻尼器元件1004具有第一长度,中间阻尼器元件1014具有小于第一长度的第二长度,并且外部阻尼器元件1024具有小于第一长度和第二长度两者的第三长度。底端部1004b、1014b和1024b的竖直间距提供了基于向阻尼器1000施加的冲击力的大小而待被压缩的阻尼器元件的各种组合,下文将详细描述其进一步细节。
内部圆柱形阻尼器元件1004包围锥形阻尼器元件1001,并且从在头部稳定器1003处的其下端部1001b延伸到在阻尼器的外端部1034处的基部1001a。中间圆柱形阻尼器元件1014包围内部圆柱形阻尼器元件1004和锥形阻尼器元件1001。中间圆柱形阻尼器元件1014与内部圆柱形阻尼器元件1004径向地间隔开。中间圆柱形阻尼器元件1014从在阻尼器的外端部1034处的基部1014a延伸到内端部1014b,该内端部1014b与头部稳定器1003纵向地间隔开。外部圆柱形阻尼器元件1024包围中间圆柱形阻尼器元件1014、内部圆柱形阻尼器元件1004和锥形阻尼器元件1001。外部圆柱形阻尼器元件1024与中间圆柱形阻尼器元件1014径向地间隔开。外部圆柱形阻尼器元件1024从在阻尼器1000的外端部1034处的基部1024a延伸到内端部1024b,该内端部也与头部稳定器1003纵向地间隔开。因此,圆柱形阻尼器元件1004、1014和1024的内端部1004b、1014b和1024b彼此错列。
圆柱形阻尼器元件1004、1014和1024的基部1004a、1014a和1024a可在阻尼器1000的外端部1034处联结在一起,并且这些基部的外表面可用作用于将阻尼器安装到头部覆盖物的表面的安装表面,头部覆盖物为诸如头盔和头罩,其一些示例描述于上文并且下文进一步详细描述附加示例。
阻尼器1000可全部或部分地由硅橡胶制成,其中锥形阻尼器元件及圆柱形阻尼器元件以及头部稳定器全部都具有相同的密度或不同的密度。替代地,形成阻尼器1000的材料可包括以下各者中的至少一者:PORON(美国康涅狄格州的Rogers Corporation的注册商标)、Armourgel(由台湾的Armourgel Limited生产)、D3O(英国东萨塞克斯郡的DesignBlue Limited Company的注册商标)、ETPU和其他合适的材料。阻尼器1000可由整体件(例如,一体模制的硅橡胶)形成,或者可由在阻尼器1000的制造期间联结在一起的多个件制成。
在阻尼器1000的一个示例中,外部圆柱形阻尼器元件1024的圆柱形壁的厚度大于中间圆柱形阻尼器元件1014的圆柱形壁的厚度,并且中间圆柱形阻尼器元件1014的圆柱形壁的厚度大于内部圆柱形阻尼器元件1004的圆柱形壁的厚度。而且,虽然锥形阻尼器元件1001的尖端1001a和其基部1001b之间的纵向距离(长度)被示为小于阻尼器1000的长度,但是锥形阻尼器元件1001的长度可更大或更小。例如,在一个实施例中,锥形阻尼器元件1001的尖端1001a可在中立构型中接合或以其他方式接触圆柱形阻尼器元件1004、1014和1024的基部1004a、1014a和1024a使得锥形阻尼器元件1001可最初在阻尼器1000的初始压缩时与圆柱形阻尼器元件1024一起被压缩。当然,缩短锥形阻尼器元件1001的长度(相对于图10A中所示的长度)可以延迟其接合的定时,使得圆柱形阻尼器元件1024、1014和1004可在冲击期间在锥形阻尼器元件开始压缩之前更大程度地纵向向外压缩(与图10中所示的实施例相比)。
在阻尼器1000的一个示例中,锥体1001的基部1001b具有约25.0 mm的直径;锥体1001具有约20.0 mm的高度;头部稳定器1003具有约5.0 mm的厚度并且具有约54.0 mm的直径;外部圆柱形阻尼器元件1024具有约54.0 mm的外直径和约2.5 mm的壁厚度;外部圆柱形阻尼器元件1024具有约15.0 mm的纵向未压缩长度;中间圆柱形阻尼器元件1014具有约45.0 mm的外直径和约3.0 mm的壁厚度;中间圆柱形阻尼器元件1014具有约20.0 mm的纵向未压缩长度;内部圆柱形阻尼器元件1004具有约35.0 mm的外直径和约5.0 mm的壁厚度;内部圆柱形阻尼器元件1004具有约25.0 mm的纵向未压缩长度。因此,在该示例中,圆柱形阻尼器的厚度随距轴线A-A的径向距离的增加而减小。然而,在替代性实施例中,圆柱形阻尼器的厚度可随距轴线A-A的径向距离的增加而增加。此类示例形阻尼器1000可吸收高达300g's的冲击。
阻尼器1000的压缩性可基于阻尼器1000的几何形状和材料性质。例如,锥形阻尼器元件1001的压缩性可基于锥形阻尼器元件1001的几何形状和材料性质(例如,密度)。在锥形阻尼器元件1001由一种均匀材料制成的情况下,由于锥体的渐缩轮廓,锥体1001的压缩性可沿着轴线A-A从锥体1001的尖端1001a到锥体1001的基部1001b减小。因此,当锥体1001受力而纵向地压缩时,该力将受到逐渐更具刚性(较不可压缩)的锥形阻尼器元件1001的抵抗。
另一方面,圆柱形阻尼器元件中的一者或多者的压缩性可能不是随沿着轴线A-A的位置而定的。取而代之的是,可压缩阻尼器元件1004、1014和1024可以以与具有弹簧常数的线性胡克弹簧类似的方式随增加的压缩而展现出均匀的压缩性。圆柱形阻尼器元件1004、1014和1024的压缩性可基于它们各自的圆柱形壁的厚度、阻尼线圈(如果相应的圆柱形阻尼器元件是螺旋弹簧的话)或旋绕(如果相应的圆柱形阻尼器元件是旋绕型可压缩元件的话)的数量以及形成相应的圆柱形阻尼器元件的材料(例如,硅树脂)。选择针对阻尼器1000的每个部分所使用的材料和针对阻尼器1000的每个部分的压缩性或刚度所选择的值,以允许阻尼器1000吸收包括平移冲击和旋转冲击的重复冲击力。
由于圆柱形阻尼器元件1004、1014、1024的错列的内端部1004b、1014b、1024b以及锥形阻尼器元件1001的构型,阻尼器1000被构造成使得各种阻尼器元件可基于传递到阻尼器1000的力的量来分阶段压缩。最初在冲击之后,平移冲击力和旋转冲击力将导致阻尼器元件中的一者或多者基于它们各自的刚度压缩,并且将基于厚度、旋绕的数量以及圆柱形阻尼器元件1004、1014、1024之间的径向间距侧向地挠曲。图10A示出了向头部稳定器施加的平移力F,该平移力F表示在冲击期间可由用户的头部向头部稳定器1003施加的平移力。如果力F足够大,则内部圆柱形阻尼器元件1004将首先压缩,而锥形内部阻尼器元件1001和头部稳定器1003沿着轴线A-A纵向向外移动。如果力F仍然足够大,则头部稳定器1003可进一步纵向向外移动以接合或以其他方式接触中间圆柱形阻尼器元件1014的内端部1014b,该中间圆柱形阻尼器元件1014将与内部圆柱形阻尼器元件1004一起压缩。如果力F仍然足够大以使头部稳定器1003进一步纵向向外移动,则锥形阻尼器元件1001的尖端1001a可接合或以其他方式接触圆柱形阻尼器元件1004、1014、1024的基部1004a、1014a、1024a,而头部稳定器1003接合或以其他方式接触外部圆柱形阻尼器元件1024的内端部1024b。此后,如果力F继续导致头部稳定器1003沿着轴线A-A纵向向外移动,则圆柱形阻尼器元件1004、1014、1024以及锥形阻尼器元件1001全部将被进一步压缩,直到它们能够平衡力F而没有变得完全被压缩,或者直到它们全部完全被压缩。此后,阻尼器元件1001、1004、1014和1024被构造成弹性变形回到图10A中所示的其中立状态,除非由冲击导致的变形已永久地损坏了阻尼器元件,在这种情况下,它们将不返回到图10A中所示的其中立状态。
圆柱形阻尼器元件1004、1014、1024之间的径向间距以及这些元件的错列长度向阻尼器1000提供了各种等级的侧向刚度,以响应于在冲击事件期间传递到阻尼器的旋转力绕轴线A-A弯曲。具体地,内端部1004b、1014b和1024b彼此的纵向间距准许圆柱形阻尼器元件1004、1014、1024的各种组合基于相应的圆柱形阻尼器元件是接合还是接触头部稳定器1003而偏转。因此,在中立位置中,内部圆柱形阻尼器元件1004与中间圆柱形阻尼器元件1014径向地间隔开,从而准许内部阻尼器元件1004进行一定范围的侧向偏转,而不导致内部圆柱形阻尼器元件1004和外部圆柱形阻尼器元件1014之间的接触。而且,如果所施加的力F没有导致头部稳定器1003接合或以其他方式接触中间圆柱形阻尼器元件1014,则阻尼器1000的侧向刚度将主要基于内部圆柱形阻尼器元件1004的惯性矩,除非赋予阻尼器1000的弯曲力矩导致内部圆柱形阻尼器元件1004侧向地偏转并接合或以其他方式接触中间阻尼器元件1014或外部阻尼器元件1024,否则这将然后增加惯性矩以抵抗弯曲。此外,当中间圆柱形阻尼器元件1014和内部圆柱形阻尼器元件1004接合或以其他方式接触头部稳定器1003时,与被示为处于图10A中的其中立状态的阻尼器的刚度相比,有效地增加了阻尼器1000的面积惯性矩。而且,当内部圆柱形阻尼器元件1004、中间圆柱形阻尼器元件1014和外部圆柱形阻尼器元件1024与锥形阻尼器元件1001一起接合或以其他方式接触头部稳定器1003时,进一步有效地增加了阻尼器1000的面积惯性矩。因此,换句话说,阻尼器1000的多个阻尼器元件1001、1004、1014和1024可以随着阻尼器沿向外方向进一步压缩,来组合地增加阻尼器1000的挠曲刚度。因此,当被依次压缩时,多个阻尼器元件1001、1004、1014和1024可以增加阻尼器1000的挠曲刚度,使得其在相同的弯曲力矩下将侧向偏转得更少。
尽管在图10A中示出了三个圆柱形阻尼器,但是将了解,可使用多于或少于三个圆柱形阻尼器。例如,图10B示出了阻尼器1000',其是图10A的阻尼器1000的修改变型,与图10A的阻尼器相比,其省略了外部圆柱形阻尼器元件1024,且因此减小了阻尼器的总侧向尺寸。在图10B中,所有其他对应的元件后面均附有“'”。
将了解,可作出阻尼器1000的其他修改,并且这些修改在本发明的范围内。例如,中间圆柱形阻尼器元件1014的长度可长于外部圆柱形阻尼器元件1024和内部圆柱形阻尼器元件1004两者的长度,并且头部稳定器1003可附接到中间圆柱形阻尼器元件1014的内端部。
将了解,阻尼器1000或1000'可代替系统101和头盔400中的阻尼器100。对阻尼器1000或1000'或对系统101所作的用以将阻尼器并入其中的任何修改将在本领域普通技术人员的水平之内。而且,将了解,阻尼器1000或1000'可代替头盔500中的阻尼器150以及系统710和810中的阻尼器700。对阻尼器1000或1000'或对头盔500或系统710和810所作的用以将阻尼器并入其中的任何修改将在本领域普通技术人员的水平之内。
图11A示出了阻尼器的实施例,该阻尼器组合了阻尼器100和700的一些元件,如下文更详细地描述的。例如,阻尼器1100包括四个弹性且可压缩的阻尼器元件1101、1104、1114和1124,所述阻尼器元件1101、1104、1114和1124联接到头部稳定器1103并且关于图11A中的轴线A-A同心。阻尼器元件1104、1114和1124是圆柱形的,并且阻尼器元件1101是锥形的。阻尼器1100沿着轴线A-A从外端部1124纵向地延伸到内端部1136。头部稳定器1103在阻尼器1100的内端部1136处附接到阻尼器1100。三个圆柱形阻尼器元件1104、1114和1124包围锥形阻尼器元件1101,该锥形阻尼器元件是图11A中所示的阻尼器1100中的最内的阻尼器元件。阻尼器1100被构造成附接到诸如头罩或头盔之类的头部覆盖物。
在图11A中,阻尼器1100被示为处于中立、未压缩状态。阻尼器1100被构造成用于响应于向阻尼器1100施加平移冲击力和从阻尼器1100移除平移冲击力而沿着轴线A-A纵向压缩和膨胀。阻尼器1100还被构造成响应于在冲击期间向阻尼器1100施加的旋转力而沿着图11A中所示的弧B相对于轴线A-A侧向地偏转或弯曲。阻尼器1100是柔性的和回弹性的,并且被构造成当不再向阻尼器1100施加外部冲击力时返回到中立状态。
圆柱形阻尼器元件1104、1114和1124可均为弹簧或柔性旋绕型管。圆柱形阻尼器元件1104、1114和1124的相应的壁是纵向可压缩的,并且在其径向内侧和/或外侧上可以是光滑的或旋绕的。
锥形阻尼器元件1101具有尖端1101a和基部1101b(其可以是圆形的),该基部沿着轴线A-A与尖端1101a纵向地间隔开。基部1101b可熔接或以其他方式附接到头部稳定器1103。如图11A中所示,锥体1101的尖端1101a沿着轴线A-A纵向地安置在阻尼器1100的外端部1134与头部稳定器1103之间。
头部稳定器1103可自由移动并且可与其他阻尼器和结构分离,或者可以是将头部稳定器连接到一个或多个其他头部稳定器的衬垫的一个部分的一部分。此类衬垫的示例是图8B和图8C的衬垫802。
在图11A中所示的示例性实施例中,圆柱形阻尼器元件1104、1114和1124的如在其中立状态下测量的长度彼此不同,使得每个相应的阻尼器元件1104、1114和1124的内端部1104b、1114b和1124b彼此纵向地间隔开。具体地,在所示的示例中,圆柱形阻尼器元件1104、1114和1124沿着轴线A-A的长度随远离轴线A-A的径向距离的增加而增加,使得内部圆柱形阻尼器元件1104具有第一长度,中间圆柱形阻尼器元件1114具有长于第一长度的第二长度,并且外部圆柱形阻尼器元件1124具有长于第一长度和第二长度两者的第三长度。内端部1104b、1114b和1124b的纵向和径向间距提供了待基于向阻尼器施加的冲击力和弯曲力矩的大小而变得被压缩的阻尼器元件的各种组合,下文将详细描述其进一步细节。
内部圆柱形阻尼器元件1104包围锥形阻尼器元件1101,并且从在阻尼器1100的外端部1134处的基部1104a延伸到内端部1104b,该内端部1104b纵向地安置在锥形阻尼器元件1101的尖端1101a和阻尼器1100的内端部1136之间。中间圆柱形阻尼器元件1114包围内部圆柱形阻尼器元件1104和锥形阻尼器元件1101。中间圆柱形阻尼器元件1114与内部圆柱形阻尼器元件1104径向地间隔开。中间圆柱形阻尼器元件1114从在阻尼器1100的外端部1134处的基部1114a延伸到内端部1114b,该内端部1114b在阻尼器1104b的内端部和头部稳定器1103之间纵向地间隔开。因此,中间圆柱形阻尼器元件1114的长度大于内部圆柱形阻尼器元件1104的长度。外部圆柱形阻尼器元件1124包围中间圆柱形阻尼器元件1114、内部圆柱形阻尼器元件1104和锥形阻尼器元件1101。外部圆柱形阻尼器元件1124与中间圆柱形阻尼器元件1114径向地间隔开。外部圆柱形阻尼器元件1124从在阻尼器1100的外端部1134处的基部1124a延伸到在头部稳定器1103处的内端部1124b,并且外部圆柱形阻尼器元件连接到该头部稳定器。因此,外部圆柱形阻尼器元件1124的长度大于中间圆柱形阻尼器元件1114和内部圆柱形阻尼器元件1104的长度。
圆柱形阻尼器元件1104、1114和1124的基部1104a、1114a和1124a可在阻尼器1100的外端部1134处联结在一起,并且阻尼器1100的外端部1134可以是用于将阻尼器1100安装到头部覆盖物的表面的安装表面,头部覆盖物为诸如头盔或头带头罩,其示例描述于上文并且下文进一步详细描述附加示例。
阻尼器1100可全部或部分地由硅橡胶制成,其中锥形阻尼器元件1101及圆柱形阻尼器元件1104、1114、1124以及头部稳定器1103全部都具有相同的密度或不同的密度。替代地,形成阻尼器1100的材料可包括以下各者中的至少一者:PORON(美国康涅狄格州的Rogers Corporation的注册商标)、Armourgel(由台湾的Armourgel Limited生产)、D3O(英国东萨塞克斯郡的Design Blue Limited Company的注册商标)、ETPU和其他合适的材料。阻尼器1100可由整体件(例如,一体模制的硅橡胶)形成,或者可由在阻尼器1100的制造期间联结在一起的多个件制成。
在阻尼器1100的一个示例中,外部圆柱形阻尼器元件1124的圆柱形壁的厚度大于中间圆柱形阻尼器元件1114的圆柱形壁的厚度,并且中间圆柱形阻尼器元件1114的圆柱形壁的厚度大于内部圆柱形阻尼器元件1104的圆柱形壁的厚度。而且,虽然锥形阻尼器元件1101的尖端1101a和其基部1101b之间的纵向距离(长度)被示为小于阻尼器1100的长度,但是锥形阻尼器元件1101的长度可更大或更小。例如,在一个实施例中,锥形阻尼器元件1101的尖端1101a可在中立构型中接合或以其他方式接触圆柱形阻尼器元件1104、1114和1124的基部1104a、1114a和1124a,使得锥形阻尼器元件1101可最初在阻尼器1100的初始压缩时与外部圆柱形阻尼器元件1124一起被压缩。当然,缩短锥形阻尼器元件1101的长度(相对于图11A中所示的长度)可以延迟其压缩的定时,使得圆柱形阻尼器元件1124、1114和1104可在冲击期间在锥形阻尼器元件1101开始压缩之前更大程度地纵向向外压缩(与图11A中所示的实施例相比)。
在阻尼器1100的一个示例中,锥体1101的基部1101b具有约25.0 mm的直径;锥体1101具有约20.0 mm的高度;头部稳定器1103具有约5.0 mm的厚度并且具有约54.0 mm的直径;外部圆柱形阻尼器元件1124具有约54.0 mm的外直径和约2.5 mm的壁厚度;外部圆柱形阻尼器元件1124具有约25.0 mm的纵向未压缩长度;中间圆柱形阻尼器元件1114具有约45.0 mm的外直径和约3.0 mm的壁厚度;中间圆柱形阻尼器元件1114具有约20.0 mm的纵向未压缩长度;内部圆柱形阻尼器元件1104具有约35.0 mm的外直径和约5.0 mm的壁厚度;内部圆柱形阻尼器元件1104具有约15.0 mm的纵向未压缩长度。此类示例性阻尼器1100可吸收高达300 g's的冲击。
阻尼器1100的压缩性可基于阻尼器1100的几何形状和材料性质。例如,锥形阻尼器元件1101的压缩性可基于锥形阻尼器元件1101的几何形状和材料性质(例如,密度)。在锥形阻尼器元件1101由一种均匀材料制成的情况下,由于锥体的渐缩轮廓,锥体1101的压缩性可沿着轴线A-A从锥体1101的尖端1101a到锥体1101的基部1101b减小。因此,当锥体1101受力而纵向地压缩时,该力将受到逐渐更具刚性(较不可压缩)的锥形阻尼器元件1101的抵抗。
另一方面,圆柱形阻尼器元件1104、1114和1124中的一者或多者的压缩性可能不是随沿着轴线A-A的位置而定的。取而代之的是,可压缩阻尼器元件1104、1114和1124可以以与具有弹簧常数的线性胡克弹簧类似的方式随增加的压缩而展现出均匀的压缩性。圆柱形阻尼器元件1104、1114和1124的压缩性可基于它们各自的圆柱形壁的厚度、阻尼线圈(如果相应的圆柱形阻尼器元件是螺旋弹簧的话)或旋绕(如果相应的圆柱形阻尼器元件是旋绕型可压缩元件的话)的数量以及形成相应的圆柱形阻尼器元件的材料(例如,硅树脂)。选择针对阻尼器1100的每个部分所使用的材料和针对阻尼器1100的每个部分的压缩性或刚度所选择的值,以允许阻尼器1100吸收包括平移冲击和旋转冲击的重复冲击力。
由于圆柱形阻尼器元件1104、1114和1124的错列的内端部1104b、1114b和1124b以及锥形阻尼器元件1101的构型,阻尼器1100被构造成使得各种阻尼器元件可基于传递到阻尼器的力的量来分阶段接合(例如,压缩)。最初在冲击之后,平移冲击力和旋转冲击力将导致阻尼器元件中的一者或多者基于它们各自的刚度压缩,并且将基于厚度、旋绕的数量和圆柱形阻尼器元件1104、1114和1124之间的径向间距侧向地挠曲。
图11A示出了向头部稳定器1103施加的平移力F,该平移力F表示在冲击期间可由用户的头部向头部稳定器1103施加的平移力。如果力F足够大,则外部圆柱形阻尼器元件1124将首先压缩,而锥形内部阻尼器元件1101和头部稳定器1103沿着轴线A-A纵向向外移动。如果力F仍然足够大,则头部稳定器1103可进一步纵向向外移动以接合或以其他方式接触中间圆柱形阻尼器元件1114的内端部1114b,该中间圆柱形阻尼器元件将与外部圆柱形阻尼器元件1124一起压缩。如果力F仍然足够大以使头部稳定器1103进一步向外移动,则锥形阻尼器元件1101的尖端1101a可接合或以其他方式接触圆柱形阻尼器元件1104、1114和1124的基部1104a、1114a和1124a,而头部稳定器1103接合或以其他方式接触内部圆柱形阻尼器元件1104的内端部1104b。此后,如果力F继续导致头部稳定器1103沿着轴线A-A向外移动,则圆柱形阻尼器元件1104、1114和1124以及锥形阻尼器元件1101全部将被进一步压缩,直到它们能够平衡力F而没有变得完全被压缩,或者直到它们全部完全被压缩。此后,阻尼器元件1101、1104、1114和1124被构造成弹性变形回到图11A中所示的其中立状态,除非由冲击导致的变形已永久地损坏了阻尼器元件,在这种情况下,它们将不返回到图11A中所示的其中立状态。
圆柱形阻尼器元件1104、1114和1124之间的径向间距向阻尼器1100提供了各种等级的侧向刚度,以响应于在冲击事件期间传递到阻尼器的旋转力绕轴线A-A弯曲。例如,当外部圆柱形阻尼器元件1124和中间圆柱形阻尼器元件1114被头部稳定器1103接合或以其他方式接触时,与被示为处于图11A中的其中立状态的阻尼器1100的刚度相比,有效地增加了阻尼器1100的面积惯性矩。而且,当内部圆柱形阻尼器元件1104、中间圆柱形阻尼器元件1114和外部圆柱形阻尼器元件1124与锥形阻尼器元件1101一起被压缩时,进一步有效地增加了阻尼器1100的面积惯性矩。因此,换句话说,多个阻尼器元件1104、1114、1124和1101可以随着阻尼器沿向外方向进一步压缩,来组合地增加阻尼器1100的挠曲刚度。因此,当被依次压缩时,多个阻尼器元件1101、1104、1114和1124可以增加阻尼器1100的挠曲刚度,使得其在相同的弯曲力矩下将侧向偏转得更少。而且,假设阻尼器1000和1100中的阻尼器元件的材料、厚度和尺寸相同,在阻尼器1100和1000之间作比较,在中立状态下,阻尼器1100的惯性矩大于阻尼器1000的惯性矩,因为头部稳定器1103直接附接到圆柱形阻尼器元件1124,该圆柱形阻尼器元件1124的直径大于阻尼器1000的内部圆柱形阻尼器元件1024的直径。因此,阻尼器1100比阻尼器1000更具挠曲刚度,且因此对于相同的弯曲力矩,阻尼器1100将绕轴线A-A偏转得比阻尼器1000更少。
尽管在图11A中示出了三个圆柱形阻尼器,但是将了解,可使用多于或少于三个圆柱形阻尼器。例如,图11B示出了阻尼器1100',其是图11A的阻尼器1100的修改变型,与图11A的阻尼器1100相比,其省略了外部圆柱形阻尼器元件1124(并且将头部稳定器附接到中间圆柱形阻尼器元件1114'的内端部),且因此减小了阻尼器1100'的总侧向尺寸。在阻尼器1100'的实施例中,圆柱形阻尼器元件1114'是外部圆柱形阻尼器元件。
将了解,可作出阻尼器1100的其他修改,并且这些修改在本发明的范围内。例如,中间圆柱形阻尼器元件1114的长度可长于外部圆柱形阻尼器元件1124和内部圆柱形阻尼器元件1104两者的长度,并且头部稳定器1103可附接到中间圆柱形阻尼器元件1114的内端部。
将了解,阻尼器1100或1100'可代替系统101和头盔400中的阻尼器100。图11C示出了头盔400中的阻尼器1100(处于其中立状态)。对阻尼器1100或1100'或对系统101所作的用以将阻尼器并入其中的任何修改将在本领域普通技术人员的水平之内。而且,将了解,阻尼器1100或1100'可代替头盔500中的阻尼器150以及系统710和810中的阻尼器700。图11D示出了头盔500中的阻尼器1100'(处于其中立状态)。图11E示出了头盔500中的阻尼器1100"(具有比图11D中的阻尼器1100'少的旋绕和小的尺寸)。对阻尼器1100、1100'、1100"或对头盔500或系统710和810所作的用以将阻尼器并入其中的任何修改将在本领域普通技术人员的水平之内。
图11F示出了头盔1150的另一实施例的一部分,其并入有至少一个阻尼器1100。虽然未在图11F中示出,但是除了阻尼器1100之外,头盔1150还可包括其他阻尼器1100和/或本文中所描述的其他阻尼器。头盔1150包括外壳1152和内部衬垫1154,该内部衬垫附接到外壳1152的内侧1153。内部衬垫1154限定用于接收用户的头部的内空间1155。外壳1152优选地比内部衬垫1154更硬质且更具刚性,该内部衬垫优选地是更柔软的弹性材料。外壳1152可由(不限于)玻璃纤维或聚碳酸酯制成。内部衬垫1154可由乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)制成。外壳1152的内侧1153可基本上被内部衬垫1154覆盖,形成在内部衬垫1154中的孔眼1156(阻尼器1100穿过该孔眼向外延伸到外壳1152)除外。阻尼器1100的外端部1134连接到外壳1152的内侧1153,并且可通过粘合剂或通过机械紧固件被连接。外部圆柱形阻尼器元件1124与包围孔眼1156的内部衬垫1154侧向地间隔开。阻尼器1100的内端部1136与内部衬垫1154的内侧1158纵向地间隔开,并且头部稳定器1103在内部空间1155中自由地侧向和纵向地移动。当由用户使用头盔1150时,头部稳定器1103可接合或以其他方式接触用户的头部,并且即使在没有向头盔1150施加任何外部冲击力的情况下,头部稳定器1103也可最初导致阻尼器1100从初始中立状态进行一定程度的压缩。然而,阻尼器1100被设计成使得即使当头盔1150被放置在用户的头部上并且不经受外部冲击力时,头部稳定器1103和外部圆柱形阻尼器元件1124也将与内部衬垫1154保持侧向和纵向地间隔开。
本文中所描述的阻尼器中的任一者均可以被集成到保护性头带中,诸如图12中所示的头罩1200。头罩1200包括联接在一起并形成为大致凹入结构的多个带条1202,该凹入结构可以被放置在用户的头部(未示出)上和周围。多个带条1202中的至少一个带条1202a形成环或带以缠绕在用户的头部的前额和后部上。本文中所描述的阻尼器的一个或多个实施例可在它们各自的外端部处附接到头带1200的凹入(内)侧上的带条1202中一者或多者,使得阻尼器的相应的内端部向内指向并且沿着它们各自的轴线与带条1202纵向地间隔开。在所附接的阻尼器包括头部稳定器的情况下,诸如,阻尼器1000和1100,头部稳定器自由移动并且彼此不连接。当用户将头带放置在他们的头部上时,头部稳定器被构造成接触和以其他方式接合头部,使得阻尼器在阻尼器的中立位置中将头带的带条与头部间隔开。
带条1202优选地由耐用的、可洗涤的材料制成,使得头带1200可以在洗涤之间重复使用而不会损坏带条1202或附接到带条1202的阻尼器。例如,带条1202可由与阻尼器相同的材料制成,并且可与阻尼器一体地形成。因此,在一个实施例中,带条1202和阻尼器可完全由硅橡胶制成。替代地,带条1202可由与阻尼器的材料不同的材料制成。例如,带条1202可由涂覆有乙烯基的乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)制成,而阻尼器由硅橡胶制成。带条1202可具有至少与阻尼器一样宽(沿横向方向)的宽度,使得相应的阻尼器的外端部被附接有阻尼器的对应带条1202覆盖。
图13A示出了可由用户佩戴的头罩1300的另一示例。虽然在图13A中仅示出了头罩1300的一侧(即,右侧),但是图13A中未示出的另一侧与所示的该侧对称。头罩1300可具有内层1304,该内层可由乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)制成并且用乙烯基覆盖或至少部分地包围有乙烯基。内层1304可基本上覆盖用户的整个头部,但是可具有被限定在其中的开口,诸如用于用户的耳朵的开口1310。而且,外层1304可限定一个或多个通风口1308。可选地,头罩1300可具有从头罩的两侧延伸到用户的下巴下方的下巴带条1301。下巴带条1301可以是可调节的和/或弹性的,并且可与内层1304一体地形成。
头罩1300还包括从内层1304向外延伸的凹穴(pocket)或室1305。每个室1305形成在内层1304和外层1307之间,该外层从内层1304延伸以部分地包围本文中所描述的阻尼器中的一者或多者。外层1307可由与内层1304相同的材料制成,并且在至少一个实施例中,可由乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)制成并且用乙烯基覆盖或至少部分地包围有乙烯基。至少一个室1305定位在头罩1300的一个或多个侧部上。例如,在图13A中所示的头罩1300的示例中,室1305定位在头罩1300的左侧、右侧、顶侧、背侧和前侧上。图13B和图13C中更详细地示出了一个室1305的内部构造的示例,本文中描述了其进一步的细节。
图13B和图13C示出了图13A中的室1305中的一者的内部的细节。图13B和图13C中所示的室1305包封了两个阻尼器,这两个阻尼器被示为图10B的阻尼器1000'。每个阻尼器1000'的外端部1034'附接到外层1307的内侧,并且每个阻尼器1000'的头部稳定器1003'向内延伸并且相对于彼此自由移动(即,它们彼此未连接)。可选地,舒适层1005可附接到阻尼器1000'的头部稳定器1003'的内侧,如图13B中所示。
在室1305中的还有一层泡沫填料1309,该泡沫填料包围阻尼器1000'中的每一者。具体地,泡沫填料1309限定其中安置有每个阻尼器1000'的孔眼(borehole)1312。泡室1305内部的沫填料1309可通过乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)被封闭并且被乙烯基覆盖。此类覆盖物还可填充孔眼1312的壁,使得泡沫填料1309由乙烯-乙酸乙烯酯和乙烯基包封。每个孔眼1312的直径大于其中的对应阻尼器1000'的外直径,使得在阻尼器1000'和填料1309之间存在环形空间或间隙1313。在阻尼器1000'接合填料1309之前,间隙1313向阻尼器1000'提供了在孔眼1312中侧向地移动的某种自由度。当然,如果阻尼器1000'侧向地偏转并接合填料1309,则此类接合将引起阻尼效果以吸收一些能量。填料1309被夹设在外层1307和内层1304之间。
在一个实施例中,室的侧向宽度为约64 mm,并且室的纵向高度为约16 mm。而且,内部圆柱形阻尼器元件1004'和填料1309的高度(沿纵向方向)可为约12 mm,外部圆柱形阻尼器元件1014'的高度可为约10 mm,并且锥形阻尼器元件1001'的高度可为约8 mm。内部圆柱形阻尼器元件1004'的外直径(沿侧向方向)可为约12 mm,外部圆柱形阻尼器元件1014'的外直径可为约20 mm,锥形阻尼器元件1101'的基部1101b'的外直径可为约8 mm,并且头部稳定器1003'的外直径可为约20 mm。外部圆柱形阻尼器元件1014'和填料1309之间的环形间隙可为约2 mm,并且内部圆柱形阻尼器元件1004'和外部圆柱形阻尼器元件1014'之间的环形间隙可为约2 mm。锥形阻尼器元件1001'的尖端1001a'和阻尼器1000'的外端部1034'之间的纵向距离可为约2 mm至4 mm。外部圆柱形阻尼器元件1014'的圆柱形壁的厚度(沿侧向方向)可为约3 mm,内部圆柱形阻尼器元件1104'的圆柱形壁的厚度可为约2 mm。头部稳定器1003'的高度(沿纵向方向)可为约2 mm,并且附接到头部稳定器1003'的可选的舒适层1005的高度可具有约2 mm的厚度。
本文中已描述和图示了头部保护系统的若干个实施例。尽管已描述了本发明的特定实施例,但是并不意图将本发明限制于此,因为意图本发明的范围应与本领域将允许的一样宽,且对本说明书也应作同样理解。因此,尽管已公开了特定的阻尼器布置结构,但是将了解,也可使用其他布置结构。另外,尽管已公开了用于阻尼器的特定类型的材料,但是将了解,可以使用其他合适的材料。因此,本领域技术人员将了解,在不偏离要求保护的所提供的发明的精神和范围的情况下,可对所提供的发明作出又其他修改。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于保护用户的头部免受冲击力的头罩,所述头罩包括:
内层,其限定由所述用户的头部占据的内部空间;
外层,其联结到所述内层并且在所述外层和所述内层之间形成至少一个室,所述室沿着相应的纵向轴线从外端部延伸到内端部,并且具有沿着所述纵向轴线测量的在所述内端部和所述外端部之间的长度;
多个分离且不同的阻尼器,每个阻尼器中的至少一者安置在所述室中,每个阻尼器沿着纵向轴线延伸到所述内部空间中,其中,每个相应的阻尼器具有:固定外端部,其相对于所述外层安置在固定位置处;以及自由内端部,其与所述固定外端部纵向相对地安置在所述内部空间中,每个阻尼器被在所述阻尼器的所述外端部和所述内端部之间的所述室包围;以及
对应于所述多个阻尼器的多个分离且不同的接合构件,其中,每个接合构件安置在对应阻尼器的所述自由内端部处并且被构造成响应于所述头罩被放置在所述用户的所述头部上而接合所述用户的所述头部,其中,相应阻尼器和接合构件的沿着所述纵向轴线测量的组合长度等于或大于所述室的沿着所述纵向轴线测量的所述长度,
其中,每个阻尼器包括关于所述纵向轴线同心地布置的多个可压缩阻尼器元件。
2.根据权利要求1所述的头罩,其中:
所述多个可压缩阻尼器元件包括:内锥形阻尼器元件;第一圆柱形阻尼器元件,其包围所述锥形阻尼器元件;以及第二圆柱形阻尼器元件,其包围所述第一圆柱形阻尼器元件和所述锥形阻尼器元件,并且
所述第二圆柱形阻尼器元件延伸到所述阻尼器的所述自由内端部。
3.根据权利要求2所述的头罩,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件具有第二未压缩长度,并且所述第一圆柱形阻尼器元件具有与所述第二未压缩长度相同的第一未压缩长度。
4.根据权利要求2所述的头罩,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件具有第二未压缩长度,并且所述第一圆柱形阻尼器元件具有小于所述第二未压缩长度的第一未压缩长度。
5.根据权利要求4所述的头罩,其中:
所述多个可压缩阻尼器元件包括在所述第一圆柱形阻尼器元件和第二圆柱形阻尼器元件之间并且包围所述第一圆柱形阻尼器元件和所述锥形阻尼器元件的第三圆柱形阻尼器元件,所述第三圆柱形阻尼器元件具有小于所述第二长度且大于所述第一长度的第三未压缩长度。
6.根据权利要求1所述的头罩,其中:
所述多个可压缩阻尼器元件包括:内锥形阻尼器元件;第一圆柱形阻尼器元件,其包围所述锥形阻尼器元件;以及第二圆柱形阻尼器元件,其包围所述第一圆柱形阻尼器元件和所述锥形阻尼器元件,并且
所述第一圆柱形阻尼器元件延伸到所述阻尼器的所述自由内端部。
7.根据权利要求6所述的头罩,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件具有第二未压缩长度,并且所述第一圆柱形阻尼器元件具有与所述第二未压缩长度相同的第一未压缩长度。
8.根据权利要求6所述的头罩,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件具有第二未压缩长度,并且所述第一圆柱形阻尼器元件具有大于所述第二未压缩长度的第一未压缩长度。
9.根据权利要求4所述的头罩,其中:
所述多个可压缩阻尼器元件包括在所述第一圆柱形阻尼器元件和第二圆柱形阻尼器元件之间并且包围所述第一圆柱形阻尼器元件和所述锥形阻尼器元件的第三圆柱形阻尼器元件,所述第三圆柱形阻尼器元件具有大于所述第二长度且小于所述第一长度的第三未压缩长度。
10.根据权利要求1所述的头罩,其中:
所述内层和所述外层由覆盖有乙烯基的乙烯-乙酸乙烯酯形成。
11.根据权利要求1所述的头罩,其还包括:
从所述内层延伸的下巴带条,所述下巴带条被构造成在所述头罩的侧部之间延伸并且在用户的下巴下方延伸。
12.根据权利要求1所述的头罩,其中:
所述内层和所述外层中的至少一者限定从其穿过的一个或多个孔。
13.根据权利要求1所述的头罩,其中:
至少一个室定位在所述头罩的一个或多个侧部上。
14.根据权利要求1所述的头罩,其中:
所述接合构件在所述内部空间中彼此间隔开,并且所述接合构件中的至少一者在冲击力下相对于所述外层侧向地移动,所述冲击力使所述用户的头部相对于所述外层移动。
15.根据权利要求1所述的头罩,其中:
所述多个阻尼器中的至少一个阻尼器在所述冲击力下通过压缩和挠曲来吸收能量,所述冲击力使所述用户的头部相对于所述外层移动。
16.一种用于保护用户的头部免受冲击力的头盔,所述头盔包括:
外壳;
内层,其联结到所述外壳并且限定由所述用户的头部占据的内部空间,所述内层限定在其中的多个孔眼,每个孔眼沿着相应的纵向轴线从外端部延伸到内端部,并且具有沿着所述纵向轴线测量的在所述内端部和所述外端部之间的长度;
多个分离且不同的阻尼器,每个阻尼器中的一者安置在所述孔眼中的对应一者中,每个阻尼器沿着所述纵向轴线并与对应孔眼同轴地延伸到所述内部空间中,其中,每个相应的阻尼器具有:固定外端部,其相对于所述外壳安置在固定位置处;以及自由内端部,其与所述固定外端部纵向相对地安置在所述内部空间中,每个阻尼器被在所述阻尼器的所述外端部和所述内端部之间的所述孔眼包围;以及
对应于所述多个阻尼器的多个分离且不同的接合构件,其中,每个接合构件安置在对应阻尼器的所述自由内端部处并且被构造成响应于所述头盔被放置在所述用户的所述头部上而接合所述用户的所述头部,其中,相应阻尼器和接合构件的沿着所述纵向轴线测量的组合长度等于或大于所述孔眼的沿着所述纵向轴线测量的所述长度,
其中,每个阻尼器包括关于所述纵向轴线同心地布置的多个可压缩阻尼器元件。
17.根据权利要求16所述的头盔,其中:
所述多个可压缩阻尼器元件包括:内锥形阻尼器元件;第一圆柱形阻尼器元件,其包围所述锥形阻尼器元件;以及第二圆柱形阻尼器元件,其包围所述第一圆柱形阻尼器元件和所述锥形阻尼器元件,并且
所述第二圆柱形阻尼器元件延伸到所述阻尼器的所述自由内端部。
18.根据权利要求17所述的头盔,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件具有第二未压缩长度,并且所述第一圆柱形阻尼器元件具有与所述第二未压缩长度相同的第一未压缩长度。
19.根据权利要求17所述的头盔,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件具有第二未压缩长度,并且所述第一圆柱形阻尼器元件具有小于所述第二未压缩长度的第一未压缩长度。
20.根据权利要求19所述的头盔,其中:
所述多个可压缩阻尼器元件包括在所述第一圆柱形阻尼器元件和第二圆柱形阻尼器元件之间并且包围所述第一圆柱形阻尼器元件和所述锥形阻尼器元件的第三圆柱形阻尼器元件,所述第三圆柱形阻尼器元件具有小于所述第二长度且大于所述第一长度的第三未压缩长度。
21.根据权利要求16所述的头盔,其中:
所述多个可压缩阻尼器元件包括:内锥形阻尼器元件;第一圆柱形阻尼器元件,其包围所述锥形阻尼器元件;以及第二圆柱形阻尼器元件,其包围所述第一圆柱形阻尼器元件和所述锥形阻尼器元件,并且
所述第一圆柱形阻尼器元件延伸到所述阻尼器的所述自由内端部。
22.根据权利要求21所述的头盔,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件具有第二未压缩长度,并且所述第一圆柱形阻尼器元件具有与所述第二未压缩长度相同的第一未压缩长度。
23.根据权利要求21所述的头盔,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件具有第二未压缩长度,并且所述第一圆柱形阻尼器元件具有大于所述第二未压缩长度的第一未压缩长度。
24.根据权利要求19所述的头盔,其中:
所述多个可压缩阻尼器元件包括在所述第一圆柱形阻尼器元件和第二圆柱形阻尼器元件之间并且包围所述第一圆柱形阻尼器元件和所述锥形阻尼器元件的第三圆柱形阻尼器元件,所述第三圆柱形阻尼器元件具有大于所述第二长度且小于所述第一长度的第三未压缩长度。
25.根据权利要求16所述的头盔,其中:
所述接合构件在所述内部空间中彼此间隔开,并且所述接合构件中的至少一者在冲击力下相对于所述外壳侧向地移动,所述冲击力使所述用户的头部相对于所述外壳移动。
26.根据权利要求16所述的头盔,其中:
所述多个阻尼器中的至少一个阻尼器在所述冲击力下通过压缩和挠曲来吸收能量,所述冲击力使所述用户的头部相对于所述外壳移动。
27.根据权利要求1所述的头罩,其中:
所述多个阻尼器元件包括非线性阻尼器元件以及多个线性阻尼器元件。
28.根据权利要求27所述的头罩,其中:
所述多个线性阻尼器元件包围所述非线性阻尼器元件。
29.根据权利要求28所述的头罩,其中:
所述线性阻尼器元件包括圆柱形阻尼器元件,并且所述非线性阻尼器元件包括锥形阻尼器元件。
30.根据权利要求16所述的头盔,其中:
所述多个阻尼器元件包括非线性阻尼器元件以及多个线性阻尼器元件。
31.根据权利要求30所述的头盔,其中:
所述多个线性阻尼器元件包围所述非线性阻尼器元件。
32.根据权利要求31所述的头盔,其中:
所述线性阻尼器元件包括圆柱形阻尼器元件,并且所述非线性阻尼器元件包括锥形阻尼器元件。
33.一种用于保护用户的身体的一部分免受冲击力的身体保护器,所述身体保护器包括:
内层,其限定被构造成由所述用户的身体部分占据的内部空间;
外层,其联结到所述内层并且在所述外层和内层之间形成至少一个室,所述室沿着相应的纵向轴线从外端部延伸到内端部,并且具有沿着所述纵向轴线测量的在所述内端部和所述外端部之间的长度;
多个分离且不同的阻尼器,每个阻尼器中的至少一者至少部分地安置在所述室中,每个阻尼器沿着所述纵向轴线延伸到所述内部空间中,其中,每个相应的阻尼器具有:固定外端部,其相对于所述外层安置在固定位置处;以及自由内端部,其与所述固定外端部纵向相对地安置在所述内部空间中,每个阻尼器被在所述阻尼器的所述外端部和所述内端部之间的所述室包围;以及
对应于所述多个阻尼器的多个分离且不同的接合构件,其中,每个接合构件安置在对应阻尼器的所述自由内端部处并且被构造成响应于所述头罩被放置在所述用户的所述身体部分上而接合所述用户的所述身体部分,其中,相应阻尼器和接合构件的沿着所述纵向轴线测量的组合长度等于或大于所述室的沿着所述纵向轴线测量的所述长度。
34.根据权利要求33所述的身体保护器,其中,每个阻尼器包括关于所述纵向轴线同心地布置的多个可压缩阻尼器元件,所述多个可压缩阻尼器元件包括:内锥形阻尼器元件;第一圆柱形阻尼器元件,其包围所述锥形阻尼器元件;以及第二圆柱形阻尼器元件,其包围所述第一圆柱形阻尼器元件和所述锥形阻尼器元件。
35.根据权利要求33所述的身体保护器,其中,所述身体部分是所述用户的头部。
36.根据权利要求33所述的身体保护器,其中,每个阻尼器包括关于所述纵向轴线同心地布置的多个可压缩阻尼器元件,所述多个阻尼器元件包括非线性阻尼器元件以及多个线性阻尼器元件。
37.一种用于保护用户的身体的一部分免受冲击力的身体保护器,所述身体保护器包括:
外壳;
内层,其联结到所述外壳并且限定被构造成由所述用户的身体部分占据的内部空间,所述内层限定在其中的多个孔眼,每个孔眼沿着相应的纵向轴线从外端部延伸到内端部,并且具有沿着所述纵向轴线测量的在所述内端部和所述外端部之间的长度;
多个分离且不同的阻尼器,每个阻尼器中的一者至少部分地安置在所述孔眼中的对应一者中,每个阻尼器沿着与对应孔眼同轴的相应的纵向轴线延伸到所述内部空间中,其中,每个相应的阻尼器具有:固定外端部,其相对于所述外壳安置在固定位置处;以及自由内端部,其与所述固定外端部纵向相对地安置在所述内部空间中,每个阻尼器被在所述阻尼器的所述外端部和所述内端部之间的所述孔眼包围;以及
对应于所述多个阻尼器的多个分离且不同的接合构件,其中,每个接合构件安置在对应阻尼器的所述自由内端部处并且被构造成响应于所述头盔被放置在所述用户的所述身体部分上而接合所述用户的所述身体部分,其中,相应阻尼器和接合构件的沿着所述纵向轴线测量的组合长度等于或大于所述孔眼的沿着所述纵向轴线测量的所述长度。
38.根据权利要求37所述的身体保护器,其中,每个阻尼器包括关于所述纵向轴线同心地布置的多个可压缩阻尼器元件,所述多个可压缩阻尼器元件包括:内锥形阻尼器元件;第一圆柱形阻尼器元件,其包围所述锥形阻尼器元件;以及第二圆柱形阻尼器元件,其包围所述第一圆柱形阻尼器元件和所述锥形阻尼器元件。
39.根据权利要求37所述的身体保护器,其中,所述身体部分是所述用户的头部。
40.根据权利要求37所述的身体保护器,其中,每个阻尼器包括关于所述纵向轴线同心地布置的多个可压缩阻尼器元件,所述多个阻尼器元件包括非线性阻尼器元件以及多个线性阻尼器元件。
Claims (32)
1.一种用于保护用户的头部免受冲击力的头罩,所述头罩包括:
内层,其限定由所述用户的头部占据的内部空间;
外层,其联结到所述内层并且在所述外层和所述内层之间形成至少一个室;
多个分离且不同的阻尼器,每个阻尼器中的至少一者至少部分地安置在所述室中,每个阻尼器沿着相应的纵向轴线延伸到所述内部空间中,其中,每个相应的阻尼器具有:固定外端部,其相对于所述外层安置在固定位置处;以及自由内端部,其与所述固定外端部纵向相对地安置在所述内部空间中;以及
对应于所述多个阻尼器的多个分离且不同的接合构件,其中,每个接合构件安置在对应阻尼器的所述自由内端部处并且被构造成接合所述用户的所述头部,
其中,每个阻尼器包括关于所述纵向轴线同心地布置的多个可压缩阻尼器元件,所述多个可压缩阻尼器元件包括:内锥形阻尼器元件;第一圆柱形阻尼器元件,其包围所述锥形阻尼器元件;以及第二圆柱形阻尼器元件,其包围所述第一圆柱形阻尼器元件和所述锥形阻尼器元件。
2.根据权利要求1所述的头罩,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件延伸到所述阻尼器的所述自由内端部。
3.根据权利要求2所述的头罩,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件具有第二未压缩长度,并且所述第一圆柱形阻尼器元件具有与所述第二未压缩长度相同的第一未压缩长度。
4.根据权利要求2所述的头罩,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件具有第二未压缩长度,并且所述第一圆柱形阻尼器元件具有小于所述第二未压缩长度的第一未压缩长度。
5.根据权利要求4所述的头罩,其中:
所述多个可压缩阻尼器元件包括在所述第一圆柱形阻尼器元件和第二圆柱形阻尼器元件之间并且包围所述第一圆柱形阻尼器元件和所述锥形阻尼器元件的第三圆柱形阻尼器元件,所述第三圆柱形阻尼器元件具有小于所述第二长度且大于所述第一长度的第三未压缩长度。
6.根据权利要求1所述的头罩,其中:
所述第一圆柱形阻尼器元件延伸到所述阻尼器的所述自由内端部。
7.根据权利要求6所述的头罩,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件具有第二未压缩长度,并且所述第一圆柱形阻尼器元件具有与所述第二未压缩长度相同的第一未压缩长度。
8.根据权利要求6所述的头罩,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件具有第二未压缩长度,并且所述第一圆柱形阻尼器元件具有大于所述第二未压缩长度的第一未压缩长度。
9.根据权利要求4所述的头罩,其中:
所述多个可压缩阻尼器元件包括在所述第一圆柱形阻尼器元件和第二圆柱形阻尼器元件之间并且包围所述第一圆柱形阻尼器元件和所述锥形阻尼器元件的第三圆柱形阻尼器元件,所述第三圆柱形阻尼器元件具有大于所述第二长度且小于所述第一长度的第三未压缩长度。
10.根据权利要求1所述的头罩,其中:
所述内层和所述外层由覆盖有乙烯基的乙烯-乙酸乙烯酯形成。
11.根据权利要求1所述的头罩,其还包括:从所述内层延伸的下巴带条,所述下巴带条被构造成在所述头罩的侧部之间延伸并且在用户的下巴下方延伸。
12.根据权利要求1所述的头罩,其中:
所述内层和所述外层中的至少一者限定从其穿过的一个或多个孔。
13.根据权利要求1所述的头罩,其中:
至少一个室定位在所述头罩的一个或多个侧部上。
14.根据权利要求1所述的系统,其中:
所述接合构件在所述内部空间中彼此间隔开,并且所述接合构件中的至少一者在冲击力下相对于所述外层侧向地移动,所述冲击力使所述用户的头部相对于所述外层移动。
15.根据权利要求1所述的系统,其中:
所述多个阻尼器中的至少一个阻尼器在所述冲击力下通过压缩和挠曲来吸收能量,所述冲击力使所述用户的头部相对于所述外层移动。
16.一种用于保护用户的头部免受冲击力的头盔,所述头盔包括:
外壳;
内层,其联结到所述外壳并且限定由所述用户的头部占据的内部空间,所述内层限定在其中的多个孔眼;
多个分离且不同的阻尼器,每个阻尼器中的一者至少部分地安置在所述孔眼中的对应一者中,每个阻尼器沿着与对应孔眼同轴的相应的纵向轴线延伸到所述内部空间中,其中,每个相应的阻尼器具有:固定外端部,其相对于所述外层安置在固定位置处;以及自由内端部,其与所述固定外端部纵向相对地安置在所述内部空间中;以及
对应于所述多个阻尼器的多个分离且不同的接合构件,其中,每个接合构件安置在对应阻尼器的所述自由内端部处并且被构造成接合所述用户的所述头部,
其中,每个阻尼器包括关于所述纵向轴线同心地布置的多个可压缩阻尼器元件,所述多个可压缩阻尼器元件包括:内锥形阻尼器元件;第一圆柱形阻尼器元件,其包围所述锥形阻尼器元件;以及第二圆柱形阻尼器元件,其包围所述第一圆柱形阻尼器元件和所述锥形阻尼器元件。
17.根据权利要求16所述的头盔,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件延伸到所述阻尼器的所述自由内端部。
18.根据权利要求17所述的头盔,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件具有第二未压缩长度,并且所述第一圆柱形阻尼器元件具有与所述第二未压缩长度相同的第一未压缩长度。
19.根据权利要求17所述的头盔,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件具有第二未压缩长度,并且所述第一圆柱形阻尼器元件具有小于所述第二未压缩长度的第一未压缩长度。
20.根据权利要求19所述的头盔,其中:
所述多个可压缩阻尼器元件包括在所述第一圆柱形阻尼器元件和第二圆柱形阻尼器元件之间并且包围所述第一圆柱形阻尼器元件和所述锥形阻尼器元件的第三圆柱形阻尼器元件,所述第三圆柱形阻尼器元件具有小于所述第二长度且大于所述第一长度的第三未压缩长度。
21.根据权利要求16所述的头盔,其中:
所述第一圆柱形阻尼器元件延伸到所述阻尼器的所述自由内端部。
22.根据权利要求21所述的头盔,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件具有第二未压缩长度,并且所述第一圆柱形阻尼器元件具有与所述第二未压缩长度相同的第一未压缩长度。
23.根据权利要求21所述的头盔,其中:
所述第二圆柱形阻尼器元件具有第二未压缩长度,并且所述第一圆柱形阻尼器元件具有大于所述第二未压缩长度的第一未压缩长度。
24.根据权利要求19所述的头盔,其中:
所述多个可压缩阻尼器元件包括在所述第一圆柱形阻尼器元件和第二圆柱形阻尼器元件之间并且包围所述第一圆柱形阻尼器元件和所述锥形阻尼器元件的第三圆柱形阻尼器元件,所述第三圆柱形阻尼器元件具有大于所述第二长度且小于所述第一长度的第三未压缩长度。
25.根据权利要求16所述的系统,其中:
所述接合构件在所述内部空间中彼此间隔开,并且所述接合构件中的至少一者在冲击力下相对于所述外壳侧向地移动,所述冲击力使所述用户的头部相对于所述外壳移动。
26.根据权利要求16所述的系统,其中:
所述多个阻尼器中的至少一个阻尼器在所述冲击力下通过压缩和挠曲来吸收能量,所述冲击力使所述用户的头部相对于所述外壳移动。
27.一种用于保护用户的头部免受冲击力的头罩,所述头罩包括:
内层,其限定由所述用户的头部占据的内部空间;
外层,其联结到所述内层并且在所述外层和所述内层之间形成至少一个室;
多个分离且不同的阻尼器,每个阻尼器中的至少一者至少部分地安置在所述室中,每个阻尼器沿着相应的纵向轴线延伸到所述内部空间中,其中,每个相应的阻尼器具有:固定外端部,其相对于所述外层安置在固定位置处;以及自由内端部,其与所述固定外端部纵向相对地安置在所述内部空间中;以及
对应于所述多个阻尼器的多个分离且不同的接合构件,其中,每个接合构件安置在对应阻尼器的所述自由内端部处并且被构造成接合所述用户的所述头部,其中
每个阻尼器包括关于所述纵向轴线同心地布置的多个可压缩阻尼器元件,所述多个阻尼器元件包括非线性阻尼器元件以及多个线性阻尼器元件。
28.根据权利要求27所述的头罩,其中:
所述多个线性阻尼器元件包围所述非线性阻尼器元件。
29.根据权利要求28所述的头罩,其中:
所述线性阻尼器元件包括圆柱形阻尼器元件,并且所述非线性阻尼器元件包括锥形阻尼器元件。
30.一种用于保护用户的头部免受冲击力的头盔,所述头盔包括:
外壳;
内层,其联结到所述外壳并且限定由所述用户的头部占据的内部空间,所述内层限定在其中的多个孔眼;
多个分离且不同的阻尼器,每个阻尼器中的一者至少部分地安置在所述孔眼中的对应一者中,每个阻尼器沿着与对应孔眼同轴的相应的纵向轴线延伸到所述内部空间中,其中,每个相应的阻尼器具有:固定外端部,其相对于所述外层安置在固定位置处;以及自由内端部,其与所述固定外端部纵向相对地安置在所述内部空间中;以及
对应于所述多个阻尼器的多个分离且不同的接合构件,其中,每个接合构件安置在对应阻尼器的所述自由内端部处并且被构造成接合所述用户的所述头部,
每个阻尼器包括关于所述纵向轴线同心地布置的多个可压缩阻尼器元件,所述多个阻尼器元件包括非线性阻尼器元件以及多个线性阻尼器元件。
31.根据权利要求30所述的头罩,其中:
所述多个线性阻尼器元件包围所述非线性阻尼器元件。
32.根据权利要求31所述的头罩,其中:
所述线性阻尼器元件包括圆柱形阻尼器元件,并且所述非线性阻尼器元件包括锥形阻尼器元件。
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