CN115211631A - 用于头盔内空隙构建的工艺 - Google Patents

Abstract

用于头盔内空隙构建的工艺。本公开提供了一种制造头盔的方法，该头盔包括位于外壳和能量管理层之间的空腔。

Description

用于头盔内空隙构建的工艺

技术领域

本申请涉及一种头盔，其包括位于外壳和能量管理层之间的空腔，以及制造和使用该空腔的方法。

背景技术

防护头套和头盔已广泛应用于包括体育运动、竞技体育、建筑、采矿、军事防御等多个行业，以防止使用者的头部和大脑受损。头盔可防止硬物或尖锐物体直接接触使用者的头部，可以防止或减少对使用者的伤害和损伤。也可以通过头盔吸收、分散或以其他方式管理冲击的能量来防止或减少对使用者的伤害和损伤。

不同行业和不同应用使用了不同类型的头盔。除了为使用者的头部提供保护之外，一些头盔还可以包括保护或遮挡使用者其他脆弱部位的部件，例如为使用者的眼睛、耳朵和嘴巴等提供保护。这种保护可以包括遮阳板或护眼罩、隔音结构和护面罩或护面板等特征。头盔还可以包括增强头盔保护特征以外的特征，并且可以包括诸如麦克风、耳机、扬声器、摄像头、传感器、电源、微处理器、收发器或其他电子设备等特征。

目前，这些特征通常附在头盔的外部，这有一些缺点。首先，附件可能需要穿透头盔的外壳，这可能会导致薄弱区域。其次，附件可能会导致头盔不平衡，导致使用者疲劳和/或不适感加剧，这样可能会缩短头盔的佩戴时间。第三，附件设置于头盔的外部时可能相对脆弱，容易损坏。第四，设置在头盔外部的附件突出于头盔主体，可能会导致产生不理想支撑点和/或降低空气动力性能的形状。

因此，希望提供头盔，其特征可以设置于头盔外壳和内部能量管理层之间的空腔中，以及制造这种头盔的方法。

发明内容

本发明一个方面公开了一种在头盔中制备空腔的方法，该方法包括：

形成刚性片材，所述刚性片材具有在所述刚性片材的第一侧上的第一表面和在所述刚性片材的相对侧上的第二表面以及从所述第一表面延伸出去的凸缘，其中所述第一表面和所述凸缘提供了所述空腔的部分边界；

在所述刚性片材的所述第二表面涂覆包括泡沫组合物的层，以提供包括所述刚性片材和第一泡沫层的第一组件；

将所述第一组件设置于头盔主体的外壳中，其中，所述凸缘与所述外壳的内表面相接触，以将所述外壳的所述内表面分隔为第一部分和第二部分，所述凸缘、所述刚性片材的所述第一表面以及所述外壳的所述内表面的所述第一部分按照所需的形状形成所述空腔的空隙的边界；

于所述外壳的所述内表面的所述第二部分和所述第一组件的第一泡沫层上涂覆泡沫组合物的第二层，以提供在所述外壳与第一泡沫层及第二泡沫层之间具有空腔的头盔主体。

该方法的实施例包括以下内容，单独或以任意方式组合。

该方法中，所述空腔设置于所述头盔主体的一个区域内，所述区域对应于佩戴所述头盔的使用者的额头区域。

该方法中，所述刚性片材形成为弧形结构，其中所述第一表面是凸起的，所述第二表面是凹陷的，并且所述凸缘设置于所述刚性片材分隔所述第一表面和所述第二表面的边缘上，并沿凸起方向远离所述第一表面。

该方法还包括：在涂覆所述第一泡沫层之前，将至少一个第一附加部附接到所述刚性片材上。

该方法中，所述至少一个第一附加部包括眉扣。

该方法中，所述第一泡沫层涂覆于靠近所述刚性片材的所述第二表面的所述眉扣的表面。

该方法还包括：在涂覆所述第二泡沫层之前，在所述空隙中设置至少一个第二附加部。

该方法中，所述至少一个第二附加部包括用于遮阳板或护眼罩的枢轴机构。

该方法中，所述枢轴机构设置于所述头盔主体的区域中的所述空隙中，所述区域对应于佩戴所述头盔的使用者的靠近使用者颞部的区域。

该方法中，所述刚性片材包括聚碳酸酯。

该方法中，所述第一泡沫层的所述泡沫组合物和所述第二泡沫层的所述泡沫组合物分别包括发泡聚丙烯(EPP)、发泡聚苯乙烯(EPS)、发泡聚氨酯(EPU)或发泡聚苯乙烯聚乙烯混合体(EPO)。

该方法中，形成所述刚性片材包括真空成型、热成型或其组合。

该方法中，涂覆所述第一泡沫层或所述第二泡沫层包括模内成型。

另一个方面，本发明公开了一种头盔，其包括包括空腔的头盔主体，所述头盔主体包括：

外壳；

设置于所述外壳内的组件，包括：

刚性片材，所述刚性片材具有在所述刚性片材的第一侧上的第一表面和在所述刚性片材的相对侧上的第二表面以及从所述第一表面延伸出去的凸缘，其中所述第一表面和所述凸缘提供了所述空腔的部分边界；以及包括泡沫组合物的层，所述泡沫组合物涂覆于所述刚性片材的所述第二表面；

其中，所述凸缘与所述外壳的内表面接触，以将所述外壳的所述内表面分隔为第一部分和第二部分，所述凸缘、所述刚性片材的所述第一表面以及所述外壳的所述内表面的所述第一部分按照所需的形状形成所述空腔的空隙的边界；以及

涂覆于所述外壳的所述内表面的所述第二部分和所述组件的第一泡沫层上的泡沫组合物的第二层，以提供在所述外壳与第一泡沫层及第二泡沫层之间具有空腔的头盔主体。

该头盔的实施例包括以下内容，单独或以任意方式组合。

该头盔中，所述空腔设置于所述头盔主体的一个区域内，所述区域对应于佩戴所述头盔的使用者的额头区域。

该头盔中，所述刚性片材形成为弧形结构，其中所述第一表面是凸起的，所述第二表面是凹陷的，并且所述凸缘设置于所述刚性片材分隔所述第一表面和所述第二表面的边缘上，并沿凸起方向远离所述第一表面。

该头盔还包括：附接到所述组件的所述刚性片材上的至少一个第一附加部。

该头盔中，所述至少一个第一附加部包括眉扣。

该头盔中，所述第一泡沫层涂覆于靠近所述刚性片材所述第二表面的所述眉扣的表面。

该头盔还包括：至少一个设置于所述空腔中的第二附加部。

该头盔中，所述至少一个第二附加部包括用于遮阳板或护眼罩的枢轴机构。

该头盔中，所述枢轴机构设置于所述头盔主体的区域中的所述空腔中，所述区域对应于佩戴所述头盔的使用者的靠近使用者颞部的区域。

该头盔中，所述刚性片材包括聚碳酸酯。

该头盔中，所述第一泡沫层的所述泡沫组合物和所述第二泡沫层的所述泡沫组合物分别包括发泡聚丙烯(EPP)、发泡聚苯乙烯(EPS)、发泡聚氨酯(EPU)或发泡聚苯乙烯聚乙烯混合体(EPO)。

附图说明

图1示出了根据本公开主题一个示例性实施例的刚性聚碳酸酯片材，所述片材具有在片材第一侧上的第一表面和在片材相对侧上的第二表面以及从第一表面延伸出去的凸缘，第一表面限定了所需空腔几何形状的一部分。

图2示出了根据本公开主题一个示例性实施例的附接了附加部的图1的刚性片材。

图3示出了根据本公开主题一个示例性实施例的泡沫层，涂覆于图2的刚性片材和附加部，以形成子组件。

图4示出了根据本公开主题一个示例性实施例的至少一个第二附加部，设置于由图3中所示的子组件限定的空腔部分，以提供第二子组件。

图5A示出了根据本公开主题一个示例性实施例的位于外壳(该图中为透明外壳)内的第二子组件，在刚性片材和外壳之间产生了所需空腔形状的空隙。

图5B示出了根据本公开主题一个示例性实施例的具有位于外壳内的第二子组件的头盔的剖视图。

图5C示出了根据本公开主题一个示例性实施例的与图5A相同的视图，其中外壳是不透明的。

图6A示出了根据本公开主题一个示例性实施例的涂覆于外壳(该图中为透明外壳)内部一部分和第一泡沫层的第二泡沫能量管理层，将第二子组件限制在适当处。

图6B和6C示出了根据本公开主题一个示例性实施例的头盔的剖面图，该头盔具有涂覆于外壳内部一部分和第一泡沫层第二泡沫能量管理层，将第二子组件限制在适当处。

图6D示出了根据本公开主题一个示例性实施例的与图6A相同的视图，其中外壳是不透明的。

图7A和7B示出了根据本公开主题一个示例性实施例的头盔的视图，该头盔分别在储存(向上)位置和展开(向下)位置安装有防护罩。

图8A和8B示出了根据本公开主题一个示例性实施例的头盔的剖面图，该头盔分别在储存(向上)位置和展开(向下)位置安装有防护罩。

具体实施方式

本公开、其各方面和实施方式不限于特定的头盔或材料类型、或其他系统组件的示例、或本文所公开的方法。与头盔制造一致的本领域已知的许多附加部件、制造和组装过程被考虑用于本公开的特定实施方式。因此，例如，虽然公开了特定的实施方式，但是这种实施方式和实施部件可以包括本领域已知的用于这种系统和实施部件的任何部件、模型、类型、材料、版本、数量和/或类似之物，与预期操作相一致。

本文中的“示例性”、“示例”或其各种形式用于表示作为示例、实例或说明。本文中描述为“示例性”或“示例”的任何方面或设计，并非一定理解为优于或有利于其他方面或设计。此外，提供示例仅出于清楚和理解的目的，并不意味着以任何方式限制或约束本公开主题或本公开的相关部分。应该理解的是，尽管可以提出无数不同范围的附加或替代的示例，但是为了简洁起见，这些已经省略。

虽然本公开包括许多不同形式的实施例，但在附图中示出并将在本文中详细描述的是特定的实施例，且应理解，本公开应视为对所公开方法和系统的原理的示范，而非将所公开概念的广义方面限制在所示的实施例中。

除非另有明确说明，本文使用的术语“内在的”、“内部的”和“在……内部”表示朝向头盔部分的相对位置，该相对位置更靠近或将更靠近佩戴者的头部。除非另有明确说明，本文使用的术语“外在的”、“外面的”和“外部的”表示朝向头盔部分的相对位置，该相对位置更靠近或将更靠近头盔外部，远离或将远离佩戴者的头部。同样的，如“前面”、“向前”、“后面”、“向后”、“侧面”、“右”、“左”、“底部”、“下部”、“顶部”、“上部”、“凸起”、“额头”、“头冠”等术语是指头盔的各部分或其中的机构，相对于头盔使用者佩戴的头盔而言。

本公开提供了一种设备、装置、系统和方法，用于提供头盔或保护性头部装备，包括外壳和内部能量吸收层，如泡沫，可用于自行车运动员、橄榄球运动员、曲棍球运动员、棒球运动员、长曲棍球运动员、马球运动员、登山运动员、汽车赛车手、摩托车手、越野摩托车手、滑雪运动员、滑雪板运动员或其他雪地或水上运动员、跳伞运动员或任何其他运动的运动员。其他行业也使用防护头盔，因此受雇于其他行业和工作的个人，如建筑工人、士兵、消防员、飞行员或工作和活动类型，也可以使用或需要安全头盔，其中也可以应用类似的技术和方法。上面列出的每种运动、职业或活动都可以使用头盔，该头盔包括单次或多次冲击等级的保护材料基座，该基座通常(但并非总是)在外部由装饰罩覆盖，并在内部的至少部分包括舒适材料，通常采用舒适垫的形式。

一般来说，防护头盔，如上面列出的防护头盔，可以包括外壳和内部能量吸收或能量管理材料。方便起见，防护头盔一般可分为模内头盔和硬壳头盔。模内头盔可以包括一层或一层以上，包括薄外壳、能量吸收层或防撞衬垫、以及舒适衬垫或贴合衬垫。硬壳头盔可以包括硬壳、防撞衬垫和舒适衬垫。硬外壳可以通过注塑成型形成，可以包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料或其他类似或合适的材料。硬壳头盔的外壳通常做得足够硬，以抵御冲击和刺穿，并满足相关的安全测试标准，同时具有足够的弹性，在冲击过程中轻微变形，通过变形吸收能量，从而有助于能量管理。硬壳头盔可用作溜冰头盔、摩托车头盔、雪地和水上运动头盔、足球头盔、击球头盔、接球手头盔、曲棍球头盔，并可用于小轮车骑行和比赛。尽管本公开中提出的各方面和实施方式侧重于包括硬壳头盔或包括外壳的头盔的实施例，但是本公开也涉及并适用于可以有利地应用本文讨论的原理和特征的其他头盔、应用和实施例。这样，凡是使用传统头盔的地方都可以使用本文所公开的包含空腔的头盔，以利用本文所述的额外益处。

图1至图8B示出了用于在头盔中制备空腔的方法或过程的示例性实施例。这些图示出了存在于该过程的每个步骤中的部件，一般从相同的角度来看，就像观察者正在从前面观察根据该过程制备的头盔的内部。在这些实施例中，空腔被配置为位于头盔的额头(前额)和颞部区域(颞区)中，但并不限于此。通过本文所公开的方法，可以在头盔的任何位置配置空腔。通过这种方法制备的头盔中空腔的附加或替代位置可以包括一个或两个颞部区域、一个或两个耳部区域、一个或两个侧面、额头、头冠或头盔的后部，单独或以任意方式组合。在其他实施例中，包括下巴护杆的头盔(“封闭面板”头盔)可以附加或替代地包括在佩戴头盔时设置于使用者嘴部附近的空腔。

在头盔中制备空腔的方法包括，作为第一步，形成刚性片材，该刚性片材具有在片材的第一侧上的第一表面和在片材的相对侧上的第二表面以及从第一表面延伸出去的凸缘，其中第一表面和凸缘提供了空腔的部分边界，如下文进一步所述。图1示出了在此步骤中形成的刚性片材100的一个示例性实施例。刚性片材100具有在片材第一侧上的第一表面101、在片材的相对侧上的第二表面102、以及从第一表面延伸出去的凸缘103。刚性片材被配置为设置于头盔主体的外壳内，如下文更详细描述。

如本文所使用的，术语“刚性”是指在制备本文所述的带有空腔的头盔的方法中，不易弯曲、拉伸、扭曲或其他变形的具有足够硬度的材料。刚性片材可以包括塑料，包括聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、乙烯基腈(VN)，以及树脂、纤维、玻璃纤维、碳纤维、凯夫拉纤维(Kevlar)或其他合适的材料。优选地，刚性片材包括聚碳酸酯。刚性片材可以冲压、注塑成型、真空成型、热成型或通过其他合适的工艺形成。优选地，刚性片材通过真空成型、热成型或其组合来形成。刚性片材的厚度可以是0.5至1mm。

图1示出了用于方法实施例的刚性片材100，其中空腔设置于头盔主体的一个区域内，该区域对应于佩戴头盔的使用者的额头区域。在本实施例中，刚性片材100形成为弧形结构，其中第一表面101是凸起的，第二表面102是凹陷的，并且凸缘103设置于刚性片材100分隔第一表面101和第二表面102的边缘上，并沿凸起方向远离第一表面101。

可选地，该方法还可以包括将至少一个第一附加部附接到刚性片材上。图2示出了根据本公开主题一个示例性实施例的附接了附加部的图1的刚性片材。在该实施例中，眉扣201附接到刚性片材100上。眉扣201被配置为在佩戴头盔的使用者的眼睛上方的额头区域提供组装头盔的下边缘。眉扣通常被配置为弧形结构的材料条带，如尼龙或聚甲醛

如图2所示，眉扣201包括眉扣凹面上的凸缘202，该凸缘在组装时被配置为面对头盔的内部。所示的凸缘202是有孔型的，具有第一排穿孔202a和第二排穿孔202b，由窄条分隔。如下文所述，凸缘被配置为便于将涂覆的泡沫层附接接到眉扣上。眉扣可以通过片材100和眉扣201的几何构造来固定住。可选地，附加部可以通过摩擦，机械手段如槽、法兰、夹板、切口和/或突片，紧固件如夹子或螺钉、卡扣、铆钉、拱形环或钩环紧固件，或其他互锁表面、功能或部分，或粘合剂如永久性粘合剂、压敏粘合剂(PSA)、泡沫芯粘合剂、胶带或双面胶来固定。

然后，该方法包括在刚性片材的第二表面涂覆包括泡沫组合物的层，以提供由刚性片材和第一泡沫层组成的第一组件。图3示出了根据本公开主题一个示例性实施例的泡沫层301，涂覆于图2的刚性片材100和眉扣201，以形成子组件。泡沫层301涂覆于第二表面102和凸缘103的邻接表面上。如图3所示，泡沫层301覆盖了凸缘202的第一排穿孔202a(未示出，与图2相比)，而使第二排穿孔202b暴露在外。第一排穿孔202a嵌入泡沫层301中，从而将其固定住。泡沫层301可以由一层或多层由泡沫制成的能量吸收材料或其他合适的能量吸收材料或防撞衬垫形成，以吸收、偏转或以其他方式管理能量，并有助于能量管理，以便在冲击时保护佩戴者。泡沫层301可以包括但不限于发泡聚丙烯(EPP)、发泡聚苯乙烯(EPS)、发泡聚氨酯(EPU)、或发泡聚苯乙烯聚乙烯混合体(EPO)、乙烯基腈(VN)、或其他可控制吸收的合适材料，或通过弯曲、屈曲、压碎或破裂来偏转冲击的能量。除了有助于能量管理外，泡沫层301还使刚性片材100膨松起来，有助于在过程的后续步骤中限制其变形。优选地，泡沫层301包括EPP、EPS、EPU或EPO；特别是EPS。泡沫层优选地通过在刚性片材100的第二表面102和靠近第二表面102并被配置为提供泡沫层301所需形状的模具部件之间的空隙中进行模塑而应用于刚性片材。优选地，泡沫层301的形状相对于通过所公开方法制造的头盔的内部来说基本上是凹陷的，并且与刚性片材100的第二表面102紧密贴合。优选地，泡沫层301具有基本均匀的厚度，例如约5至8mm，如约6mm。优选地，模内泡沫层301对刚性片材100和头盔内部有一定的粘附力。

可选地，该方法可进一步包括在由刚性片材100的第一表面101和凸缘103部分限定的空隙或体积中设置至少一个第二附加部。图4示出了根据本公开主题一个示例性实施例的至少一个第二附加部，至少一个第二附加部设置于由图3所示的子组件限定的空腔部分，以提供第二子组件。至少一个第二附加部可以通过片材100和附加部的互补几何构造来固定位置。可选地，附加部可以通过摩擦，机械手段如槽、法兰、夹板、切口和/或突片，紧固件如夹子或螺钉、卡扣、铆钉、拱形环或钩环紧固件，或其他互锁表面、功能或部分，或粘合剂如永久性粘合剂、压敏粘合剂(PSA)、泡沫芯粘合剂、胶带或双面胶来固定。

在所示实施例中，至少一个第二附加部包括用于遮阳板或护眼罩的枢轴机构401a和401b。如图4所示，枢轴机构被设置于头盔主体的一个区域的空隙中，该区域对应于或接近于佩戴头盔的使用者的颞部区域。枢轴机构提供了将遮阳板或护眼罩在第一位置和第二位置之间枢转的能力，在第一位置，遮阳板或护眼罩被储存在头盔的空腔中，在第二位置，遮阳板或护眼罩被展开以保护或遮挡头盔使用者的眼睛。枢轴机构401a可以包括大体上是三角形的第一构件402a和较小的大体上是三角形的第二构件403a，通过枢轴点404a可旋转地与构件402a接合。构件402a上的凸缘405a的外表面被配置为与刚性片材100的凸缘103的内表面相啮合，以便于枢轴机构在空隙中的正确定位。凸缘405a还具有限位作用，以便将构件403a的旋转限制在第一位置和第二位置之间。遮阳板或护眼罩(未显示)可以通过与互补形状的附接构件的连接区域406a接合，而可释放地附接到构件403a上。构件403a在图4中的第一位置处示出，从而附接的遮阳板或护眼罩存储在空腔内，该空腔至少部分由刚性片材100的第一表面101和凸缘103所限定。枢轴机构401b的配置与此类似，其中构件402b和403b是构件402a和403a的镜像。

然后，该方法包括将如图1至图4中制备的组件400设置于头盔主体的外壳中，其中，凸缘与外壳的内表面接触，以将外壳的内表面分隔为第一部分和第二部分，凸缘、刚性片材的第一表面以及外壳的内表面的第一部分形成空腔所需形状的空隙的边界，如图5A至5C所示。

外壳501可以由柔性、半柔性或刚性材料制成，可以包括塑料，包括聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、乙烯基腈(VN)，以及树脂、纤维、玻璃纤维、碳纤维、凯夫拉纤维或其他合适的材料。外壳501可通过冲压、模压、注塑、真空成形或通过其他合适的工艺成形。外壳501还可以提供光滑的空气动力学表面、装饰性表面、或两者，以提高性能、改善美感、或两者兼有。作为非限制性的示例，外壳501可以是通过注塑成型形成的ABS。

外壳501还可以包括多个铆钉、螺钉或其他紧固装置520，这些装置可以由金属、塑料或其他合适的材料制成，可以附接到外壳501上，用于将带子固定到头盔500上，用于将头盔500安全且可释放地连接到佩戴头盔500的使用者的头部。铆钉520可置于外壳501的各部分中，包括靠近使用者的耳朵、在太阳穴和/或领口突片中。例如，太阳穴突片和领口突片可以是位于外壳501的外边缘的部分，与使用者的耳凹或耳孔相邻。

一个或多个通风孔530可以形成为穿过头盔500的开口或空隙，包括穿过外壳501，以增加通过头盔的通风和气流。在所示的实施例中，通风孔530包括狭缝，通过衬垫601(见后续图)和外壳501与头盔500的外部进行流体交流。该实施例不是限制性的，也可以采用其他数量和位置的通风孔。

虽然为了方便起见，外壳501在本公开中被称为“外”壳，但术语“外”是用来描述当使用者佩戴头盔500时，外壳501相对于刚性片材100和使用者的头部的相对位置。由于外壳501可以但不需要是头盔500的最外层，因此可以在外壳501的外部形成附加的层、衬垫、盖子或壳体。

该组件400可以设置于外壳501内部，使得凸缘103和泡沫层301基本上沿其整个长度与外壳501的内表面接触，从而限定边界505，将外壳的内表面分成第一部分510和第二部分511两部分。

在一些实施例中，组件400可以在通过本身形状固定和/或通过与外壳501的摩擦来固定。在一些实施例中，组件400和/或外壳501上的互补定位特征，如槽、孔、凹陷、凸起、突片、凸缘等，可以便于在外壳501内设置组件400。在一些实施例中，在随后的泡沫层涂覆过程中，组件400可以通过夹子、夹具和/或模具暂时固定在外壳501内，如下文所述。

在图5A-5C所示的实施例中，第一部分510通常设置在头盔500的额头和颞部区域。第一表面101、凸缘103、眉扣201和第一部分510限定了头盔500中空隙或空腔的边界(图5C中示出为阴影)。第二部分511通常设置在外壳501的冠部、侧面和背面区域。如上所述，该设置并非限制性的，部分510和511可以设置在外壳501上的任何位置，使得第一部分510与表面101和凸缘103结合起来限定了头盔500中空隙的部分边界，第二部分511限定了头盔500中不包括空隙的区域。

在图中所示的实施例中，外壳501描述为整体的外壳，但不限于此。在其他实施例中，外壳可以包括至少一个靠近空隙的切口或开口。在这样的实施例中，切口或开口可以配置有面板，覆盖空隙但可以至少部分地可释放，从而可以接触空隙中的组件。例如，面板可以铰接于开口的一部分，可释放地扣合在开口中，和/或用紧固件如夹子、螺钉、卡扣、铆钉、拱形环或钩环紧固件等可拆卸地固定在开口中。

图6A示出了涂覆于外壳(该图中为透明外壳)内部一部分511和第一泡沫层301的第二泡沫能量管理层601，将第二子组件400限制在适当处。

图6B和6C示出了头盔的剖面图，其第二泡沫能量管理层601涂覆于外壳(该图中为透明外壳)内部一部分511和第一泡沫层，将第二子组件400限制在适当处。

图6D示出了与图6A相同的视图，其中外壳是不透明的。

泡沫层601可以由一层或多层由泡沫制成的能量吸收材料或其他合适的能量吸收材料或防撞衬垫形成，以吸收、偏转或以其他方式管理能量，并有助于能量管理，以便在冲击时保护佩戴者。泡沫层601可以包括但不限于发泡聚丙烯(EPP)、发泡聚苯乙烯(EPS)、发泡聚氨酯(EPU)、或发泡聚苯乙烯聚乙烯混合体(EPO)、乙烯基腈(VN)、或其他可控制吸收的合适材料，或通过弯曲、屈曲、压碎或破裂来偏转冲击的能量。优选地，泡沫层601包括EPP、EPS、EPU或EPO；特别是EPS或EPP，或更特别是EPS。泡沫层601的组成可以与泡沫层601的组成相同或不同。

为方便起见，泡沫层601被称为设置于“内部”或在外壳501内部的位置，且位于更靠近使用者头部的位置。然而，由于泡沫层601可以但不需要是头盔500的最内层，因此可以在泡沫层601的内部额外设置附加的层、衬垫、盖子或填充物。

泡沫层601优选地通过在空隙中注塑并使用靠近外壳101内部的模具部件来涂覆在外壳101内部，该空隙由外壳101的内表面和泡沫层301限定，该模具用于使泡沫层601形成所需的形状。泡沫层601可以形成任何所需的形状，包括在区域511的至少一部分中与外壳501内表面的轮廓接触并匹配的外表面以及与使用者头部的轮廓接触并匹配的内表面。泡沫层601可以对外壳有一些粘附力，但可以主要通过外壳501和泡沫层601的几何构造来固定。

泡沫层601包括头盔500的能量管理衬垫的至少一部分。在图6A至6D所示的实施例中，为了简单说明，泡沫层601示出为整体泡沫单层，在与头盔的侧面、冠部和背面相对应的区域511覆盖外壳501内表面的大部分。然而，并不限于此。

在一些实施例中，能量管理衬垫可以包括多个部件。在这样的实施例中，泡沫层601与区域511的第一部分相邻设置，靠近泡沫层301，而不靠近区域511的第二部分，该部分可包括头盔500的侧面、冠部或背面的部分等。

例如，头盔500的能量管理层使用多个部件，也可以使泡沫衬垫601包括多种密度的泡沫或能量管理材料，或者使泡沫衬垫601是多密度的。例如，衬垫601的一个区段可以包括第一密度的第一或外层、叠层或分层，置于最靠近外壳501处，以及第二密度的第二或内层、叠层或分层，置于比第一层更靠近使用者头部且更远离外壳501处。第一层的密度可以大于或小于第二层的密度。或者，泡沫衬垫601的不同单件或片段可以包括与其他单件不同的单一密度，以形成多密度衬垫的替代实施例。

泡沫衬垫601的全部或部分可以通过以下方式附接到外壳501上，即泡沫衬垫601的部分可从外壳501上拆下，并置于外壳501内部，作为无胶组装的一部分。如本文所使用的，无胶组装可以指，泡沫衬垫601的全部或整体、或少于全部泡沫衬垫601的部分，可以附接到外壳501上，而无需胶水、化学附着或粘合、粘合剂、永久性粘合剂、压敏粘合剂(PSA)、泡沫芯粘合剂、胶带、双面胶、安装泡沫粘合剂或其他类似附件，为方便起见，下文将其统称为粘合剂。如果可选地使用粘合剂，则其可以设置在沿着外壳501内表面的任何位置，包括沿着或靠近外壳501的下边缘。

在一些实施例中，可以使用粘合剂将泡沫衬垫601间接地连接到外壳501上，例如通过使用粘合剂将钩环紧固件、夹子、夹板、切口、突片、卡扣、铆钉、拱形环或其他合适的机械紧固件附接到外壳501和泡沫衬垫601。这样，泡沫衬垫601或其部分可以可释放地连接到外壳501上，并且由于粘合剂没有直接附接到泡沫衬垫601或外壳501上，所以可以很容易地从外壳501上移除。然而，在一些实施例中，泡沫衬垫601也可以连接到外壳501上而无需钩环紧固件或其他类似的化学或机械连接，而是仅依靠泡沫衬垫601的锁定件与设置在外壳501内表面的锁定机构之间的连接或接口。在某些情况下，头盔500可以保持泡沫衬垫601与外壳501的连接，依靠泡沫衬垫601的锁定件和外壳501的锁定机构之间的连接或接口，以及外壳501的下边缘的弧形或固定几何形状来实现，该弧形或固定几何形状例如是太阳穴突片或领口突片的向内曲线，或外壳501的其他类似曲线或保持结构。

通过将泡沫衬垫601形成为多个不同件，如侧边件、顶部件和锁定件中的一个或多个，相比传统的单体或单片式防护头盔，使用泡沫衬垫601可以使得设计更加灵活。通过形成不同形状、几何形式和方向组成的泡沫衬垫601，可以使得设计更加灵活，而这些形状、几何形式和方向是单体衬垫难以实现的。单体衬垫的形状、几何形式和方向的制约因素包括，将泡沫或能量吸收材料注入模具的制约因素，从模具中取出成型的泡沫或能量吸收材料的制约因素，以及从模板或标准坯料(如能量吸收材料块)中加工或取出单体衬垫的制约因素。例如，对泡沫衬垫601使用多个互锁的主体件，可以实现难以或无法从单件式模具中取出或拉出的头盔的形状、几何形式和方向。作为非限制性的示例，对于头盔500的头盔形状，更灵活的设计可以包括一个头盔，具有与使用者头部枕骨区域或枕骨曲线相匹配的曲率或轮廓。此外，由于形成泡沫衬垫601可以简化能量吸收材料的组装，如在EPS压机上的组装，因此可以使得设计更加灵活。

多层泡沫衬垫601可以包括两层或更多层，包括三层、四层、或任意数量的层。作为非限制性的示例，多层衬垫可以包括三层：外层、中间层和内层。也可以包括其他附加层，如设置在多层衬垫601内部并与内层相邻的舒适衬垫层。

此外，由于使用多个衬垫层，可以在多个衬垫层的接口处形成边界，也有助于偏转能量，并在各种条件下有利地管理能量耗散，包括低能量冲击、中能量冲击和高能量冲击。在一些实施例中，多层泡沫衬垫601可形成有一个或多个槽、间隔、通道或凹槽，可以在多层泡沫衬垫601与填充或占据槽的空气或其他材料之间的接口处提供或形成边界条件。槽所形成的边界条件有助于偏转能量，以及改变能量在头盔中的传播，从而在各种冲击条件下有利地管理能量耗散。

以下段落将对多层泡沫衬垫601的一个非限制性示例进行描述，涉及到外层、中间层和内层。尽管下文将外层描述为适于高能量冲击，将中间层描述为适于低能量冲击，而将内层描述为适于中能量冲击，但是在其他实施例中，各层的顺序或位置可以改变。例如，外层也可以适于低能量以及中能量的冲击。此外，中间层可以适于高能量冲击，也可以适于中能量冲击。同样，内层也可以适于高能量冲击和低能量冲击。另外，一个以上的层可以用于相同或相似类型的能量管理。例如，两层多层衬垫601可以适用于相同级别的能量管理，如高能量冲击、中能量冲击或低能量冲击。

根据一种可能的设置，外层可以形成为高能量管理材料，并且可以包括一种比多层泡沫衬垫601内部的其他层更坚硬、更密集或两者都有的材料。外层的材料可以包括EPS、EPP、乙烯基腈(VN)或其他合适的材料。在一个实施例中，外层可以包括密度在约30-90克/升(g/L)、或约40-70克/升(g/L)、或约50-60g/L范围内的材料。或者，外层可以包括密度在大约20-50g/L范围内的材料。通过使用密度大于其他层(包括中间层和内层)的材料形成外层，密度更大的外层可以在距离使用者头部更远的同时承受高能量冲击。这样，密度或能量更低的材料将被设置为更靠近使用者的头部，并在冲击时对于使用者的头部来说更加柔软、服帖和包容。在一个实施例中，外层的厚度可以在约5-25mm、或约10-20mm、或约15mm、或约10-15mm范围内。

中间层可以设置于或夹在外层和内层之间。当形成为低能量管理层时，中间层可以由EPO、聚酯、聚氨酯、D3o(一种稀释的非牛顿流体，包括能量吸收材料，所述能量吸收材料由闭孔聚氨酯泡沫复合材料和聚硼二甲硅氧烷等几种添加剂组成)、

(开孔微孔聚氨酯泡沫)、气囊、氦气、舒适衬垫材料或其他合适的材料形成。中间层的密度可以在约5-30g/L、约10-20g/L或约15g/L范围内。中间层的厚度可以小于内层和外层的厚度(分别地和总体地)。在一个实施例中，中间层的厚度可以在约3-9mm、或约5-7mm、或约6mm、或约4mm范围内。

内层可以形成为中型能量或中间能量管理材料，并且可以包括比其他层(包括外层)的材料更软、密度更小或两者兼有的材料。例如，内层可以由能量吸收材料制成，如EPS、EPP、VN或其他合适的材料。在一个实施例中，内层可以由密度在约20-40g/L、约25-35g/L或约30g/L范围内的EPS制成。或者，内层可以由密度约为30-50g/L、或约35-45g/L、或约20-40g/L、或约40g/L的EPP制成。或者，内层可以包括密度在约20-50g/L范围内的材料。形成由上述范围内的密度组成的内层，作为多层衬垫的一部分，在中能冲击测试中比传统头盔和不具有内层或中能衬垫的头盔具有更好的性能。通过形成密度小于外层且密度大于中间层的内层，作为多层衬垫的一部分，内层可以有利地管理低能量冲击。在一个实施例中，内层的厚度可以在约5-25mm、10-20mm或约10-15mm的范围内。

可以添加附加部来完成根据本公开内容制备的头盔。在本文所示的实施例中，空隙被配置为接收和存储护眼罩或遮阳板。图7A和7B示出了头盔的视图，该头盔分别在储存(向上)位置和展开(向下)位置安装有防护罩。

如图7A和7B所示，可以将附加的泡沫能量管理部件添加到头盔500中。泡沫衬垫602可以设置在佩戴头盔时头盔靠近使用者耳朵的区域中。泡沫衬垫602可以在头盔内部成型，也可以在头盔外部成型，然后再安装。泡沫衬垫601上的延伸部601a(见图6A、6B和6D)提供了啮合面或锁定机构，将泡沫衬垫602固定到位。

泡沫衬垫602的全部或部分可以通过以下方式附接到外壳501上，即泡沫衬垫602的部分可从外壳501上拆下，并置于外壳501内部，作为无胶组装的一部分。如本文所使用的，无胶组装可以指，泡沫衬垫602的全部或整体、或少于全部泡沫衬垫602的部分，可以附接到外壳501上，而无需胶水、化学附着或粘合、粘合剂、永久性粘合剂、压敏粘合剂(PSA)、泡沫芯粘合剂、胶带、双面胶、安装泡沫粘合剂或其他类似附件，为方便起见，下文将其统称为粘合剂。如果可选地使用粘合剂，则其可以设置在沿着外壳501内表面的任何位置，包括沿着或靠近外壳501的下边缘。

在一些实施例中，可以使用粘合剂将泡沫衬垫602间接地连接到外壳501上，例如通过使用粘合剂将钩环紧固件、夹子、夹板、切口、突片、卡扣、铆钉、拱形环或其他合适的机械紧固件附接到外壳501和泡沫衬垫602。这样，泡沫衬垫602或其部分可以可释放地连接到外壳501上，并且由于粘合剂没有直接附接到泡沫衬垫601或外壳501上，所以可以很容易地从外壳501上移除。然而，在一些实施例中，泡沫衬垫602也可以连接到外壳501上而无需钩环紧固件或其他类似的化学或机械连接，而是仅依靠泡沫衬垫602的锁定件和/或设置在外壳501内表面的锁定机构或泡沫衬垫601如601a之间的连接或接口。

同样地，头盔500上可以安装护颈垫603。

图7A示出了在“向上”位置与枢轴机构401a和401b啮合的防护罩700a，其中防护罩700a储存在头盔500的空隙510内。

图7B示出了与枢轴机构401a和401b啮合并在“向下”位置从空隙510中展开的防护罩700b，其中在佩戴头盔时，防护罩700b设置于使用者眼睛的前面。

图8A示出了头盔500的剖视图，防护罩700a在“向上”位置与枢轴机构401a和401b啮合，其中防护罩700a储存在头盔500的空隙510内。在图示的实施例中，通风通道604将气流从头盔的额头区域引向头盔500后部的通风孔530，但不限于此。

图8B示出了头盔500的剖视图，其中防护罩700b与枢轴机构401a和401b啮合，并在“向下”位置从空隙510中展开，其中在佩戴头盔时，防护罩700b设置于使用者眼睛的前面。

头盔500的一个非限制性的示例可以包括可选的舒适垫子、舒适衬垫或贴合衬垫。舒适衬垫可以设置在衬垫601为使用者的头部形成的空间内，也可以与衬垫601的内表面相邻设置，并与之接触。舒适衬垫可以由纺织品、塑料、泡沫、聚酯、尼龙或其他合适的材料制成。舒适衬垫可以由一个或多个材料垫组成，可以连接在一起，也可以形成独立的部件，可以与头盔500连接。舒适衬垫可以使用粘合剂、永久性粘合剂、PSA、泡沫芯粘合剂、胶带、双面胶、安装泡沫粘合剂、紧固件、夹子、夹板、切口、突片、卡扣、铆钉、拱形环或钩环紧固件，或其他互锁表面、功能或部分，可释放地或永久地附接到头盔500上，例如附接到衬垫601上。这样，舒适衬垫可以为头盔500的佩戴者提供缓冲和改善配合。

前面的描述提供了用于在头盔中制备空腔的方法或过程的示例性实施例，其中空腔被配置为位于头盔的额头(前额)和颞部区域，用于储存护眼罩或遮阳板，但并不限于此，空腔可以位于头盔的任何部分。通过这种方法制备的头盔中空腔的附加或替代位置可以包括一个或两个颞部区域、一个或两个耳部区域、一个或两个侧面、额头、头顶、头冠或头盔的后部，单独或以任意方式组合。

在示例性实施例中，头盔侧面和/或顶部的一个或两个空腔可以被配置为包含摄像头或其他光学设备。除遮阳板外或替代遮阳板，平视显示器可以存放在头盔额头区域的空腔中，并从该空腔中展开。靠近耳部区域的空腔可以包含耳机、扬声器、或隔音结构或材料。头盔中一个或多个位置处的空腔可以被配置为包含电子器件，如处理器、收发器、电池等电源，以实现网络和无线连接并控制头盔的其他配件。

在实施例中，包括下巴护杆的头盔(“全脸”头盔)可以附加或替代地包括在佩戴头盔以容纳例如麦克风时设置于使用者嘴部附近的空腔。

在上述示例、实施例和实施方式中，本领域的普通技术人员应该理解，其他的头盔和制造设备以及示例可以结合或替换已提供的那些，因为几乎任何与方法、系统或实施方式的预期操作一致的部件都可以加以利用。因此，例如，尽管可以公开特定的部件示例，但是这些部件可以由任何形状、尺寸、样式、类型、型号、版本、等级、计量、浓度、材料、重量、数量和/或类似之物组成，而与预期的实施目的、方法和/或系统相一致。在上文提及头盔的特定实施例之处，显而易见的是，在不脱离其精神的情况下，可以进行多项修改，这些实施例和实施方式也可以应用于其他装备和设备技术。因此，本公开主题旨在包含属于本公开的精神和范围内的、本领域普通技术人员的知识范围内的所有此类变更、修改和变化。因此，目前公开的实施例在所有方面都应被视为是说明性的而非限制性的。

Claims (24)

1.一种在头盔中制备空腔的方法，所述方法包括：

形成刚性片材，所述刚性片材具有在所述刚性片材的第一侧上的第一表面和在所述刚性片材的相对侧上的第二表面以及从所述第一表面延伸出的凸缘，其中所述第一表面和所述凸缘提供了所述空腔的部分边界；

将包括泡沫组合物的层涂覆到所述刚性片材的所述第二表面，以提供包括所述刚性片材和第一泡沫层的第一组件；

将所述第一组件设置于头盔主体的外壳中，其中所述凸缘与所述外壳的内表面接触，以将所述外壳的所述内表面分隔为第一部分和第二部分，所述凸缘、所述刚性片材的所述第一表面以及所述外壳的所述内表面的所述第一部分按照所需的形状形成所述空腔的空隙的边界；

将泡沫组合物的第二层涂覆到所述外壳的所述内表面的所述第二部分和所述第一组件的第一泡沫层上，以提供在所述外壳与第一泡沫层及第二泡沫层之间具有空腔的头盔主体。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述空腔设置于所述头盔主体的一区域内，所述区域对应于佩戴所述头盔的使用者的额头区域。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述刚性片材形成为弧形结构，其中所述第一表面是凸起的，所述第二表面是凹陷的，并且所述凸缘设置于所述刚性片材分隔所述第一表面和所述第二表面的边缘上，并沿凸起方向远离所述第一表面。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：在涂覆所述第一泡沫层之前，将至少一个第一附加部附接到所述刚性片材上。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述至少一个第一附加部包括眉扣。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一泡沫层涂覆于靠近所述刚性片材的所述第二表面的所述眉扣的表面。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：在涂覆所述第二泡沫层之前，在所述空隙中设置至少一个第二附加部。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个第二附加部包括用于遮阳板或护眼罩的一个或多个枢轴机构。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述一个或多个枢轴机构设置于所述头盔主体的区域中的所述空隙中，所述区域对应于佩戴所述头盔的使用者的靠近使用者颞部的区域。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述刚性片材包括聚碳酸酯。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一泡沫层的所述泡沫组合物和所述第二泡沫层的所述泡沫组合物分别包括：发泡聚丙烯(EPP)、发泡聚苯乙烯(EPS)、发泡聚氨酯(EPU)或发泡聚苯乙烯聚乙烯混合体(EPO)。

12.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述刚性片材包括真空成型、热成型或其组合。

13.根据权利要求1所述的方法，其中涂覆所述第一泡沫层或所述第二泡沫层包括模内成型。

14.一种头盔，其包括包括空腔的头盔主体，所述头盔主体包括：

外壳；

设置于所述外壳内的组件，包括：

刚性片材，所述刚性片材具有在所述刚性片材的第一侧上的第一表面和在所述刚性片材的相对侧上的第二表面以及从所述第一表面延伸出的凸缘，其中所述第一表面和所述凸缘提供了所述空腔的部分边界；以及包括泡沫组合物的层，所述泡沫组合物涂覆于所述刚性片材的所述第二表面；

其中，所述凸缘与所述外壳的内表面接触，以将所述外壳的所述内表面分隔为第一部分和第二部分，所述凸缘、所述刚性片材的所述第一表面以及所述外壳的所述内表面的所述第一部分按照所需的形状形成所述空腔的空隙的边界；以及

涂覆于所述外壳的所述内表面的所述第二部分和所述组件的第一泡沫层上的泡沫组合物的第二层，以提供在所述外壳与第一泡沫层及第二泡沫层之间具有空腔的头盔主体。

15.根据权利要求14所述的头盔，其中所述空腔设置于所述头盔主体的一区域内，所述区域对应于佩戴所述头盔的使用者的额头区域。

16.根据权利要求14所述的头盔，其中所述刚性片材形成为弧形结构，其中所述第一表面是凸起的，所述第二表面是凹陷的，并且所述凸缘设置于所述刚性片材分隔所述第一表面和所述第二表面的边缘上，并沿凸起方向远离所述第一表面。

17.根据权利要求14所述的头盔，还包括：附接到所述组件的所述刚性片材上的至少一个第一附加部。

18.根据权利要求17所述的头盔，其中所述至少一个第一附加部包括眉扣。

19.根据权利要求18所述的头盔，其中所述第一泡沫层涂覆于靠近所述刚性片材的所述第二表面的所述眉扣的表面。

20.根据权利要求14所述的头盔，还包括：至少一个设置于所述空腔中的第二附加部。

21.根据权利要求20所述的头盔，其中所述至少一个第二附加部包括用于遮阳板或护眼罩的枢轴机构。

22.根据权利要求21所述的头盔，其中所述枢轴机构设置于所述头盔主体的区域中的所述空腔中，所述区域对应于佩戴所述头盔的使用者的靠近使用者颞部的区域。

23.根据权利要求14所述的头盔，其中所述刚性片材包括聚碳酸酯。

24.根据权利要求14所述的头盔，其中所述第一泡沫层的所述泡沫组合物和所述第二泡沫层的所述泡沫组合物分别包括：发泡聚丙烯(EPP)、发泡聚苯乙烯(EPS)、发泡聚氨酯(EPU)或发泡聚苯乙烯聚乙烯混合体(EPO)。

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