CN111770698A - 头盔 - Google Patents

Abstract

公开了一种头盔，包括：内壳(22)；外壳(20)，该外壳构造为能够响应于撞击而相对于内壳移位；以及撞击响应调节机构(26)，该撞击响应调节机构构造为可调节的，使得外壳响应于头盔上的撞击而相对于内壳的相对位移随时间的响应轮廓根据所述撞击响应调节机构的设置而变化。

Description

头盔

技术领域

本发明涉及头盔。

背景技术

众所周知，头盔用于多种活动中。这些活动包括战斗和工业用途，例如用于士兵的防护头盔以及建筑工人、矿工或工业机械的操作员使用的安全帽或头盔。头盔在体育活动中也很常见。例如，防护头盔可以用于冰球、自行车运动、摩托车运动、汽车赛车、滑雪、雪板滑雪、滑冰、滑板运动、马术活动、美式橄榄球、棒球、橄榄球、板球、长曲棍球、攀岩、高尔夫、软弹气枪和彩弹球(paintballing)。

头盔可以是固定尺寸或可调节的，以适合不同尺寸和形状的头部。在一些类型的头盔中，例如通常在冰球头盔中，可以通过移动头盔的各部分以改变头盔的外部尺寸和内部尺寸来提供可调节性。这可以通过使头盔具有两个或多个可以相对于彼此移动的部件来实现。在其它情况下，例如通常在自行车头盔中，头盔设置有用于将头盔固定到使用者的头部的附接装置，并且附接装置的尺寸可以变化以适合使用者的头部，而头盔的主体或壳保持相同的尺寸。在一些情况下，头盔内的舒适垫可以充当附接装置。附接装置也可以以多个物理上分离的部件的形式提供，例如多个彼此不互连的舒适垫。这种用于将头盔在使用者的头部上就位的附接装置可以与额外的系带(例如下颏带)一起使用，以进一步将头盔固定在适当位置。也可以对这些调节机构进行组合。

头盔通常包括通常是硬质的并且由塑料或复合材料制成的外壳和称为衬里的能量吸收层。如今，防护头盔的设计必须满足某些法律要求，这些法律要求特别涉及在特定负荷下大脑重心可能出现的最大加速度。通常，进行测试，其中配备有头盔的所称的头骨模型受到朝向头部的径向击打。这导致现代头盔在径向击打头骨的情况下具有良好的能量吸收能力。在改善头盔方面也取得了进展(例如，WO 2001/045526和WO 2011/139224，其全部内容都通过引用结合到本文)，以通过吸收或消散旋转能量和/或将其重新定向为平移能量而不是旋转能量来减少从倾斜击打(即，其结合了切向和径向分量)传递的能量。

这种倾斜撞击(在缺少防护的情况下)会导致大脑的平移加速度和角加速度。角加速度会引起大脑在头骨内旋转而对将大脑连接到头骨的以及大脑本身的身体元件产生损伤。

旋转损伤的示例包括脑震荡、硬膜下血肿(SDH)、由于血管破裂导致的出血以及弥漫性轴索损伤(DAI)，其可以被概况为由于脑组织中的高度剪切变形导致的神经纤维过度拉伸。

根据旋转力的特征，例如持续时间、幅度和增加速率，可能会遭受SDH、DAI或这些损伤的组合。一般来说，在持续时间短并且幅度大的加速度的情况下，会发生SDH，而在较长且分布广的加速度载荷的情况下，会发生DAI。

如在上面提到的专利申请中所讨论的，已经开发出如下的头盔：其中，可以在头盔的两个壳之间提供滑动界面，以便帮助管理倾斜撞击。然而，本发明人已经认识到，对于一些应用，可能希望对内壳和外壳响应于负载而相对于彼此移动的方式做出调整。例如，如果头盔将在预期条件可能不同的多种情况下使用，这可能是使用者感兴趣的。如果可选部件或其它可能增加重量的物品可能被安装到头盔上并且可能影响头盔的动作(在撞击的情况下以及在正常使用中)，则使用者也可能会感兴趣。可以添加到头盔中的额外的部件可以包括例如照相机和/或位置跟踪装置。

发明内容

本发明旨在至少部分地解决这个问题。

根据本发明，提供了一种头盔，其包括内壳、外壳，该外壳构造为能够响应撞击而相对于内壳移位。该头盔还包括撞击响应调节机构，该撞击响应调节机构构造为可调节的，使得外壳相对于内壳响应于头盔上的撞击的相对位移随时间的响应轮廓根据所述撞击响应调节机构的设置而变化。

附图说明

下面通过非限制性示例并参考附图描述本发明，附图中：

图1描绘了用于提供对倾斜撞击的防护的头盔的剖视图；

图2是示出了图1的头盔的功能原理的图；

图3A、图3B和图3C示出了图1的头盔的结构的变型；

图4是另一种防护头盔的示意图；

图5描绘了连接图4的头盔的附接装置的替代方式；

图6描绘了用于撞击响应调节机构的布置；

图7描绘了用于撞击响应调节机构的布置的控制器；

图8描绘了用于撞击响应调节机构的布置；

图9描绘了用于撞击响应调节机构的布置；

图10描绘了用于撞击响应调节机构的布置；

图11描绘了用于撞击响应调节机构的布置；

图12描绘了用于撞击响应调节机构的布置；

图13描绘了用于撞击响应调节机构的布置；

图14描绘了用于撞击响应调节机构的布置；以及

图15描绘了用于撞击响应调节机构的布置。

具体实施方式

为了清楚起见，在附图中夸大了图中描绘的头盔中的各个层的厚度的比例，当然可以根据需要和要求进行调整。

图1描绘了在WO 01/45526中讨论的类别的第一头盔1，用于提供对倾斜撞击的防护。这种类型的头盔可以是上面讨论的任何类型的头盔。

防护头盔1构造有外壳2和设置在外壳2内的内壳3，该内壳用于与佩戴者的头部接触。

设置在外壳2和内壳3之间的是滑动层4或滑动辅助器，并且因此使得在外壳2和内壳3之间的位移成为可能。特别地，如下所述，滑动层4或滑动辅助器可以构造为使得在撞击期间在两个部件之间可以发生滑动。例如，它可以构造为能够在与头盔1上的撞击相关联的力的作用下滑动，预期该力对头盔1的佩戴者来说是可存活的。在一些布置中，可能希望构造滑动层或滑动辅助器，使得摩擦系数在0.001与0.3之间和/或低于0.15。

在图1的描绘中，布置在头盔1的边缘部分中的可以是将外壳2与内壳3互连的一个或更多个连接构件5。在一些布置中，连接器可以通过吸收能量来抵消外壳2和内壳3之间的相互位移。然而，这并不是必不可少的。此外，即使存在该特征，所吸收的能量的量与在撞击期间由内壳3吸收的能量相比通常极小。在其它布置中，连接构件5可以根本不存在。

此外，这些连接构件5的位置可以变化(例如，远离边缘部分定位，并且通过滑动层4连接外壳2和内壳3)。

外壳2优选地相对薄且坚固，以经受各种类型的撞击。例如，外壳2可以由聚合物材料制成，例如聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)。有利地，聚合物材料可以是纤维加固的，使用诸如玻璃纤维、芳族聚酰胺、特沃伦(Twaron)、碳纤维或凯芙拉合成纤维(Kevlar)的材料。

内壳3相当厚，并充当能量吸收层。因此，它能够缓冲或吸收对头部的撞击。它可以有利地由泡沫材料制成，如发泡聚苯乙烯(EPS)、发泡聚丙烯(EPP)、发泡聚氨酯(EPU)、乙烯基腈泡沫；或者例如形成蜂巢状结构的其它材料；或者应变率敏感泡沫，例如以商标名Poron^TM和D3O^TM在市场上销售的应变率敏感泡沫。构造可以以不同的方式变化，其在下面例如以多个不同材料的层出现。

内壳3被设计用于吸收撞击能量。头盔1的其它元件将以有限的程度吸收该能量(例如，硬的外壳2或设置在内壳3内的所称“舒适垫”)，但是这不是它们的主要目的，并且它们对能量吸收的贡献与内壳3的能量吸收相比极小。事实上，尽管诸如舒适垫的一些其它元件可以由“可压缩的”材料制成，并且在其它情况下被认为是“能量吸收性的”，但是在头盔领域中公认的是，可压缩材料未必具有在吸收撞击期间的大量能量以减少对头盔的穿戴者的伤害的意义上的“能量吸收性”。

一些不同的材料和实施例可以用作滑动层4或滑动辅助器，例如油、特氟隆、微球体、空气、橡胶、聚碳酸酯(PC)、织物材料如毛毡等。这种层可以具有大约0.1-5毫米的厚度，但是也可以使用其它厚度，这取决于所选择的材料和期望的性能。滑动层的数量和它们的定位也可以变化，这方面的示例将在下面讨论(参考图3B)。

作为连接构件5，可以使用例如可变形的塑料或金属条，其以合适的方式固定在外壳和内壳中。

图2示出了防护头盔1的功能原理，其中，头盔1和佩戴者的头骨10被假定为半圆柱形，头骨10安置在纵向轴线11上。当头盔1受到倾斜撞击K时，扭转力和扭矩被传递到头骨10。撞击力K对防护头盔1产生切向力K_T和径向力K_R。在这种特定背景下，仅关注头盔旋转切向力K_T及其影响。

可以看到，力K引起外壳2相对于内壳3的位移12，连接构件5变形。利用这种布置，可以获得大约25％的传递到头骨10的扭转力的减小。这是内壳3和外壳2之间的滑动运动的结果，减少了被转化为径向加速度的能量的量。

尽管未示出，但是，滑动运动也可以发生在防护头盔1的周向方向上。这可能是由于外壳2和内壳3之间的周向角旋转的结果(即，在撞击期间，外壳2可以相对于内壳3旋转周向角度)。

防护头盔1的其它布置也是可能的。图3示出了一些可能的变型。在图3a中，内壳3由相对薄的外层3”和相对厚的内层3’构造。外层3”优选比内层3’硬，以帮助促进相对于外壳2的滑动。在图3b中，内壳3以与图3a中相同的方式构造。然而，在这种情况下，有两个滑动层4，在两个滑动层之间存在中间壳6。如果需要，两个滑动层4可以被不同地实施，并且由不同的材料制成。例如，一种可能性是在外滑动层中具有低于在内滑动层中的摩擦。在图3c中，外壳2与先前不同地被实施。在这种情况下，较硬的外层2”覆盖较软的内层2’。内层2’可以例如是与内壳3相同的材料。

图4描绘了WO 2011/139224中讨论的类型的第二头盔1，其也用于提供对倾斜撞击的防护。这种类型的头盔也可以是上面讨论的任何类型的头盔。

在图4中，头盔1包括能量吸收层3，类似于图1的头盔的内壳3。能量吸收层3的外表面可以由与能量吸收层3相同的材料提供(即，可以没有附加的外壳)，或者外表面可以是相当于图1所示头盔的外壳2的刚性壳2(见图5)。在这种情况下，刚性壳2可以由不同于能量吸收层3的材料制成。图4的头盔1具有可选的多个通风孔7，其延伸穿过能量吸收层3和外壳2，因此允许气流通过头盔1。

提供了附接装置13，用于将头盔1附接到佩戴者的头部。如前所述，当能量吸收层3和刚性壳2的尺寸不能被调节时，这可能是需要的，因为它允许通过调节附接装置13的尺寸来适应不同尺寸的头部。附接装置13可以由弹性或半弹性聚合物材料制成，例如PC、ABS、PVC或PTFE、或天然纤维材料，例如棉布。例如，网或纺织品的帽可以形成附接装置13。

尽管附接装置13被示出为包括具有从前侧、后侧、左侧和右侧延伸的进一步的系带部分的头带部分，但是附接装置13的具体构造可以根据头盔的构造而变化。在一些情况下，附接装置可以更像是连续(成形的)薄片，其可能具有孔或间隙，例如对应于通风孔7的位置，以允许气流穿过头盔。

图4还描绘了可选的调节装置6，用于调节用于特定佩戴者的附接装置13的头带的直径。在其它布置中，头带可以是弹性头带，在该情况下，调节装置6可以被排除。

滑动辅助器4设置在能量吸收层3的径向内部。滑动辅助器4适用于抵靠能量吸收层或抵靠被提供用于将头盔附接到佩戴者的头部的附接装置13滑动。

以与上述相同的方式，滑动辅助器4被提供以辅助能量吸收层3相对于附接装置13滑动。滑动辅助器4可以是具有低摩擦系数的材料，或者可以涂覆有这种材料。

因此，在图4的头盔中，滑动辅助器可以设置在能量吸收层3的面向附接装置13的最内侧上或者与其集成在一起。

然而，同样可以想到的是，出于在能量吸收层3与附接装置13之间提供滑动性的相同目的，滑动辅助器4可以设置在附接装置13的外表面上或者与附接装置13的外表面集成在一起。也就是说，在特定的布置中，附接装置13本身可以适用于充当滑动辅助器4，并且可以包括低摩擦材料。

换句话说，滑动辅助器4设置在能量吸收层3的径向内侧。滑动辅助器也可以设置在附接装置13的径向外侧。

当附接装置13形成为帽或网(如上所述)时，滑动辅助器4可以被提供为多个低摩擦材料的贴片。

低摩擦材料可以是蜡质聚合物，例如ΡTFΕ、ABS、PVC、PC、尼龙、PFA、EΕΡ、PE和UHMWPE，或者可以注入润滑剂的粉末材料。低摩擦材料可以是织物材料。如上所述，这种低摩擦材料可以应用于滑动辅助器和能量吸收层中的任一个或两个。

附接装置13可以借助于固定构件5(例如图4中的四个固定构件5a、5b、5c和5d)固定到能量吸收层3和/或外壳2。它们可以适于通过弹性、半弹性或塑性方式变形来吸收能量。然而，这并不是必需的。此外，即使存在该特征，所吸收的能量的量与在撞击期间由能量吸收层3吸收的能量相比通常是极小的。

根据图4所示的实施例，四个固定构件5a、5b、5c和5d是具有第一部分8和第二部分9的悬挂构件5a、5b、5c、5d，其中，悬挂构件5a、5b、5c、5d的第一部分8适于固定到附接装置13，并且悬挂构件5a、5b、5c、5d的第二部分9适于固定到能量吸收层3。

图5示出了当放置在佩戴者的头部时类似于图4中的头盔的头盔的实施例。图5的头盔1包括由不同于能量吸收层3的材料制成的硬质外壳2。与图4相比较而言，在图5中，附接装置13通过两个固定构件5a、5b固定到能量吸收层3，这两个固定构件适于弹性地、半弹性地或塑性地吸收能量和力。

在图5中示出了对头盔产生旋转力的正面倾斜撞击I。倾斜撞击I引起能量吸收层3相对于附接装置13滑动。附接装置13通过固定构件5a、5b固定到能量吸收层3。尽管为了清楚起见仅示出了两个这样的固定构件，但实际上可以存在许多这样的固定构件。固定构件5可以通过弹性或半弹性变形来吸收旋转力。在其它布置中，变形可以是塑性的，甚至导致一个或更多个固定构件5的断裂。在塑性变形的情况下，在撞击之后，至少需要更换固定构件5。在一些情况下，固定构件5中可能发生塑性和弹性变形的组合，即一些固定构件5破裂，塑性地吸收能量，同时其它固定构件弹性地变形和吸收力。

一般而言，在图4和图5的头盔中，在撞击期间，能量吸收层3通过以与图1的头盔的内壳相同的方式压缩而充当撞击吸收器。如果使用外壳2，它将有助于在能量吸收层3上分散撞击能量。滑动辅助器4还将允许附接装置和能量吸收层之间的滑动。这允许以受控的方式来消散能量，否则所述能量将作为旋转能量被传递到大脑。能量可以通过摩擦热、能量吸收层变形或固定构件的变形或位移来消散。能量传递的减少导致影响大脑的旋转加速度的减少，因此减少大脑在头骨内的旋转。因此，降低了诸如硬膜下血肿、SDH、血管破裂、脑震荡和DAI的旋转损伤的风险。

在本发明的一种布置中，一种头盔设置有撞击响应调节机构，该撞击响应调节机构被构造为能够在头盔受到撞击的情况下调节内壳和外壳之间的相对位移的响应。内壳和外壳之间的位移可以通过在两个壳之间提供滑动界面来实现。替代地，可以提供其它布置，包括但不限于在两个壳之间提供一个或更多个剪切的部件。将理解的是，在这种布置中，该一个或更多个剪切部件的内表面和外表面可以被认为是相对于彼此滑动的，使得壳能够相对于彼此滑动。

一种调节机构可以构造为使得使用者可以以受控的方式进行调节，例如使他们能够在理解他们所进行的调节的预期效果的情况下进行调节。这可能不同于可能由组装头盔过程中的自然变化引起的头盔性能的变化。

撞击响应调节机构可以调节其相对位移的头盔的内壳和外壳通常可以是头盔的任意两个层，在这两个层之间设置有滑动界面或能够实现相对位移的其它界面。特别地，这种撞击响应调节机构可以被提供给上面讨论的任何头盔布置。

例如，在一种布置中，内壳可以是构造为接触佩戴者的头部和/或被安装到佩戴者的头部的层，外壳可以是用于吸收撞击能量的能量吸收层。在另一种布置中，内壳可以是用于吸收撞击能量的第一能量吸收层，外壳可以是用于吸收撞击能量的第二能量吸收层。在另一示例中，内壳可以是用于吸收撞击能量的能量吸收层，外壳可以是相对硬的壳，例如由比用于形成能量吸收层的材料硬的材料形成。

如下面关于撞击响应调节机构的布置的具体示例所解释的，撞击响应调节机构可以构造为使得其可以由头盔的佩戴者手动调节。因此，撞击响应调节机构的调节可以在使用者购买头盔之后进行，而不是例如在制造/组装过程中设定。使用者也可能能够重复地将撞击响应调节机构调节到不同的设置。

在一些布置中，可以使用工具来调节撞击响应调节机构。在其它布置中，撞击响应调节机构可以构造为使得使用者可以调节撞击响应调节机构的设置，而不需要使用工具。例如，撞击响应调节机构可以构造为使得可以使用他们的手/手指来改变撞击响应调节机构的设置。

一般地，撞击响应调节机构可以设置在头盔上任何方便的位置处。在一些布置中，撞击响应调节机构可以设置在头盔的边缘处。这可能便于为使用者提供触及撞击响应调节机构的机会。例如，这可以允许使用者在佩戴头盔时改变撞击响应调节机构的设置。可选地或附加地，在头盔的边缘处提供撞击响应调节机构可以便于制造具有这种撞击响应调节机构的头盔。

撞击响应调节机构可以实现内壳和外壳之间的相对位移随时间的响应轮廓(response profile)的调节。因此，对于在头盔上的特定位置处的给定大小的撞击，可以通过改变撞击响应调节机构的设置来改变外壳相对于内壳随时间的位移的特征轮廓。根据所使用的撞击响应调节机构，改变的效果可以是改变最大相对速度、相对速度的最大变化率(即相对加速度)、高于阈值相对速度的时间和高于阈值相对加速度的时间中的至少一个。

如上所述，对于在头盔上的特定位置处的给定大小的撞击，可以通过考虑内壳和外壳之间的相对位移随时间的响应轮廓的变化，来理解针对撞击响应调节机构的不同设置，头盔性能效果的比较。这种撞击可以是标准撞击，即在标准位置处的标准撞击力。然而，应该理解的是，改变头盔中的撞击响应调节机构的设置的效果也可以使得，对于不同的设置，头盔可以能够经受不同水平的撞击，同时，内壳和外壳之间的相对位移随时间的响应轮廓相同或相似。

在一种布置中，撞击响应调节机构包括摩擦垫，该摩擦垫安装在内壳和外壳中的一个上，并且接触内壳和外壳中的另一个上的相对表面。在这种布置中，撞击响应调节机构可以构造为使得改变撞击响应调节机构的设置调节摩擦垫和相对表面之间的摩擦力。这样做，外壳相对于内壳的相对位移随时间的响应轮廓也被调节。

图6描绘了撞击响应调节机构20的布置，其包括安装在头盔的内壳22上的摩擦垫25。摩擦垫25的表面布置为与外壳21的内表面相对。摩擦垫25可以包括如下的表面：其与相对表面的摩擦系数可能高于内壳与外壳之间在滑动界面处的摩擦系数。摩擦垫25还可以包括弹性部分，该弹性部分构造为使得弹性部分越朝相对表面前进，摩擦垫25的表面和相对表面之间的反作用力越大。

在图6描绘的布置中，旋转致动器26与摩擦垫25一起被提供。当旋转致动器26沿第一方向旋转时，摩擦垫25朝向外壳21的相对表面前进。当旋转致动器沿相反方向旋转时，摩擦垫25从外壳21的相对表面缩回。因此，通过调节旋转致动器26，摩擦垫25与外壳21的相对表面之间的反作用力可以被改变，这进而改变外壳响应于头盔上的撞击相对于内壳的相对位移随时间的响应轮廓。

应当理解的是，尽管在图6所描绘的布置中，撞击响应调节机构20安装在内壳22上，并且包括与外壳21的内表面相对的摩擦垫25，但是该布置可以相反。因此，撞击响应调节机构20可以安装到外壳21上，并且具有与内壳22的外表面相对的摩擦垫25。

类似地，尽管在图6所描绘的布置中，旋转致动器描绘为通过使用工具27来调节，但是应当理解的是，在一种变型中，旋转致动器26可以构造为在不使用工具的情况下进行调节。例如，它可以具有可以由使用者手动调节的完整的使用者界面。

此外，尽管在图6所描绘的布置中，撞击响应调节机构20可以构造为使得旋转致动器26从滑动界面的对应于安装有该旋转致动器的壳的一侧被调节，但是变型是可能的。例如，图6所描绘的布置可以修改为包括穿过外壳21和摩擦垫25的开口，该开口允许工具27从头盔外部插入并与旋转致动器26接合，以便调节撞击响应调节机构20的设置。

在一种布置中，撞击响应调节机构可以包括控制器，该控制器构造为由使用者操作，并且可以进而控制摩擦垫以调节摩擦垫与相对表面之间的反作用力。

在如图6所描绘的布置中，控制器可以是旋转致动器26的一部分，或者与旋转致动器26一起使用。在其它布置中，控制器可以与摩擦垫25分离。这种布置可以使得摩擦垫能够被安装在期望用于撞击响应调节机构的操作的位置，但是控制器能够被设置在便于使用者接触的位置。

在一种布置中，撞击响应调节机构可以包括至少一个拉伸元件，例如在控制器和摩擦垫之间提供连接的线、环带或带。控制器可以构造为使得它可以调节线、环带或带中的张力。摩擦垫可以布置为使得线、环带或带中的张力决定了摩擦垫与其所作用的相对表面之间的反作用力。因此，通过调节控制器，使用者可以调节内壳和外壳之间的摩擦，以调节外壳相对于所述内壳响应于所述头盔上的撞击的相对位移随时间的响应轮廓。

控制器可以由多种布置中的一种来提供。在简单的布置中，可以使用例如图7所描绘的控制器31。控制器31可以包括可旋转地安装的卷轴32，线、环带或带33可以缠绕在卷轴32上。控制旋钮34可以连接到卷轴32。在使用中，使用者可以转动旋钮34，以便从卷轴32上缠绕或松开线、环带或带33，以调节线、环带或带的张力。可以设置棘齿或其它类似的机构，使得当使用者已经将控制旋钮34设置到期望的位置时，当使用者释放控制旋钮34时，它保持在期望的位置，以保持线、环带或带33中的期望的张力。

如图8所示，在一种布置中，线、环带或带可以与摩擦垫25接合，使得向线、环带或带33施加张力迫使摩擦垫25向相对表面。例如，线、环带或带可以布置为绕摩擦垫25的一部分转向。当张力施加到线、环带或带33时，该力具有试图拉直线、环带或带33的效果，从而迫使摩擦垫25向一侧，即在图8所描绘的布置中，朝向外壳21的内表面。可以理解的是，如上所述，可以进行相反的构造，即增加线、环带或带33中的张力迫使安装在外壳21上的摩擦垫25向内壳22的外表面。

图9描绘了使用线、环带或带33的布置的另一种可能的变型。特别地，线、环带或带33可以是相对刚性的元件，其由摩擦垫25和安装有摩擦垫25的壳的周围部分约束，使得其朝向相对表面偏压摩擦垫25。因此，在图9所描绘的布置中，摩擦垫25安装在内壳22上，并且刚性的线、环带或带33朝向外壳21的内表面偏压摩擦垫25。向刚性的线、环带或带33施加张力可以减小摩擦垫25与外壳21的内表面之间的反作用力。如果施加到刚性的线、环带或带33上的张力足够大，摩擦垫25可以从相对表面完全缩回，即，使得它不再接触外壳21的内表面。

在摩擦垫25借助线、环带或带连接到控制器34的布置中，可以提供用于将线、环带或带33中的张力的变化转换成摩擦垫25和相对表面之间的反作用力的变化的替代布置。例如，如图10所描绘的，可以提供摩擦垫35，该摩擦垫35构造为使得当线、环带或带33中的张力增加时，摩擦垫35的形状改变。例如，摩擦垫35可以由一袋弹性材料36形成，从而为线、环带或带33的一部分提供边界。当线、环带或带33中的张力增加时，它可以作用在该部分弹性材料36上，改变摩擦垫35的形状，特别是使得摩擦垫35的外表面压靠相对表面或更强地压靠在相对表面上。

如图8和图9所示，在线、环带或带33将控制器34连接到摩擦垫25的布置中，撞击响应调节机构20可以包括多个摩擦垫。在这种布置中，多个摩擦垫可以连接到线、环带或带33，使得调节线、环带或带中的张力控制所述多个摩擦垫25和与摩擦垫相对的相应表面之间的反作用力。替代地或附加地，撞击响应调节机构20可以包括多根线、环带或带33，每根线、环带或带连接到至少一个摩擦垫25。因此，使用者在单个控制器上调节撞击响应调节机构的设置可以调节多根线、环带或带内的张力，并且因此调节摩擦垫和相应的相对表面之间的反作用力。

应当理解的是，可以提供其它布置来连接由使用者操作的控制器34和形成撞击响应调节机构的一个或更多个摩擦垫。例如，可以在控制器与一个或更多个摩擦垫之间设置管。控制器可以构造为使得使用者可以使用控制器来调节管内的流体例如空气的压力。撞击响应调节机构可以构造为使得管中的压力决定所述一个或更多个摩擦垫与相对表面之间的反作用力。

图11描绘了摩擦垫所施加的反作用力由压力控制的布置的示例。在所示的布置中，摩擦垫25包括连接到外壳21的可充气囊袋45。随着可充气囊袋45内的压力增加，其与内壳22之间的反作用力增加。在所示的布置中，低摩擦层46设置在内壳22和外壳21之间，以便促进两个壳之间的滑动。在这种布置中，可充气囊袋45可以设置在低摩擦层46中的开口47处，并且部分地穿过开口47伸出。应当理解的是，在替代布置中，可充气囊袋可以连接到内壳22。

如图12所示，在一种布置中，管40的表面的一部分可以用作摩擦垫。例如，管40可以安装在内壳22和外壳21中的一者内的凹部41内，并且可以由弹性材料形成。因此，随着管40中的压力增加，管40膨胀，这可以控制管40的一部分和相对表面之间的反作用力。在图12所描绘的布置中，管40安装在内壳22中的凹部41内，并且相对表面是外壳21的内表面。应当理解的是，这种布置可以容易地颠倒。

还应当理解的是，构造为调节管40内的压力的控制器可以连接到多个管，并控制这些管内的压力。

图13描绘了撞击响应调节机构的替代布置。在所示的布置中，撞击响应调节机构包括可变形构件51，该可变形构件安装到内壳和外壳中的一个(在所示的布置中为外壳21)并且布置在另一个壳中的开口52内(在所示的布置中，开口52在内壳22内)。

在这种布置中，当内壳21和外壳22相对于彼此滑动时，可变形构件51的表面可以与开口52的表面接合，随着可变形构件51变形，影响一个壳相对于另一个壳的滑动。

如果可变形构件51小于开口52，则在可变形构件51与开口52的表面之间发生接触之前，内壳21和外壳22可以相对于彼此滑动对应于初始间隔的距离。因此，对于初始距离，内壳和外壳22可以相对于彼此滑动而没有干涉。在可变形构件51接触开口52的表面时，内壳相对于外壳22的滑动将受到可变形构件51变形程度的限制。

包括可变形构件51的撞击响应调节机构可以包括控制器53，该控制器可以使可变形构件51变形，以便提供撞击响应调节机构的期望的设置。

例如，控制器53可以使可变形构件51的形状变形，以便控制可变形构件51的边缘与开口52的边缘之间的初始间隔。这可以在可变形构件51与开口52的边缘之间的接合开始影响外壳21相对于内壳22的滑动之前控制内壳21和外壳22可以相对于彼此滑动的程度。

替代地或附加地，控制器53的调节可以调节施加到可变形构件51的预压力。施加到可变形构件51的预压力的水平越高，必须由开口52的边缘施加到可变形构件51以便将可变形构件51压缩给定距离的力就越大。因此，这可以调节外壳和内壳响应于头盔上的撞击的相对位移随时间的响应轮廓。

在一种布置中，可变形构件51可以与开口52的边缘接触，使得能够通过控制器53设置设置的全部范围。因此，控制器可以仅仅控制施加到可变形构件51的预压力。

替代地或附加地，控制器53可以调节可变形构件51的形状，以便调节可变形构件51的边缘与开口52之间的初始间隔。

在一种布置中，可变形构件51可以由单个可变形材料例如弹性体件形成。替代地或附加地，如图14所示，可变形构件51可以包括诸如平面螺旋弹簧的元件。

在一种布置中，撞击响应调节机构可以包括可移除的柱栓，该柱栓构造为可移除地插入内壳和外壳中的一者中的插槽中。撞击响应调节机构可以构造为使得在头盔受到撞击的情况下，柱栓的一部分可以与内壳和外壳中的另一个上的表面接合，以便影响内壳和外壳的相对滑动。

例如，如图15所示，外壳21可以包括一个或更多个插槽61，柱栓62可以可移除地插入其中。柱栓62的一部分可以伸入到内壳22中的凹部66中。凹部66可以布置为使得在头盔的正常使用中，即当头盔没有受到撞击时，凹部66与插槽61相对。在发生撞击的情况下，外壳21可以相对于内壳22滑动，由此柱栓62可以与内壳22中的凹部66的边缘接合。柱栓62与凹部66的边缘的接合可以限制或者以其它方式影响外壳21相对于内壳22的滑动。

可移除柱栓62可以被移除并用不同的柱栓63、64、65替换。所述不同的柱栓可以具有不同的形状，例如如图15所描绘的不同尺寸的凸起和/或可以具有不同的硬度。通过选择插入柱栓62、63、64、65中的特定的一个，使用者可以改变撞击响应调节机构的设置。

应该理解的是，尽管图15描绘了四个不同的柱栓62、63、64、65插入相应的插槽中的布置，但是在实践中，头盔可以具有单个插槽，并且使用者可以从多个柱栓中选择一个插入插槽中，或者可以不在插槽中插入柱栓，以便为头盔提供撞击响应调节机构的期望的设置。

在其它布置中，头盔可以具有多个插槽，并且使用者可以适当地为这些插槽中的一个或更多个选择期望的柱栓。在一种布置中，可以为使用者提供足够数量的每种类型的柱栓，使得每个插槽可以被提供相同类型的柱栓。

在图15所示的布置中，插槽可以是简单的孔，可以使可变形柱栓通过该孔，以便从插槽附接或移除柱栓。替代地，可以提供其它附接布置，例如，给插槽和柱栓提供螺纹区段，使得柱栓可以可移除地螺接到插槽中。

Claims (25)

1.一种头盔，包括：

内壳；

外壳，所述外壳被构造为能够响应于撞击而相对于内壳移位；以及

撞击响应调节机构，所述撞击响应调节机构构造为可调节的，使得所述外壳相对于所述内壳响应于头盔上的撞击的相对位移随时间的响应轮廓根据所述撞击响应调节机构的设置而变化。

2.根据权利要求1所述的头盔，其中，所述撞击响应调节机构包括安装在所述内壳和所述外壳中的一者上的摩擦垫；

所述摩擦垫构造为能够与相对表面接触，所述相对表面形成在内壳和外壳中的不与摩擦表面连接的一者上或者连接到内壳和外壳中的不与摩擦表面连接的一者；以及

所述撞击响应调节机构构造为使得其能够调节所述摩擦垫与所述相对表面之间的摩擦，以调节所述外壳相对于所述内壳响应于所述头盔上的撞击的相对位移随时间的响应轮廓。

3.根据权利要求2所述的头盔，其中，所述撞击响应调节机构构造为能够调节所述摩擦垫与所述相对表面之间的反作用力。

4.根据权利要求3所述的头盔，其中，所述撞击响应调节机构包括旋转致动器，当相应地沿第一方向和第二方向旋转时，所述旋转致动器使所述摩擦垫缩回和前进，以便调节所述摩擦垫与所述相对表面之间的反作用力。

5.根据权利要求2至3中的任一项所述的头盔，其中，所述撞击响应调节机构包括构造为由使用者操作的控制器；

其中，所述控制器构造为控制所述摩擦垫以调节所述摩擦垫与所述相对表面之间的反作用力。

6.根据权利要求5所述的头盔，其中，所述撞击响应调节机构包括连接所述控制器和所述摩擦垫的线、环带或带；并且

所述线、环带或带中的张力决定了所述摩擦垫与所述相对表面之间的反作用力。

7.根据权利要求6所述的头盔，其中，所述撞击响应调节机构包括多个摩擦垫，并且所述线、环带或带连接到所述多个摩擦垫。

8.根据权利要求6或7所述的头盔，其中，所述控制器连接到多个线、环带或带，每个线、环带或带连接到至少一个摩擦垫。

9.根据权利要求5所述的头盔，其中，所述撞击响应调节机构包括连接所述控制器和所述摩擦垫的管；并且

所述撞击响应调节机构构造为使得管中的压力决定所述摩擦垫与所述相对表面之间的反作用力。

10.根据权利要求9所述的头盔，其中，所述管的表面形成摩擦垫。

11.根据权利要求9或10所述的头盔，其中，所述控制器连接到多个管，每个管连接到至少一个摩擦垫。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的头盔，其中，所述撞击响应调节机构包括可变形构件，所述可变形构件在外壳和内壳之间的界面处安装至所述内壳和所述外壳中的一者的表面，并且位于形成于所述内壳和所述外壳中的另一者中的开口内；以及

所述撞击响应调节构件构造为使得，在头盔上的引起外壳相对于内壳移位的撞击之后，所述可变形构件在开口的侧壁上施加力。

13.根据权利要求12所述的头盔，其中，在所述头盔上不存在引起所述外壳相对于所述内壳移位的撞击的情况下，所述可变形构件与所述开口的壁接触。

14.根据权利要求12所述的头盔，其中，所述撞击响应调节机构构造为使得，在所述头盔上不存在引起所述外壳相对于所述内壳移位的撞击的情况下，所述可变形构件能够变形以调节所述可变形构件的边缘与所述开口的侧壁之间的间隔。

15.根据权利要求12至14中的任一项所述的头盔，其中，所述撞击响应调节机构构造为使得其能够在所述头盔上不存在引起所述外壳相对于所述内壳移位的撞击的情况下调节施加到所述可变形构件的预压力。

16.根据前述权利要求中的任一项所述的头盔，其中，所述撞击响应调节机构包括：

布置在所述内壳和所述外壳中的至少一个中的插槽；

可移除的柱栓，所述柱栓被构造为可移除地插入所述插槽中；以及

所述撞击响应调节机构构造为使得，在头盔上的引起外壳相对于内壳移位的撞击之后，所述柱栓与所述内壳和所述外壳中不包括所述插槽的一者上的相对表面接触。

17.根据权利要求16所述的头盔，包括多个不同形状的柱栓，这些柱栓中的任何一个柱栓都能够可移除地插入所述插槽中。

18.根据权利要求16或17所述的头盔，包括多个不同硬度的柱栓，这些柱栓中的任何一个柱栓都能够可移除地插入所述插槽中。

19.根据权利要求16至18中的任一项所述的头盔，其中，所述撞击响应调节机构包括多个所述插槽。

20.根据前述权利要求中的任一项所述的头盔，其中，所述撞击响应调节机构构造为能够由头盔的佩戴者手动调节。

21.根据前述权利要求中的任一项所述的头盔，其中，所述撞击响应调节机构构造为能够在无需使用工具的情况下进行调节。

22.根据前述权利要求中的任一项所述的头盔，包括在所述内壳与所述外壳之间的滑动界面。

23.根据前述权利要求中的任一项所述的头盔，其中，所述内壳构造为接触佩戴者的头部，并且所述外壳是用于吸收撞击能量的能量吸收壳。

24.根据权利要求1至22中的任一项所述的头盔，其中，所述内壳是用于吸收撞击能量的第一能量吸收壳，所述外壳是用于吸收撞击能量的第二能量吸收壳。

25.根据权利要求1至22中的任一项所述的头盔，其中，所述内壳是用于吸收撞击能量的能量吸收壳，并且所述外壳是由相对于形成所述能量吸收壳的材料而言硬的材料形成的硬壳。

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