CN113423297A

CN113423297A - 头盔衬垫

Info

Publication number: CN113423297A
Application number: CN201980080221.5A
Authority: CN
Inventors: C·皮特扎克; M·蒂尔
Original assignee: Mips AB
Current assignee: Mips AB
Priority date: 2018-10-16
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2021-09-21
Also published as: TW202023425A; CA3116638A1; WO2020078913A1; JP2022505110A; US11963570B2; GB201816832D0; US20210378345A1; TWI730453B; EP3866631A1; JP2024036678A

Abstract

用于安装至头盔(1)的衬垫(50)，所述衬垫包括：支撑构件(51)；第一材料层(52)，其布置成覆盖所述支撑构件的第一侧；第二材料层(53)，其布置成覆盖所述第一材料层，其中在所述第一材料层和所述第二材料层之间布置低摩擦界面(57)，以使得所述第一材料层能够相对于所述第二材料层滑动，其中每一材料层由纺织品、布、织物和毡中的至少一种形成。

Description

头盔衬垫

技术领域

本发明涉及一种可以安装在头盔内的衬垫。

背景技术

头盔在各种活动中的使用都是众所周知的。这些活动包括战斗和工业用途，例如士兵的防护头盔，和建筑工人、矿工或工业机械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，防护头盔用于冰球、自行车、摩托车、赛车、滑雪、滑板滑雪、滑冰、滑板、马术活动、美式足球、棒球、橄榄球、足球、板球、曲棍球、攀岩、气枪和彩弹。

头盔可以是固定尺寸的，或可调节的，以适应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，可调节性可以通过移动头盔的部件来改变头盔的外侧和内侧尺寸来提供。这可以通过使头盔具有两个或多个相对彼此可以移动的部件来实现。在其他情况下，例如通常在自行车头盔中，该头盔设有用于将头盔固定到使用者头部的附接装置，并且该附接装置可以在尺寸上变化以适合使用者的头部，同时头盔的主体或外壳保持同样尺寸。这种用于将头盔固定在使用者头部上的附接装置可以与额外的系带(例如下巴系带)一起使用，以进一步将头盔固定就位。这些调整机构的组合也是可能的。

头盔通常由外壳和能量吸收层组成，所述外壳通常很硬，且由塑料或复合材料制成，所述能量吸收层称为衬里。也就是说，有些头盔没有硬外壳，例如橄榄球帽。在任一情况下，如今，防护头盔必须被设计为满足某些法律要求，这些要求尤其涉及在特定负荷下大脑重心可能出现的最大加速度。典型地，进行了测试，其中装备有头盔的所谓仿制头骨受到朝向头部的径向打击。这导致现代头盔在针对头骨的径向打击的情况下具有良好的能量吸收能力。在研发用于减少从斜向打击(结合了切向和径向分量)传输的能量的头盔方面也取得了进展(例如WO 2001/045526和WO 2011/139224，其通过全部引用而都并入本文)，这通过吸收或耗散转动能量和/或将其重新定向为平移能量而非转动能量进行。

这种斜向冲击(在没有保护的情况下)导致大脑的平移加速度和角加速度。角加速度导致大脑在头骨内转动，对将大脑连接至头骨和连接至大脑本身的身体元件造成伤害。

转动损伤的例子包括轻度创伤性脑损伤(Mild Traumatic Brain Injuries，MTBI)，如脑震荡，以及更严重的创伤性脑损伤，如硬膜下血肿(Subdural Haematomas，SDH)、血管撕裂导致的出血和弥漫性轴索损伤(Diffuse Axonal Injuries，DAI)，其可总结为作为脑组织中高剪切变形结果的神经纤维过度拉伸。

根据转动力的特征，如持续时间、振幅和增加速率，可能会遭受脑震荡、SDH、DAI或这些损伤的组合。一般来说，SDH发生在持续时间短且振幅大的加速度的情况下，而DAI发生在更长且更广分布的加速度负荷的情况下。

因此，期望提供一种可以安装在头盔上的衬垫，该衬垫可以至少部分地改善头盔在斜向冲击情况下的性能。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于安装在头盔上的衬垫，所述衬垫包括一个或多个支撑构件、第一材料层和第二材料层，其中所述第一材料层被布置成覆盖所述支撑构件的第一侧，所述第二材料层被布置成覆盖所述第一材料层，其中在所述第一材料层和所述第二材料层之间布置低摩擦界面，以使得所述第一材料层能够相对于所述第二材料层滑动，其中每一材料层由纺织品、布、织物和毡中的至少一种形成。

可选地，所述支撑构件是能量吸收层。

可选地，所述第一材料层和所述第二材料层被布置成使得所述第一材料层和第二材料层的纹路垂直。

可选地，所述衬垫进一步包括第三材料层，所述第三材料层被布置成覆盖所述支撑构件的第二侧，其中所述第二侧与所述支撑构件的第一侧相对；

其中所述第一材料层的外围区域附接至所述第三材料层。

可选地，所述衬垫进一步包括被布置成覆盖所述支撑构件的第二侧的第三材料层，其中所述第二侧与所述支撑构件的第一侧相对；

其中所述第二材料层的外围区域附接至所述第三材料层。

可选地，其中所述第一材料层的外围区域和所述第二材料层的外围区域均附接至所述第三材料层。

可选地，所述衬垫进一步包括布置在所述支撑构件和所述第一材料层之间的衬垫层。

可选地，所述支撑构件是刚性的。

根据本发明的第二方面，提供了一种头盔，所述头盔包括安装至所述头盔的根据本发明第一方面的第一衬垫。

可选地，所述第一衬垫安装在所述头盔的内侧，使得所述头盔布置在所述支撑构件的第二侧上。

可选地，所述头盔进一步包括外壳，并且所述第一衬垫安装在所述外壳的内侧，使得所述外壳被布置在所述支撑构件的第二侧上。

可选地，所述头盔还包括能量吸收层，所述能量吸收层安装在所述外壳的内侧，并且所述第一衬垫安装在所述能量吸收层的内侧，使得所述能量吸收层被布置在所述支撑构件的第二侧上。

可选地，所述第一衬垫被布置成使得所述头盔的内部位于所述支撑构件的第二侧上。

可选地，所述头盔进一步包括能量吸收层；以及

所述第一衬垫安装在所述能量吸收层的外侧，使得所述能量吸收层被布置在所述支撑构件的第二侧上。

可选地，所述头盔进一步包括安装至所述头盔的根据本发明第一方面的第二衬垫，其中第一衬垫与第二衬垫分开。

根据本发明的第三方面，提供了一种组装衬垫以安装在头盔内侧的方法，所述方法包括下述步骤中的一个或多个：布置第一材料层覆盖所述支撑构件的第一侧；布置第二材料层覆盖所述第一材料层，其中在所述第一材料层和所述第二材料层之间提供低摩擦界面，以使得所述第一材料层相对于所述第二材料层滑动。

根据本发明的第四方面，提供了一种制造头盔的方法，所述方法包括下述步骤中的一个或多个：根据本发明的第三方面制造衬垫；以及将组装好的所述衬垫安装至所述头盔。

附图说明

下面参考附图，通过非限制性例子描述本发明，其中：

图1示出了针对斜向冲击提供保护的头盔的横截面；

图2是示出图1中头盔的功能原理的图；

图3A、3B和3C示出了图1中头盔结构的变型；

图4是另一种防护头盔的示意图；

图5示出了连接图4中头盔的附接装置的替代方式；

图6示出了根据本发明实施例的衬垫的横截面；

图7示出了根据本发明另一实施例的衬垫的横截面；

图8示出了根据本发明再一实施例的衬垫的横截面；

图9示出了根据本发明又一实施例的衬垫的横截面；以及

图10示出了根据本发明实施例的头盔的横截面；

图11示出了根据本发明另一实施例的头盔的横截面。

具体实施方式

为了清楚起见，图中所示头盔中各层的厚度比例和各层之间的间距在附图中被夸大，显然可以根据需要和要求进行调整。

图1描绘了WO 01/45526中讨论的类型的第一头盔1，旨在针对斜向冲击提供保护。该类型的头盔可以是上述讨论的任何类型的头盔。

防护头盔1由外壳2和内壳3构成，内壳3布置在外壳2内侧。可以提供附加的附接装置，用于与佩戴者的头部接触。

布置在外壳2和内壳3之间的是中间层4或滑动促进器，从而使得外壳2和内壳3之间能够产生位移。具体而言，如下所述，中间层4或滑动促进器可以被配置成使得在冲击期间两个部分之间可以发生滑动。例如，中间层4或滑动促进器可以被配置成在与头盔1上的冲击相关联的力的作用下能够滑动，头盔1的佩戴者对于该冲击来说是可存活的。在一些布置中，可能期望配置滑动层或滑动促进器，使得摩擦系数在0.001和0.3之间和/或低于0.15。

根据图1所示，布置在头盔1的边缘部分中的可以是将外壳2和内壳3互连的一个或多个连接构件5。在一些布置中，连接构件5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，这并不是必须的。进一步地，即使存在该特征，与冲击期间由内壳3吸收的能量相比，该吸收的能量的量通常是最小的。在其他布置中，连接构件5可能根本不存在。

进一步地，这些连接构件5的位置可以变化。例如，连接构件可以远离边缘部分而放置，并且通过中间层4连接外壳2和内壳3。

外壳2可以相对薄且坚固，以承受各种类型的冲击。外壳2可以由聚合物材料制成，例如聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚氯乙烯(Polyvinylchloride，PVC)或丙烯腈丁二烯苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS)。有利的是，聚合物材料可以是使用诸如玻璃纤维、芳族聚酰胺、特氟隆、碳纤维、凯夫拉尔或超高分子量聚乙烯(UltrahighMolecular Weight Polyethylene，UHMWPE)而纤维增强的。

内壳3明显更厚，并作为能量吸收层。因此，它能够缓冲或吸收对头部的冲击。内壳3可以有利地由泡沫材料制成，如发泡聚苯乙烯(Expanded Polystyrene，EPS)、发泡聚丙烯(Expanded Polypropylene，EPP)、发泡聚氨酯(Expanded Polyurethane，EPU)、乙烯基腈泡沫；或者例如形成蜂窝状结构的其他材料；或者应变率敏感泡沫，例如以商标名Poron^TM和D3O^TM销售的泡沫。该结构可以以不同的方式变化，如下所示，例如，具有不同材料的多个层。

内壳3被设计用于吸收冲击能量。头盔1的其他元件将在有限的程度上吸收该能量(例如硬外壳2或设置在内壳3内的所谓“舒适衬垫”)，但这不是该其他元件的主要目的，并且与内壳3的能量吸收相比，该其他元件对能量吸收的贡献最小。实际上，尽管一些其它元件如舒适衬垫可以由“可压缩”材料制成，并且在其它情况下被认为“能量吸收”，但是在头盔领域中充分认识到，为了减少对头盔佩戴者的伤害，可压缩材料在冲击过程吸收有意义量的能量的意义上不一定是“能量吸收”。

许多不同的材料和实施例可以用作中间层4或滑动促进器，例如油、凝胶、特氟隆、微球、空气、橡胶、聚碳酸酯(PC)、诸如毡的织物材料等。这种层可以具有大约0.1-5毫米的厚度，但是也可以使用其他厚度，这取决于所选择的材料和期望的性能。低摩擦塑料材料层，例如聚碳酸酯(PC)优选用于中间层4。这可以模制到外壳2的内表面(或者更一般地任意层的内表面，它直接径向向内)，或者模制到内壳3的外表面(或者更一般地任意层的外表面，它直接径向向外)。中间层的数量和它们的位置也可以变化，下面讨论这种例子(参考图3B)。

作为连接构件5，可以使用例如可变形的橡胶条、塑料或金属制成。该连接构件5可以以合适的方式锚定在外壳和内壳中。

图2示出了防护头盔1的工作原理，其中头盔1和佩戴者的头骨10被假设为半圆柱形，头骨10安装在纵轴11上。当头盔1受到斜向冲击K时，扭力和扭矩被传递到头骨10。冲击力K导致对保护头盔1的切向力K_T和径向力K_R。在该种特别的情况下，仅头盔转动切向力K_T及其影响是感兴趣的。

可以看出，切向力K引起外壳2相对于内壳3的位移12，连接构件5产生变形。通过这种布置，可以获得对传递到头骨10的扭力的最高约75％，平均约25％的减少。这是内壳3和外壳2之间滑动的结果，减少了否则传递到大脑的转动能量的量。

滑动也可以发生在防护头盔1的圆周方向上，尽管这未描述。这可以是外壳2和内壳3之间的周向角转动的结果(即，在冲击期间，外壳2可以相对于内壳3以周向角转动)。尽管图2示出了当外壳滑动时中间层4相对于内壳3保持固定，可选地，当内壳3相对于中间层4滑动时，中间层4可以相对于外壳2保持固定。仍可选地，外壳2和内壳3都可以相对于中间层4滑动。

防护头盔1的其他布置也是可能的。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'构成。外层3″可以比内层3′更硬，以有助于相对于外壳2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，有两个中间层4，在两个中间层4之间有一个中间壳6。如果需要，两个中间层4可以不同地实施，并且由不同的材料制成。例如，一种可能性是外中间层的摩擦低于内中间层。在图3c中，外壳2与先前不同地实施。在这种情况下，较硬的外层2″覆盖较软的内层2′。例如，内层2′的材料可以与内壳3相同。虽然图1-3没有示出层间在径向上的分离，但层间可以具有一定的分离，以便提供空间，尤其被配置为相对彼此滑动的层间。

图4描绘了WO 2011/139224中讨论的类型的第二头盔1，也旨在针对斜向冲击提供保护。该类型的头盔也可以是上述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中的头盔的内壳3。能量吸收层3的外表面可以由与能量吸收层3相同的材料构成(即可以没有附加外壳)，或者该外表面可以是等同于图1中所示头盔的外壳2的刚性外壳2(见图5)。在这种情况下，刚性外壳2可以由不同于能量吸收层3的材料制成。图4中的头盔1具有多个通风口7，其是可选的，延伸穿过能量吸收层3和外壳2，从而允许气流穿过头盔1。

提供附接装置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和刚性外壳2的尺寸不能调节时，这可能是可取的，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，或者由天然纤维材料(诸如布)制成。例如，纺织品或网的帽可以形成附接装置13。

尽管附接装置13被示出为包括头带部分，所述头带部分具有从前侧、后侧、左侧和右侧延伸的额外绑带部分，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，附接装置可以更像连续的(成形的)薄片，可能具有孔或间隙，例如对应于通风口7的位置，以允许空气流过头盔。

图4还示出了可选的调节装置6，用于为特定佩戴者调节附接装置13的头带的直径。在其他布置中，所述头带可以是弹性头带，在这种情况下，可以不包括调节装置6。

在能量吸收层3的径向内侧设置滑动促进器4。滑动促进器4适用于抵靠能量吸收层或抵靠用于将头盔附接到佩戴者的头部的附接装置13而滑动。

提供滑动促进器4来帮助能量吸收层3以上述相同的方式相对于附接装置13滑动。滑动促进器4可以是具有低摩擦系数的材料，或者可以涂有这种材料。

这样，在图4的头盔中，滑动促进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，或者与该最内侧集成一体。

然而，同样可以想到的是，出于在能量吸收层3和附接装置13之间提供可滑动性的相同目的，滑动促进器4可以设置在附接装置13的外表面上或者与附接装置13的外表面集成一体。也就是说，在特定的布置中，附接装置13本身可以适于充当滑动促进器5且可以包括低摩擦材料。

换句话说，在能量吸收层3的径向内侧设置滑动促进器4。滑动促进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，滑动促进器4可以设置为低摩擦材料的贴片。

低摩擦材料可以是蜡状聚合物，例如PTFE、ABS、PVC、PC、尼龙、PFA、EEP、PE和UHMWPE，或者可以是注有润滑剂的粉末材料。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促进器和能量吸收层中的一个或两个。

附接装置13可以通过固定构件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。这些固定构件可以适应于通过弹性、半弹性或塑性方式变形来吸收能量。然而，这并不是必须的。进一步地，即使存在该特征，与冲击期间能量吸收层3吸收的能量相比，所吸收的能量的量通常是最小的。

根据图4所示的实施例，四个固定构件5a、5b、5c和5d是悬挂构件5a、5b、5c、5d，具有第一和第二部分8、9，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示出了类似于图4中头盔的头盔在放置在佩戴者的头上时的实施例。图5的头盔1包括硬外壳2，硬外壳2由不同于能量吸收层3的材料制成。与图4不同，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，该两个固定构件5a、5b适于弹性地、半弹性地或塑性地吸收能量和受力。

图5中示出头盔受到产生转动力的正面斜向冲击I。斜向冲击I导致能量吸收层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。尽管仅示出了两个这样的固定构件，但是为了清楚起见，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转动力。在其他布置中，变形可以是塑性的，甚至导致一个或多个固定构件5的切断。在塑性变形的情况下，在冲击之后，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，而其他固定构件5变形并弹性地吸收受力。

一般来说，在图4和图5的头盔中，在冲击过程中，能量吸收层3以与图1头盔的内壳相同的方式通过压缩充当冲击吸收器。如果使用外壳2，外壳2将有助于在能量吸收层3上分散冲击能量。滑动促进器4也将允许附接装置和能量吸收层之间的滑动。这允许以一种受控的方式耗散能量，否则该能量将作为转动能量传输到大脑。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耗散。能量传递的减少造成影响大脑的转动加速度减少，从而减少大脑在头骨内的转动。转动损伤(包括MTBI)和更严重的创伤性脑损伤(如硬膜下血肿、SDH、血管破裂、脑震荡和弥漫性轴索损伤)的风险因此降低。

在根据本发明的布置，下面将进一步详细讨论衬垫可以安装至头盔。头盔可以具有能量吸收层和形成在能量吸收层外侧的相对坚硬的层中的至少一个。应该理解的是，这种衬垫可以根据上面讨论的任何布置添加至任何头盔，即在头盔的层中的至少两个层之间具有滑动界面。然而，头盔的特征，如上所述的那些，对于本发明来说并不重要。衬垫也可用于其他提供冲击保护的装置中，如防弹衣或运动器材的衬垫。

图6示出了根据本发明的衬垫50。衬垫50包括支撑构件51、第一材料层52和第二材料层53，其中第一材料层52覆盖支撑构件51的第一侧，第二材料层53覆盖第一材料层52。第一材料层52和第二材料层53之间布置低摩擦界面57，以使得所述第一材料层能够相对于第二材料层52滑动。下面将更详细地描述衬垫50的部件。

在使用中，衬垫50可以安装至头盔1。在图1所示的例子中，支撑构件51直接附接至头盔1的表面。该表面可以是头盔1的内表面或外表面。头盔1可以包括衬垫50。下面将更详细地讨论头盔1的进一步细节。

当使用者佩戴头盔1时，在衬垫50安装在头盔1的内侧上的情况下，第二材料层53可以与使用者的头部接触。头盔1的尺寸或形状可以使第二材料层53抵压使用者的头部，从而使衬垫50以及头盔1牢固地抵靠使用者的头部固定。

在对头盔1的斜向冲击期间，头盔1中可能产生转动力。第一材料层52和第二材料层53之间的低摩擦界面57允许在第一材料层52和第二材料层53之间发生滑动，从而产生头盔1和使用者头部之间的相对运动。这允许以一种受控的方式耗散能量，否则所述能量将作为转动能量传输到大脑。

在衬垫50安装在头盔1的外侧上的情况下，在对衬垫50斜向冲击期间，可以产生在第二材料层53中的转动力。第一材料层52和第二材料层53之间的低摩擦界面57允许在第一材料层52和第二材料层53之间发生滑动，从而产生第一材料层52和第二材料层53之间的相对运动。这允许以一种受控的方式耗散能量，否则所述能量将作为转动能量传输到大脑。

上述讨论的能量传递的减少造成影响大脑的转动加速度减少，从而减少大脑在头骨内的转动。转动损伤(包括MTBI)和STBI(如硬膜下血肿、SDH、血管破裂、脑震荡和DAI)的风险因此而降低。

支撑构件51形成衬垫50的主体。支撑构件51可以将第一材料层52和设置有衬垫50的表面分离。

支撑构件51可以充当能量吸收层。因此，支撑构件能够缓冲或吸收对头部的冲击。该支撑构件可以有利地由泡沫材料制成，如发泡聚苯乙烯(Expanded Polystyrene，EPS)、发泡聚丙烯(Expanded Polypropylene，EPP)、发泡聚氨酯(Expanded Polyurethane，EPU)、乙烯基腈泡沫；或者例如形成蜂窝状结构的其他材料；或者应变率敏感泡沫，例如以商标名PoronTM和D3OTM销售的泡沫。

支撑构件51可以充当舒适衬垫。在这种情况下，尽管支撑构件51可能吸收冲击中的部分能量，但与支撑构件51充当能量吸收层的情况相比，支撑构件51可能不会吸收冲击中大量的能量。支撑构件51可以包括软泡沫、毡或其他缓冲材料。

支撑构件51可以是实心的，因为支撑构件51可以包括连续或不间断的内部结构。可选地，支撑构件51可以包括至少一个中空部分。所述中空部分可以填充空气或其他任何合适的气体。

支撑构件51可以是刚性的，因为在使用者佩戴上头盔1和/或对头盔1冲击期间，支撑构件51基本上不会变形。支撑构件51可以包括多层，所述多层可以提供不同的功能。例如，支撑构件51可以包括支撑层、能量吸收层和舒适衬垫层中的一个或多个。如上所述，这些层中的每一层可以由合适的材料形成。

在附图所示的例子中，支撑构件51的横截面显示为矩形。然而，支撑构件51可以为任何这样的形状或横截面：允许低摩擦界面57形成在第一材料层52和第二材料层53之间。例如，支撑构件51可以成形为盘状或正方形。支撑构件51的边缘可以是倾斜的。

支撑构件51可以使用粘合剂或另一种永久附接方法永久附接到头盔1的表面。可选地，支撑构件51可以利用可拆卸附接方法(例如尼龙搭扣(Velcro)、机械卡扣或夹子中的一种或多种)附接到头盔的表面。第一材料层52和第二材料层53也可以使用粘合剂或另一种永久附接方法，或通过可拆卸方法(如尼龙搭扣)附接到所述头盔的表面。

可选地，支撑构件51可以不附接到头盔1的表面。在这种情况下，支撑构件51在由头盔1的表面和第一材料层52限定的空间内浮动或自由移动。低摩擦界面也可以形成在头盔1的表面和支撑构件51之间。

第一材料层52和第二材料层53中的至少一者可以由纺织品、布、织物和毡中的至少一种形成。这些层可以由纺织材料形成。第一材料层52和第二材料层53可以由同种材料形成或不同的材料形成。形成第一材料层52和第二材料层53中的每一者的材料可以具有由形成材料层的纤维的取向和/或纹理限定的纹路。

当使用者佩戴其中可能安装或包含衬垫50的头盔1时，第二材料层53可以通过所述衬垫的结构保持抵靠使用者的头部。在正常使用过程中，第二材料层53的外表面和使用者头部之间的摩擦力可以将头盔保持在适当的位置。在受到冲击期间，第二材料层53的外表面和使用者头部之间的摩擦力可以防止第二材料层53的外表面和使用者头部之间的相对运动。第一材料层52可以相对于第二材料层53水平移动。当第一材料层52或第二材料层53中的任何一者附接到衬垫50和/或所述头盔的其他部分时，所述材料层中的每一者可以是弹性的，以允许第一材料层52相对于第二材料层53水平运动。可以选择第一材料层52或第二材料层53中的一者或两者的弹性，以在第一材料层52和第二材料层53之间提供所期望的相对水平移动量。

低摩擦界面57可以设置在第一材料层52和第二材料层53的相对的表面之间。在这种情况下，低摩擦界面可以被配置成使得即使在承受使用中可能期望的负载时滑动接触仍是可能的。例如，在头盔背景下，可能期望在头盔佩戴者预期能够幸存的冲击的事件中保持滑动。例如，这可以通过在两个表面之间设置摩擦系数在0.001和0.3之间和/或低于0.15的界面来提供。

在形成低摩擦界面57的一个方法的示例中，第一材料层52和第二材料层53可以布置为使得第一材料层52和第二材料层53的纹路垂直。当纹路彼此成90度布置时，所述材料层的表面之间的相互作用可能导致摩擦系数比纹路彼此平行布置时更低。

一种用作第一材料层52和第二材料层53来形成低摩擦界面57的适合类型的材料为经编织物。例如，由85％的40旦尼尔的半消光尼龙和/或15％的140旦尼尔的氨纶组成的三梳经编织物可以用作第一材料层52和第二材料层53中的一者或两者。经编针织物可以由包括棉、羊毛、丝、人造丝、尼龙及其组合中的至少一种的材料制成。经编织物可以指平纹经编针织物(如尼龙、羊毛、人造丝、丝或棉)，所述平纹经编针织物是一种紧密编织的设计，纤维纵向延伸，同时采用线圈间纱线图案。紧密编织的设计可以是基本无弹性的。纱线可以垂直曲折，沿着一列或一行针织物。经编织物的一侧可以具有沿长度方向延伸的细罗纹，而另一侧具有沿横向延伸的罗纹。

经编织物可能看起来具有光亮面和较暗淡的另一面。当两片经编织物的光亮面面对面放置，并且将两片织物定向，使得每片织物的加工的机器方向设置为基本上垂直于另一片织物的加工的机器方向时，两片织物之间的界面表现出非常低的摩擦系数。机器方向可以定义为织物在制造时通过针织机向前移动的方向。机器定向可以定义为织物的纹路。对织物进行基本垂直的机器方向定向所产生的界面的摩擦系数低于织物片被定位使得机器方向基本平行的情况下的摩擦系数。因此，低摩擦界面57可以利用两个经编材料层形成，所述两个经编材料层如上所述设置为第一材料层52和第二材料层53。当使用者佩戴包括具有以这种方式形成的各层的衬垫50的头盔1时，在佩戴头盔1和/或在对头盔1和/或衬垫50的冲击过程中，各所述层可以滑出垂直关系。当各所述层没有彼此精确垂直定向时，低摩擦界面57可以保持。然而，定向越垂直，界面的摩擦系数可能越低。

可选地或附加地，可以在第一材料层52和第二材料层53之间设置另一材料层，以在所述另一材料层和第一材料层52和/或所述另一材料层和第二材料层53之间形成低摩擦界面57。例如，可以使用适合于形成所述中间层或滑动促进器4的任何如上所述得材料或技术。可选地或附加地，例如，低摩擦界面57可以通过利用减小两个材料层之间的摩擦的材料涂覆第一材料层52和第二材料层53的相对表面中的至少一个来设置。

衬垫50可以进一步包括第三材料层54，第三材料层54设置为覆盖支撑构件51的第二侧，其中所述第二侧与支撑构件51的第一侧相对。图7示出了包括第三材料层54的衬垫50的示例。衬垫50的未描述的任何特征可以被假设为与上述衬垫50的特征相同。第三材料层54可以由纺织品、布、织物和毡中的至少一种形成。第三材料层54可以由与第一材料层52和/或第二材料层53相同的材料形成，或者第三材料层54可以由不同的材料形成。

第三材料层54可以使用粘合剂或任何其他永久附接方法附接到头盔1的表面。可选地，第三材料层54可以通过诸如尼龙搭扣的可拆卸方法附接到头盔11的表面。头盔1可以包括第三材料层54。

第一材料层52的外围区域和/或第二材料层53的外围区域可以附接到第三材料层24。第一材料层52和/或第二材料层53附接到第三材料层54的区域可以是第一材料层52和/或第二材料层53的外围区域。第一材料层52可以在外围区域附接到第二材料层53。任何材料层的附接可以在支撑构件51的第二侧下进行。这种布置的一个示例如图8所示。以这种方式布置衬垫50可以简化衬垫50的制造。

材料层可以使用通常用于将织物层附接在一起的方法(例如缝合或粘合)来附接。材料层也可以通过使用塑料层将材料层热封或焊接在一起来附接。

支撑构件51可以附接到第三材料层54，或者支撑构件51可以在由第一材料层51和第三材料层54限定的袋或空间内自由移动。在支撑构件51从第三材料层54拆卸下的情况下，低摩擦界面可以布置在支撑构件51和第三材料层54之间，以使得支撑构件51能够相对于第三材料层54滑动。所述低摩擦界面可以以上述在所述第一材料层52和第二材料层53之间形成低摩擦界面57的任何方式来形成。布置在支撑构件51和第三材料层54之间的低摩擦界面可有助于能量的受控耗散，否则所述能量将如上所述作为转动能量传递到大脑。

衬垫50可以进一步包括衬垫层55，衬垫层55布置在支撑构件51和第一材料层52之间。图9示出了包括衬垫层55的衬垫的示例。衬垫层55可以附接到支撑构件51的第一侧和/或所述第一材料层52。在衬垫50安装在头盔1的内侧的情况下，当衬垫50压靠在使用者的头部时，衬垫层55可作为舒适衬垫，以通过压缩衬垫层55使包括衬垫50的头盔佩戴更舒适。

上述衬垫50可以安装至头盔1。衬垫50可以安装在所述头盔1的内侧或外侧上。头盔1可以包括至少一个硬层，并因此是刚性的。这种头盔的示例包括军用头盔或在建筑工地使用的防护头盔。可选地，头盔1可以仅包括软层，并因此是柔性的。这种头盔的例子包括参加如橄榄球、足球或拳击等运动时戴的保护帽，还包括争球头盔。

图10示出了根据本发明的头盔1的示例，其中衬垫50安装在头盔1的内侧。头盔1包括外壳2和安装在外壳2内侧的衬垫50。衬垫50可以安装在头盔1中，使得头盔1布置在衬垫50的支撑构件51的第二侧。这种布置可以导致第一材料层52和第二材料层53之间的低摩擦界面57布置在支撑构件51的相对于头盔1的另一侧。这种布置可以进一步导致低摩擦界面57布置在支撑构件51相对于外壳2的另一侧。衬垫50可以直接安装至外壳2，或者所述衬垫可以直接安装到布置在外壳2内侧的头盔1的另一层或部件上。例如，衬垫50可以附接在头盔1内的能量吸收层或衬里。

另一衬垫50可以安装至头盔1，其中该另一衬垫50可以与第一衬垫50分开布置。各衬垫50彼此分开布置可能意味着上述衬垫50的部件并未在各分开的衬垫50之间共享。各衬垫50是分开的，这意味着各衬垫不直接附接在一起。各衬垫50分开布置意味着形成各衬垫50之一的部件不与形成另一衬垫50的部件重叠。另一衬垫50可以安装至头盔1。当多个衬垫50安装在头盔1的内侧上时，各衬垫50可以布置和/或间隔遍及头盔1的内侧，以向头盔1的使用者提供舒适的贴合。各衬垫50可以以规则的间隔在头盔1的内侧隔开。

图11示出了根据本发明的头盔1的示例，其中衬垫50安装在头盔1的外侧。该示例中的头盔1不包括外壳2。例如，该示例中的头盔1包括能量吸收层或内壳3。然而，头盔1可以仅包括柔软或柔性层。在这种布置中，衬垫50可以设置为使得头盔1的内部处于衬垫50的支撑构件51的第二侧上。这种布置导致第一材料层52和第二材料层53之间的低摩擦界面57布置在支撑构件51的相对于头盔1的使用者头部的另一侧。这可以使头盔1在使用者的头部上感觉更安全，因为低摩擦界面57不像当低摩擦界面57布置在支撑构件51的与头部相同的一侧时那样靠近使用者的头部。这种布置可以导致低摩擦界面57安装在能量吸收层或所述内壳3的外侧(如果存在)上。多个衬垫50可以安装至头盔1。当多个衬垫50安装在头盔1的内侧上时，各衬垫50可以在所述头盔1的外侧上布置为和/或间隔，以从各种方向为头盔1的使用者提供冲击保护。多个衬垫50可以覆盖头盔1的大部分外表面。在头盔1包括衬垫50的情况下，头盔1可以基本上由多个衬垫形成，因为头盔1的大部分表面和/或主体由衬垫50形成。

衬垫50可以安装在头盔1外侧上的头盔1的例子包括用于诸如橄榄球和足球等运动的头盔或争球头盔。

如上所述的一种组装衬垫50以安装在头盔1内侧的方法包括布置第一材料层52以覆盖支撑构件51的第一侧，布置第二材料层53以覆盖第一材料层52，其中第一材料层52和第二材料层53之间设置低摩擦界面57，使得第一材料层52相对于第二材料层53能够滑动。上述组件可以按任何顺序组装。例如，在各层布置在支撑构件51的顶部上之前，第一材料层52可以附接到第二材料层53。衬垫50可以组装在头盔1内。例如，支撑构件51可以附接到头盔1的表面，并且其他材料层可以随后布置在支撑构件51的顶部上并附接到头盔1。可选地，衬垫50可以完全组装，且随后衬垫50可以安装至所述头盔。

当衬垫50包括第三材料层54时，第一材料层52和第二材料层53可以初始地附接到第三材料层54。支撑构件51和衬垫50的任何其他部件可以随后插入由第一材料层52和第三材料层54形成的袋中。可选地，支撑构件51可以附接到第三材料层54，并且第一材料层52和第二材料层53可以布置在支撑构件21上并附接到第三材料层54。

如上所述，衬垫50的部件可以使用合适的附接方法附接在一起，例如缝合、粘合或热封。所述方法可以可选地包括将上述衬垫50的任何其他部件结合到衬垫50中。

衬垫50可以在头盔1制造完成后安装至头盔1。可选地，衬垫50可以安装至头盔1的一层，且随后的层可以附接或沉积在该层上以形成头盔1。

衬垫50可以作为头盔制造过程的一部分形成。例如，复合片材可用于形成头盔1。所述复合片材可以是由多个材料层形成的片材。所述复合片材可以包括下列中至少一个：由合适形成第一材料层52的材料形成的层；由合适形成第二材料层53的材料形成的层；由合适形成支撑构件51的材料形成的层；以及由合适形成第三材料层54的材料形成的层。所述复合片材随后可以在模具下压制和/或加热以在所述片材中形成如上所述的多个衬垫50。在压制和/或加热形成衬垫50的材料层之前，形成复合片材的所述材料层不需要以任何方式连接。包括多个衬垫50的模制片材的部分可以被切割以产生衬垫50安装其上的头盔1。在本示例中，头盔1包括衬垫50。

Claims

1.一种用于安装至头盔的衬垫，所述衬垫包括：

支撑构件；

第一材料层，所述第一材料层布置成覆盖所述支撑构件的第一侧；以及

第二材料层，所述第二材料层布置成覆盖所述第一材料层；其中

在所述第一材料层和所述第二材料层之间布置低摩擦界面，以使得所述第一材料层能够相对于所述第二材料层滑动；

其中每一材料层由纺织品、布、织物和毡中的至少一种形成。

2.根据权利要求1所述的衬垫，其中，所述支撑构件是能量吸收层。

3.根据权利要求1或2所述的衬垫，其中，所述第一材料层和所述第二材料层被布置成使得所述第一材料层和第二材料层的纹路垂直。

4.根据权利要求1-3所述的衬垫，还包括第三材料层，所述第三材料层布置成覆盖所述支撑构件的第二侧，其中所述第二侧与所述支撑构件的第一侧相对；

其中所述第一材料层的外围区域附接至所述第三材料层。

5.根据权利要求1-3所述的衬垫，还包括第三材料层，所述第三材料层布置成覆盖所述支撑构件的第二侧，其中所述第二侧与所述支撑构件的第一侧相对；

其中所述第二材料层的外围区域附接至所述第三材料层。

6.根据权利要求4或5所述的衬垫，其中，所述第一材料层的外围区域和所述第二材料层的外围区域均附接至所述第三材料层。

7.根据权利要求1-6任一项所述的衬垫，还包括衬垫层，所述衬垫层布置在所述支撑构件和所述第一材料层之间。

8.根据权利要求1-7任一项所述的衬垫，其中，所述支撑构件是刚性的。

9.一种头盔，包括安装至所述头盔的根据权利要求1-8中任一项所述的第一衬垫。

10.根据权利要求9所述的头盔，其中，所述第一衬垫安装在所述头盔的内侧，使得所述头盔布置在所述支撑构件的第二侧上。

11.根据权利要求10所述的头盔，其中，所述头盔还包括外壳；并且

所述第一衬垫安装在所述外壳的内侧，使得所述外壳布置在所述支撑构件的第二侧上。

12.根据权利要求10或11所述的头盔，其中，所述头盔还包括安装在所述外壳内侧的能量吸收层；并且

所述第一衬垫安装在所述能量吸收层的内侧，使得所述能量吸收层被布置在所述支撑构件的第二侧上。

13.根据权利要求9所述的头盔，其中，所述第一衬垫布置成使得所述头盔的内部位于所述支撑构件的第二侧上。

14.根据权利要求13所述的头盔，还包括能量吸收层；并且

所述第一衬垫安装在所述能量吸收层的外侧，使得所述能量吸收层布置在所述支撑构件的第二侧上。

15.根据权利要求9-14任一项所述的头盔，还包括安装至所述头盔的根据权利要求1-8中任一项所述的第二衬垫；其中

所述第一衬垫与所述第二衬垫分开。

16.一种组装衬垫以安装至头盔的方法，所述方法包括：

布置第一材料层以覆盖支撑构件的第一侧；以及

布置第二材料层以覆盖所述第一材料层；其中

在所述第一材料层和所述第二材料层之间布置低摩擦界面，以使得所述第一材料层能够相对于所述第二材料层滑动。

17.一种制造头盔的方法，所述方法包括：

根据权利要求16所述的方法制造衬垫；以及

将组装好的衬垫安装至所述头盔。