CN116456854A - 缓和冲击结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种头盔(100)，包括缓和冲击结构(2)，该缓和冲击结构包括：第一层(104)；和第二层(106)；其中缓和冲击结构的一个或多个材料特性、机械特性和几何特性布置为，当缓和冲击结构受到冲击时，促进第二层的至少部分断裂，从而使第二层的至少一部分能够相对于第一层移动。

Description

缓和冲击结构

本发明涉及一种缓和冲击结构，特别是具有多层的缓和冲击结构。

当人或物体受到足够大的冲击时，就会发生人的伤害或物体的损坏。为了生产缓和冲击结构，特别是头盔和身体盔甲(body armour)，已经花费了相当大的发展努力，这些结构可以提供保护，防止潜在的破坏性或伤害性冲击。

由于参加运动，诸如自行车、骑马或攀岩而造成的头部伤害，是严重脑损伤的常见原因。脑部创伤的发生可能是由于头部受到集中冲击，颅内突然加速或减速，或冲击和运动的综合结果。因此，冲击防护对于防止因冲击头部而造成的脑部伤害非常重要。

头盔形式的头部保护旨在减少使用者头部在冲击中所承受的力量。一般来说，头盔包括至少一个冲击吸收层，旨在吸收头盔在冲击过程中所承受的部分力量。身体盔甲同样可以保护身体的其他部分。

然而，头盔和身体盔甲往往不能在冲击中提供足够的保护，以抵御线性和切向力。由于斜向冲击很常见，冲击往往包括线性和切向两部分。尤其是切向力导致大脑的旋转加速，这与桥静脉破裂有关。继而，这可能是硬脑膜下血肿和弥漫性轴索损伤的原因。冲击时的切向力也可能导致颈部损伤。

本发明的目的是提供改进的缓和冲击结构。

从第一方面看，本发明提供了一种头盔，包括缓和冲击结构，该缓和冲击结构包括：

第一层；以及

第二层；

其中，缓和冲击结构的材料特性、机械特性和几何特性中的一项或多项布置为在缓和冲击结构受到冲击时，促进第二层至少部分断裂，从而使第二层的至少一部分能够相对于第一层移动。

因此，本发明提供了一种包括缓和冲击结构的头盔。缓和冲击结构是由至少两层形成的。

当头盔，特别是头盔的缓和冲击结构受到冲击时，冲击产生的部分力会转移到第二层。这可能导致第二层断裂(如折断)，从而形成第二层的至少两个不同的(如完全分离或只有部分连接)部分。然后，(第二层的)这些部分中的至少一个能够相对于第一层移动。(第一和第二)层相对于彼此的运动可能发生在冲击期间和冲击之后。

技术人员可以理解，提供第二层，使其断裂，使第二层的(至少)一部分相对于第一层移动，有助于将冲击的一些能量转移到头盔的各层之间相对彼此的移动。这有助于吸收、偏转和/或消散冲击产生的能量，从而减少传递到受头盔保护的头部的能量。这有助于减少头部和大脑受伤的可能性。

因此，第二层中相对于第一层移动的(例如断裂的)部分有助于将冲击的能量转化为各层相对于彼此的线性和/或旋转运动。第二层的(如断裂的)部分也减少了第二层的有效尺寸(如相对于缓和冲击结构的其余部分)，从而有助于减少第二层在缓和冲击结构的其余部分上的几何锁定的可能性，这也有利于各层之间相对彼此的移动。这有助于减少通过头盔传递给受头盔保护的头部的线性和旋转力，因此减少在冲击过程中和冲击后施加在头部的力和头部的旋转运动。这有助于减少头部和脑损伤的可能性。

第二层的(至少部分)断裂可以包括任何合适的和需要的断裂类型。例如，第二层可以布置在法线方向和/或切线方向(相对于第二层的表面)进行(至少部分)断裂。切向断裂可包括位错(如金属晶格材料所表现的)和/或滑移带(如聚合物材料所表现的)。

头盔的布置可以使缓和冲击结构的任何部分都可以受到导致第二层断裂的冲击，例如取决于缓和冲击结构的(第一和第二)层的相对配置。因此，第一层和第二层可以以任何合适的和所需的方式相对于彼此布置。优选地，缓和冲击结构布置为使得第二层受到冲击，这有利于第二层至少部分断裂。在一组实施例中，第一层是内层，第二层是外层。例如，第一层离用户的头部较近，第二外层离用户的头部较远。

第一层和第二层可以有任何合适的(例如整体)几何形状，无论是单独还是共同地。优选地，第一层和/或第二层的厚度小于它们的其他两个维度(例如在各层的表面区域)。在一组实施例中，第一层的厚度大于第二层的厚度。优选地，第一层和第二层中的一个或多个(例如每个)的厚度基本恒定(例如在各层的表面区域)。

在优选实施例中，第一层和第二层基本上相互平行布置。因此，优选地，第一层和第二层相互堆叠在彼此之上，例如，第一层布置为在使用中比第二层更靠近用户的头部。

在优选实施例中，第一层和/或第二层是弯曲的(例如在各层的表面区域)。优选地，第一层和第二层的形状和曲率为，使得各层相互符合(例如，内层(如第一层)的外表面和外层(如第二层)的内表面)。优选地，内层(如第一层)具有面向外层(如第二层)的凸面(优选地，在其远离外层(如第二层)的相对面上具有凹面，如面向使用者的头部)。优选地，外层(如第二层)具有面向内层(如第一层)的凹面(优选地，在其远离内层(如第一层)的相反表面上具有凸面，例如面向远离使用者的头部)。

在优选实施例中，缓和冲击结构(如第二层)布置为引入(或设置)特定的(例如阈值)力(缓和冲击结构在冲击中所受到的)，在(或高于)该力时，第二层布置为(至少是部分)断裂。因此，当冲击力至少为特定(如阈值)力时，第二层布置为(至少部分)断裂。

这可以提供特别适合其使用的头盔，因为断裂阈值可以设置为与典型冲击的能量相匹配。例如，通过设置第二层(开始)断裂的高阈值，可以增加转移到各层(例如第二层)的能量以促进运动。这可能会减少冲击时向受头盔保护的头部传递的能量，从而减少头部或大脑受伤的可能性。

然而，申请人已经意识到，在一些实施例中，希望有低的阈值，使第二层断裂。通过设置第二层断裂的低阈值，在较低能量的冲击中仍可促进各层之间的运动，从而有助于减少转移到受头盔保护的头部的能量，有助于降低受伤的可能性。

第二层断裂所需的特定(阈值)力可以选择为具有任何合适和所需的值。在一个实施例中，特定的力在10N和100N之间，例如在30N和70N之间，例如大约50N。特定的力可以选择为，使得其它反映作用在头盔上的可能对头盔保护的头部造成损害(例如受伤)的最低范围，或者其反映受头盔保护的用户(或头盔使用环境)可以对缓和冲击结构施加的最大力(例如在正常使用期间，而不是经历冲击)。

本发明提供了一种缓和冲击结构，其中第二层(例如外层)布置为(至少部分)因冲击而断裂。第二层可以布置为以任何合适和所需的方式断裂，即由于缓和冲击结构的材料特性、机械特性和几何特性中的一种或多种而断裂。

因此，在一个实施例中，减震结构(例如第一层和/或第二层)的材料特性布置为有利于第二层的至少部分断裂，从而在缓和冲击结构受到冲击时，第二层的至少一部分能够相对于第一层移动。

在本实施例中，缓和冲击结构的材料特性可以在制造过程中特别设定，以促进第二层的可控和可预测的断裂。例如，减震结构的材料特性(或特性)可包括第一层的材料特性、第二层的材料特性或第一层和第二层之间的任何中间层或连接的材料特性中的一种或多种。

该材料特性可包括，例如，缓和冲击结构(的组成部分)的散装材料特性。在一个实施例中，第二层的断裂韧性在0.1MPa m^1/2和10MPa m^1/2之间，例如在0.5MPa m^1/2和5MPa m^1/2之间，例如在1MPa m^1/2和3MPa m^1/2之间。因此，断裂韧性的选择可以设定特定的阈值力，在这个阈值力下，第二层布置为(开始)断裂。

其他材料特性，如散装材料成分、材料的孔隙率和/或材料(如第二层)的断裂强度，可以选择用于控制第二层在受到冲击时的断裂敏感性。

第二层的(散装)材料可选择为有利于第二层的断裂，例如，当缓和冲击结构受到特定(阈值)力或以上的冲击时。缓和冲击结构的可能材料概述如下。

在一个实施例中，缓和冲击结构(例如第一层和/或第二层)的机械性能布置为有利于第二层的至少部分断裂，以便在缓和冲击结构受到冲击时，第二层的至少一部分能够相对于第一层移动。

缓和冲击结构的机械性能可包括第一层、第二层或缓和冲击结构的其他部分的任何合适和需要的机械性能，例如，当缓和冲击结构受到冲击时，这些部件如何相互进行机械作用。在一个实施例中，第一层和/或第二层包括一个或多个突起(例如凸起的点或线)，当缓和冲击结构受到冲击时，这些突起布置为促进(例如启动)第二层的至少部分断裂。

优选地，第一层和/或第二层上的突起位于第一层和/或第二层的表面，即面对各自的其他层，例如第一层上的突起位于面对第二层的表面，反之亦然。可以理解的是，这种突起可以帮助集中冲击力对第二层的压力，帮助促进第二层的断裂。

在一个实施例中，缓和冲击结构包括与第二层相邻的一个或多个断裂启动构件，其中一个或多个断裂启动构件布置为在缓和冲击结构受到冲击时促进(例如启动)第二层的至少部分断裂。优选地，当缓和冲击结构受到冲击时，断裂启动构件与第二层接触或布置为与第二层接触。因此，优选地，当缓和冲击结构受到冲击时，断裂启动构件布置成对第二层施加力。因此，断裂启动构件的作用是将来自冲击力的应力集中在第二层上，促进第二层的断裂。

断裂启动构件可以位于缓和冲击结构中任何合适和需要的位置，以便对第二层产生作用，促进第二层的断裂。在一个实施例中，断裂启动构件位于缓和冲击结构的另一层(如第一层)和第二层之间，例如，断裂启动构件可以作为额外(中间)层的一部分提供。

断裂启动构件可以采取任何合适的和需要的形式。在一组实施例中，断裂启动构件包括一个或多个凸起的点或线(例如，球或条)。

在一个实施例中，缓和冲击结构(例如第一层和/或第二层)的几何特性布置为有利于第二层的至少部分断裂，从而在缓和冲击结构受到冲击时，第二层的至少一部分能够相对于第一层移动。因此，优选地，缓和冲击结构的(例如第一层和/或第二层的)形状有助于第二层的至少部分断裂。

优选地，第二层的形状是在第二层中形成一个或多个薄弱点，其中一个或多个薄弱点布置为促进第二层的至少部分断裂。可以理解的是，如下文所述，一个或多个薄弱点可能来自缓和冲击结构的材料特性(如材料的非均匀性)，也可能来自或取代几何特性。

优选地，第二层包括一个或多个(例如多个)薄弱点，这些薄弱点布置为在缓和冲击结构(例如第二层)受到冲击时，促进第二层的至少部分断裂，从而使第二层的至少一部分能够相对于第一层移动。因此，在这些实施例中，第二层有一个或多个(例如预定的)薄弱点，例如第二层的点形成为(有意地)比第二层的周围部分更弱。

薄弱点(和/或突起和/或上述的断裂启动构件)布置为，使得它们在冲击中有利于第二层的(至少部分)断裂，这使得第一层和第二层相对于彼此的运动变得容易。这可能导致第二层在一个或多个薄弱点(和/或第二层在突起和/或断裂启动构件的位置)断裂(例如折断)，从而形成第二层的至少两个不同的(例如完全分离或部分连接)部分。例如，薄弱点(和/或突起和/或断裂启动构件)可作为冲击的结果，启动第二层的(至少是部分)断裂。

优选地，当第二层(和/或第二层在突起和/或断裂启动构件处的位置)受到冲击，例如具有至少特定(例如预定的、阈值)的力时，第二层布置为在至少一个薄弱点处至少部分地断裂。优选的是，薄弱点是第二层(如外层)的(如特定的、预定的)部分，它们比第二层的其他部分(如其他部分)更弱。因此，突起、断裂启动构件和/或薄弱点(例如它们的数量、形状、大小和/或分布)可用于设置特定的(例如预定的、阈值的)力。

例如，在第二层的薄弱点(和/或第二层在突起和/或断裂启动构件的位置)断裂所需的能量(以及因此冲击力)比断裂第二层的另一部分(例如其余部分)所需的能量(例如显著地)更少。通常，在薄弱点处(和/或第二层在突起和/或断裂启动构件处的位置)断裂第二层所需的能量(例如，显著地)小于在同质第二(例如，外)层上任何一点(例如具有与第二层远离薄弱点(和/或远离第二层在突起和/或断裂启动构件的位置)类似的性能)断裂所需的能量。这促使断裂发生在一个或多个薄弱点(和/或第二层的突起和/或断裂启动构件的位置)，而不是在第二层的另一部分。

薄弱点(和/或突起和/或断裂启动构件)可以布置为促进第二层的(至少是部分)断裂，以任何合适和所需的方式。在优选实施例中，第二层布置在至少一个薄弱点(和/或第二层在突起和/或断裂启动构件的位置)上断裂。例如，第二层可以布置为沿穿过至少一个薄弱点(和/或第二层在突起和/或断裂启动构件的位置)的线断裂。在一些(可能重叠的)实施例中，第二层布置在至少两个薄弱点(和/或第二层在突起和/或断裂启动构件的两个位置)之间(例如，薄弱点(和/或第二层在突起和/或断裂启动构件的位置)位于线的两端)断裂(沿线延伸)。例如，第二层和/或薄弱点的(例如材料)可以布置为，使得断裂可以在这些薄弱点的各个位置(和/或第二层的突起和/或断裂启动构件的位置)之间传播。

(多个)突起、断裂启动构件和/或薄弱点可以以任何合适和所需的方式排列(例如在几何学上)。在一些实施例中，(多个)突起点、断裂启动构件和/或薄弱点在第二层上随机分布。优选地，(例如多个)突起、断裂启动构件和/或薄弱点布置在第二层上的特定(例如预定的)位置，例如以规则阵列或相对于第二层的其他特征(例如头盔的通风口)。

在一组实施例中，布置(多个)薄弱点(例如连续地、以一条或多条线排列)，以形成一条或多条薄弱点线。类似地，多个离散的突起和/或断裂启动构件可以布置为(例如连续地、以一条或多条线排列)以形成一条或多条突起和/或断裂启动构件线。例如，(多个)薄弱点(和/或突起和/或断裂启动构件)可以以特定的路径(或顺序)穿过第二层排列。因此，多个薄弱点可以包括第二层(例如外层)的一个或多个穿孔。当缓和冲击结构受到至少具有特定(如预定的、阈值)力的冲击时，这可能会鼓励裂纹沿薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)扩展，从而使第二层的断裂以特定(如预定)和受控的方式发生。

在一组实施例中，薄弱点包括一条或多条薄弱点线(因此优选地，第二层包括一条或多条薄弱点线，当缓和冲击结构受到冲击时，布置成有利于第二层的至少部分断裂)。例如，薄弱点可以包括第二层中的凹槽(如窄通道)。类似地，如上所述，突起和/或断裂启动构件可以包括凸起的线。

优选地，当(例如缓和冲击结构的第二层)受到至少具有特定(例如预定、阈值)力的冲击时，第二层布置为(至少部分地)沿着一条或多条薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件线)中的至少一条断裂。这鼓励了第二层在受到冲击时可预测和可控制的断裂。

一条或多条薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件线)可以以任何合适的和需要的方式排列。在一些实施例中，薄弱点线(和/或突起线和/或断裂启动构件)可以随机分布。优选地，一条或多条薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件线)布置在第二层上的特定(例如预定)位置，例如以规则(几何)模式或相对于第二层的其他特征(例如头盔的通风口)。

在一组实施例中，多个薄弱点(例如一条或多条线)(和/或突起和/或断裂启动构件)布置为限定第二层的一个或多个区段。这可以促使第二层的一个或多个部分在头盔受到冲击时成为第二层相对于第一层移动的部分。可以理解的是，当第二层的一段从第二层的其余部分断裂时，有助于减少第二层的有效表面积(例如相对于缓和冲击结构的其余部分)，从而有助于减少第二层在减缓和冲击结构的其余部分上发生几何锁定的可能性，这有利于各层之间的相对移动。

因此，在一些实施例中，两条或多条薄弱点线(例如多个点)(和/或突起和/或断裂启动构件线)布置为相交。在一些实施例中，薄弱点线并不相互交叉，但仍然可以，例如，在第二层上限定一个或多个区段。

多个薄弱点或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)可在第二层上均匀分布(例如具有相等的间隔)，例如以规则阵列或(几何)模式分布。在一些实施例中，薄弱点或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)的分离可能取决于它们在第二层上的位置(地点)。例如，薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)在靠近第二层的边缘时可能间隔更紧密(例如，薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)之间的间隔可能更小)，而薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)在靠近第二层的几何中心时可能间隔更疏松(例如，薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)之间的间隔可能更大)。例如，在第二层的几何中心，薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)之间可能有较大的间隔)。

在一组实施例中，薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)布置为有利于第二层在特定(例如预定)方向上的(至少部分)断裂。例如，通过在第二层上(或相对于第二层)的特定方向上布置薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)，鼓励在薄弱点和/或薄弱点线的方向上断裂(作为冲击的结果)。在一个实施例中，逐渐变弱的点和/或线(和/或逐渐变大的突起和/或断裂启动构件)可以布置为限定断裂的优先方向，例如，促进裂纹的传播。

薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)的布置可以减少第二层在特定方向上断裂所需的力(例如与另一方向相比)，因此在该方向上受到冲击时，会偏向于发生断裂。鼓励在第一和/或第二层的结构(或其他)特征方向上的冲击时断裂，可以减少结构(或其他)特征阻碍各层相对于对方的运动的风险。例如，这可能有助于减少第二层在头盔通风口处的几何锁定的风险。

在一组实施例中，(多个)薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)可以根据它们的位置(在第二层中、在第二层上或相对于第二层)而变化(例如形式、大小、形状)。头盔的某些区域可能希望在冲击中相对于第一层(如内层)破碎和移动。这些区域可以对应于头盔上可能发生几何锁定的部分，例如，第一层和/或第二层的结构(或其他)特征相互作用，阻碍和/或阻止各层之间的运动。

例如，第一层和第二层的曲率，和/或突出或凹陷的特征(如通风口和/或附接点)，可以防止第一层(的至少一部分)和第二层(的至少一部分)相对于彼此平移(例如平稳地)。在这些区域可以提供更多、更大和/或更容易断裂的薄弱点或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)，以帮助这些区域的层在冲击下断裂和移动。

薄弱点和/或薄弱点线可以有任何合适和需要的形式(如结构)，并可以以任何合适和需要的方式形成(如制造)。

在一组实施例中，薄弱点的点和/或线是由第二层的一个或多个材料特性限定或形成的。第二层的一个或多个材料特性可以(在制造过程中)在第二层中预定的点和/或线上形成，从而使这些预定的点和/或线比第二层的其他部分更弱。在本实施例中，第二层的一种或多种材料特性在制造过程中特别设定，以促进第二层在薄弱点和/或沿薄弱点线处(或之间)的可控和可预测的断裂。

第二层可以有任何合适的和需要的一种或多种材料特性，以提供薄弱点和/或薄弱点线。在一组实施例中，第二层包括这样的材料(由其形成)，其中具有一个或多个杂质，其中一个或多个杂质定义了薄弱点和/或薄弱线。例如，杂质的布置可以通过破坏原本均匀的材料的排列来降低第二层的韧性和/或强度。

杂质的例子包括第二层材料中的纤维和引晶颗粒(如灰尘)。在一个实施例中，例如当第二层是通过注射成型形成的，在第二层的(例如注射成型)制造过程中可以引入纤维，以形成薄弱点线(即沿着纤维)。在一个实施例中，在第二层的形成过程中可以引入引晶颗粒(如灰尘)，以促进一个或多个晶界的形成(从而提供薄弱点线)。晶界可能会在第二层中引入不同的应力，形成特定的点和/或线，这些点和/或线更容易(比散装材料)因冲击而断裂。

杂质的浓度以及其他变量，如第二层中任何纤维或引晶颗粒的大小和/或形状，可以选择用于控制薄弱点和/或薄弱线的分布和/或(相对)强度。其他材料特性，如散装材料成分和/或孔隙率和/或材料的断裂韧性和/或第二层材料的断裂强度可以选择用于控制薄弱点和/或薄弱点线的分布，和/或第二层的断裂敏感性。例如，第二层在薄弱点和/或薄弱点线处的断裂韧性可以在0.1MPa m^1/2和10MPa m^1/2之间，例如在0.5MPa m^1/2和5MPa m^1/2之间，例如在1MPa m^1/2和3MPa m^1/2之间。

在一组实施例中，薄弱点的点和/或线是由第二层的一个或多个几何特性限定或形成的。

例如，薄弱点和/或薄弱点线可以包括第二层的扰动，例如第二层厚度的变化(例如均匀)。例如，第二层(材料)在薄弱点和/或薄弱线处的厚度可能小于第二层的周围区域(材料)。

在一组实施例中，薄弱点和/或薄弱点线包括第二层中的压痕(如凹槽)或空隙。优选地，压痕处的第二层的厚度小于压痕周围的第二层的厚度。优选地，第二层中的空隙(例如第二层的中空部分)的材料比空隙周围的第二层少。

压痕(如缺口)或空隙可以是任何合适的和需要的形状和/或大小。压痕(如缺口)可以位于第二层的外表面(远离头部的表面)和/或第二层的内表面(面向头部的表面)。在第二层的外表面和内表面都有压痕(如缺口)的实施例中，外表面的压痕(如缺口)可以与内表面的压痕(如缺口)相邻。例如，外表面的压痕可以对应于内表面相同位置的压痕。

在一组实施例中，薄弱点和/或薄弱点线包括延伸穿过第二层(厚度)的孔洞(与仅部分穿过第二层的压痕相反)。孔洞可以是任何合适的和需要的形状和/或大小。孔洞可以有任何合适的和需要的宽度(即与第二层表面平行的尺寸)。优选地，孔洞的宽度(如直径)基本上等于第二层的厚度。

压痕(如缺口)和/或空隙和/或孔隙可以在第二层上或在第二层中以任何合适和所需的配置排列。在一组实施例中，(多个)薄弱点和/或薄弱点线包括一组或多组穿孔(在第二层)。在一些实施例中，穿孔是由多个以一条或多条线排列的孔洞(如上所述)形成。类似地，多个压痕(如缺口)或空隙可以在第二层的表面上排列成线。这可能有助于第二层沿着穿孔或压痕(如缺口)或空隙(至少部分地)断裂。

在一组实施例中，薄弱点和/或薄弱点线包括第二层表面的凹槽或延伸穿过第二层的槽或第二层内纵向延伸的空隙。例如，凹槽或槽或空隙可以提供跨越第二层表面的(例如薄的)薄弱点线。因此，凹槽或槽可以看作是第二层中的压痕或贯穿第二层的孔洞或空隙，它们在第二层的表面或内部成线延伸。

凹槽或槽或空隙可以有任何合适的和需要的尺寸。优选地，凹槽或槽或空隙(与第二层的表面平行)的长度(基本上)大于凹槽或槽或空隙(与长度垂直并与第二层的表面平行)的宽度。优选地，凹槽或槽或空隙(与第二层的表面平行)的长度(基本上)大于第二层的厚度)。

凹槽可以位于第二层的外表面(远离头部的表面)和/或第二层的内表面(面向头部的表面)。在第二层的外表面和内表面都有凹槽的实施例中，外表面的凹槽可以与内表面的凹槽相邻。例如，外表面的凹槽可以对应于内表面相同位置的凹槽。凹槽可以通过为断裂的传播提供起点，有助于促进第二层在冲击下的断裂。

当有多个薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)时，这些薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)在整个第二层中可以是相同的(例如，就其形式、形状和大小而言)。这可能有助于促进第二层的持续断裂。然而，在一些实施例中，(多个)薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)在整个第二层中有所不同(例如在其形式、大小和/或形状方面)。

(多个)薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)可包括本文所述的一个或多个(如类型)薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)。(多个)薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)的变体可以帮助优化第二层的断裂，例如取决于头盔(例如层)的几何形状和/或头盔可能经历的冲击。

如上所述，优选地，(多个)薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)布置为限定第二层的一个或多个区段(区域)的(边界或界限)。在本实施例中，第二层包括一个或多个区段，例如，形成第二层的一个或多个部分，当缓和冲击结构受到冲击时，第二层(至少是部分)断裂时，这些区段能够相对于第一层移动。

薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动部件)可以定义第二层的任何合适和所需数量的区段。优选地，(多个)薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)定义了第二层的多个区段(区域)。优选地，第二层包括3至1000个区段，例如50至500个区段，例如75至300个区段，例如100至150个区段。第二层的区段数可能取决于头盔的形状和/或因冲击而产生几何锁定的可能性。例如，区段的数量可能与头盔的通风口数量有关。在一些实施例中，多个区段可以延伸到第二层的整个范围。

一个或多个区段可以以任何合适的和所需的方式定位(或相对于彼此排列)。例如，这些区段可以随机地排列在第二层上，或者这些区段可以形成有规律的阵列。在一个实施例中，该区段相对于(例如围绕)头盔(例如第一和/或第二层)的几何特征排列。在一个实施例中，该区段布置为环绕头盔(例如第一和/或第二层)的一个或多个通风口。

优选地，当缓和冲击结构(例如第二层)受到冲击(例如至少有特定的(例如预定的、阈值)力)时，第二层(例如在至少一个薄弱点和/或薄弱点线(和/或第二层在突起和/或断裂启动构件处的位置)布置为断裂，以促进至少一个部分(如区段)从第二层(如其剩余部分)脱离。将至少一个部分(例如区段)从第二层上分离出来，是为了便于第二层相对于第一层的移动(例如(至少部分)分离出来的部分和/或剩余部分)。因此，第一层和第二层(例如至少一部分)可布置为在缓和冲击结构受到冲击(例如具有大于等于特定力的力)时(例如完全)彼此分离，例如便于各层相对于彼此的运动。

因此，第二层能够相对于第一层移动的部分(例如区段)可以包括分离的部分和第二层的剩余部分中的一个或两个。在一个实施例中，第二层布置为断裂，以便第二层的至少一部分的分离释放第二层(例如从第一层)，并允许第二层的(例如剩余部分)相对于第一层移动(例如以及第二层的分离部分)。

在一组实施例中，当缓和冲击结构受到至少具有特定(例如预定的、阈值)力的冲击时，第二层的断裂布置为将第二层破碎成多个(例如分离的、单独的)部分，例如由薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)限定的区段。将第二层的至少一部分分割成多个部分，有助于各部分相互独立地移动。

这是因为第二层的碎裂可能有助于减少第二层相对于第一层的(例如部分)移动受到阻碍和/或阻止(例如通过第二层在第一层的结构特征上的几何锁定)的可能性，因为第二层的碎裂部分的尺寸较小。例如，第一层中的通风口(如自行车头盔上的)和/或缺口(如摩托车头盔上的遮阳板支架)可能以其他方式阻碍和/或阻止第二层的运动。

在一些实施例中，(至少部分)脱离的部分(如碎片和/或区段)有助于第二层相对于冲击击物体以及相对于第一层的运动。例如，分离部分可以布置为提供低摩擦、平移(例如滚动)的表面，以对抗冲击物体，例如，它可以包括固体、静态物体，如地面。这可能有助于促进第一层相对于冲击物体的运动，并减少转移到头盔保护的头部的能量。

缓和冲击结构(例如第二层)可以布置为断裂，以便当第二层断裂时，分离部分(例如碎片和/或区段)能够(例如自由地)相对于第一层移动。在一组实施例中，分离部分布置为从缓和冲击结构中释放(和，例如，弹出)，从而允许它们相对于第一层移动。这可能(也)有利于第二层的剩余部分相对于第一层的移动，例如通过减少几何锁定和/或通过将第二层的剩余部分从第一层释放出来(例如当分离部分连接第二层和第一层时)。分离部分的弹出也可以消散冲击的能量，从而减少传递到头盔保护的头部的能量。

缓和冲击结构(例如第二层)可以布置为断裂，从而使第二层的至少一部分(并且已经从第二层断裂)仍然部分地附接到第二层。例如，薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)的布置方式可以是它们不定义离散的区段，或者只布置为定义区段的薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)的一部分在缓和冲击结构(例如第二层)受到冲击时发生断裂。

然而，定义区段的其余薄弱点和/或薄弱点线(和/或在突起和/或断裂启动构件处的第二层)可能会因冲击而被削弱(例如部分断裂)(第二层在段的其余周边断裂)。这可以促进部分连接段相对于第二层(例如剩余部分)的移动(例如弯曲)。例如，第二层可被安排在部分脱离的区段和第二层的(例如剩余部分)之间弯曲(例如沿削弱点或线和/或第二层的突起和/或断裂启动构件)。这可以使第二层变形(从而，例如，将第二层的一部分从第一层释放出来(例如与第一层连接)，这可能有助于促进第一层和第二层相对于对方的运动。

在一些实施例中，第二层布置为(至少部分)断裂(例如在薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件))，从而不会导致第二层的碎裂。例如，在冲击中产生的第二层的一个或多个(如全部)部分(如碎片)可以保持相互连接(以及与第二层的剩余部分)。第二层可布置为沿(至少部分)断裂(例如在薄弱点和/或第二层在突起和/或断裂启动构件处)变形(例如弯曲)。通过降低整体刚性并使第二层变形，可以促进第一层和第二层相对于对方的运动。

在第二层是弯曲的实施例中，由薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)定义的一个或多个区段是弯曲的。例如，区段的曲率可以取决于区段在第二层中的位置和区段的尺寸。

该区段(由薄弱点和/或薄弱点线(和/或突起和/或断裂启动构件)定义)可以有任何合适和需要的尺寸(例如，尺寸、形状)。区段的尺寸(如大小、形状)可根据缓和冲击结构的预期应用来选择。例如，(脚踏)自行车头盔的区段可能与摩托车头盔的尺寸不同(例如更小)。区段的尺寸(如大小、形状)也可能取决于缓和冲击结构和/或第二层的尺寸。

当在第二层中定义了多个区段时，第二层的区段可以彼此基本相同(例如在尺寸或形状上)。例如，这些区段可以是基本的六边形(即在与第二层表面平行的平面内)，并排列成棋盘状。例如，这些区段可以是基本的三角形(即在与第二层表面平行的平面内)，并排列成棋盘状(例如交错)。

在一些实施例中，多个区段具有多个不同的尺寸、形状和/或尺寸。例如，较小的区段可以布置在(例如位于)(第二层的)较高的表面曲率区域。在一些(可能是重叠的)实施例中，较小的区段可以布置在(例如位于)第一层和/或第二层上的扰动(例如如压痕、通风口、突起或不平和/或不规则的表面)区域。

在曲率较高和/或扰动较大的区域提供较小的区段，有助于减少几何锁定的风险。减少几何锁定的风险可以更有效地消散冲击产生的能量，并可以增加撞击产生的力的偏移，减少通过头盔传递到受头盔保护的头部的能量。

在一些实施例中，第二层布置为断裂成多个独立的区段。各区段之间的分离有助于各区段相对于第一层相互独立地移动。

优选地，第一层和第二层设计成在缓和冲击结构中执行不同的功能。在一组实施例中，第一层包括冲击(能量)吸收层。在至少优选的实施例中，这种缓和冲击结构布置为提供一定程度的保护，以抵御冲击施加的大部分力。因此，优选地，冲击吸收层布置为吸收冲击期间施加在缓和冲击结构上的力的至少一部分法向分量。在一组实施例中，第一层的厚度在5mm到50mm之间，例如10mm到30mm之间，例如大约25mm。

冲击吸收层可以由任何合适和需要的材料形成，如发泡聚苯乙烯。

在一组实施例中，冲击吸收层包括中空小室结构，例如包括多个六边形小室(横截面)。优选地，至少一些小室相互嵌套在一起。例如，冲击吸收层可以包括微桁架格架或平面外蜂窝结构。

在一些实施例中，缓和冲击结构包括膜。例如，膜可以提供(例如涂覆)在第一层上和/或在第一层和第二层之间。替选地，膜可以提供(例如涂覆)在头盔的另一层(例如附加)上。该膜可以提供光滑的表面，以促进第二层相对于第一层和/或膜的运动。膜可以提供坚硬的表面来支持对第二层作用的突起和/或断裂启动构件(以促进第二层的断裂)。因此，膜优选在第二层和突起和/或断裂启动构件之间。该膜的厚度可以在0.2mm和5mm之间，例如在1mm和2mm之间。

在一组实施例中，第二层包括(例如弹性的、硬的、外)壳体。优选地，第二层的厚度比第一层的厚度(例如显著)更小。在一组实施例中，第二层的厚度在0.05mm和5mm之间，例如在0.1mm和3mm之间，例如在0.5mm和2mm之间，例如大约1mm。第二层(如外层)的厚度可以根据头盔的用途来选择。例如，摩托车头盔的第二层可能比(脚踏车)头盔的第二层更厚。

优选地，第二层(例如外层，壳体)是由刚性材料形成的。第二层可以由热塑性塑料形成，例如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯、或聚对苯二甲酸乙二醇酯、或碳纤维、或陶瓷材料、或涂料、或复合材料；然而，它可以由任何合适和所需的材料制成。用于形成第二层(如壳体)的优选材料具有较高的强度和重量比。用于形成第二层(如壳体)的优选材料具有50Jm^-3和200Jm^-3之间的缺口冲击韧性。

在一组实施例中，第二层包括固体薄膜，形成第二层或作为第二层上的涂层(例如在第二层的外面)。在一个实施例中，固体薄膜是由油漆形成的，例如，干漆膜。该薄膜可以是任何合适的和需要的厚度，最好是在0.05mm和1mm之间，例如在0.1mm和0.5mm之间。

优选地，当缓和冲击结构受到冲击时，固体薄膜布置为(至少部分地)断裂。因此，这可能是第二层(至少部分地)断裂或固体薄膜的断裂可能布置为启动第二层的(至少部分地)断裂。

优选地，第一层和第二层的相邻表面(例如，彼此相邻(例如接触)的表面)，包括低摩擦表面，例如，具有较大的接触面积(例如，占第一和/或第二层的整个表面积的比例)。例如，第一层和第二层可以包括低摩擦涂层和/或由低摩擦(例如自润滑)材料(例如特富龙)形成，至少在它们的相邻表面。优选地，这些表面也有很大的相对重叠，例如，第二层可以基本上延伸到第一层的整个表面。低摩擦表面和大的相对重叠可以帮助第一层和第二层(至少一部分)在受到冲击时彼此相对移动。

缓和冲击结构可以包括任何合适的和需要的层的数量。在一些实施例中，除了第一层和第二层之外，缓和冲击结构还可以包括一个或多个其他层。这些其他层可以以任何合适和需要的方式排列，并可以有任何合适和需要的成分。例如，在第一层(如内层)和第二层(如外层)之间可以设置其他(中间)层。

其他层可以包括冲击吸收层，其可以吸收冲击时施加在头盔上的力，提供额外的保护，防止头部受伤和损坏。在另一可能重叠的例子中，额外的层可以放置在第二层上(例如堆叠在第二层之上)。其他层可以包括外壳，例如出于审美目的。其他层可以包括内垫层，例如，为用户的头部提供贴合和舒适。如上所述，其他层可以包括膜。

第一层和第二层，以及任何其他层，可以以任何合适和所需的方式相互连接(安装)。在一个实施例中，两个或更多的层以机械方式相互连接。例如，各层可以通过各层的互补几何特征或通过一个或多个夹、锁扣、连接器等相互连接。在一个实施例中，各层通过粘合剂相互连接。例如，坚硬和光滑的粘合剂(当至少有一层断裂时仍然如此)可以帮助各层轻松地相对移动。

优选地，第一层和第二层以及任何其他层的连接布置为固定第一层和第二层(以及任何其他层)彼此之间的位置。这有助于防止第一层和第二层(以及任何其他层)相互滑动，这将促进第二层在冲击中(至少部分)断裂。

在一组实施例中，缓和冲击结构包括多个(次级)层，每个层都以第二层的方式排列断裂(例如，使第二层包括其中一个次级层)。因此，优选地，缓和冲击结构的材料特性、机械特性和几何特性中的一种或多种布置为在缓和冲击结构受到冲击时，有利于一个或多个(例如每个)次级层的至少部分断裂，从而使至少部分断裂的每个次级层的至少一部分能够相对于第一层、第二层和/或另一次级层移动。提供多个次级层，使其相对于缓和冲击结构的其他层发生断裂和移动，有助于消散、吸收和偏转来自冲击的能量，并/或有助于防止多层缓和冲击结构各层可能发生的几何锁定。

在一组实施例中，一个或多个(例如每个)次级层包括一个或多个薄弱点，这些薄弱点布置成在缓和冲击结构受到冲击时，有利于一个或多个(例如每个)次级层的至少部分断裂，从而使至少部分断裂的每个次级层的至少一部分能够相对于第一层、第二层和/或另一个次级层移动。

在一个实施例中，第一层、第二层和/或次级层之一包括一个或多个突起(例如凸起的点或线)，当缓和冲击结构受到冲击时，这些突起布置为促进(例如启动)次级层或第二层的至少部分断裂。

在一个实施例中，缓和冲击结构包括与次级层相邻的一个或多个断裂启动构件，其中一个或多个断裂启动构件布置为在缓和冲击结构受到冲击时促进(例如启动)次级层的至少部分断裂。

任何合适的和所需数量的次级层都可以布置为断裂，作为对缓和冲击结构的冲击的结果。次级层可以布置为，使得它们发生断裂的冲击力与第二层布置为断裂的冲击力相似(例如相同)。在本实施例中，当冲击力至少是特定的(如阈值)力时，次级层布置为断裂。

在一些实施例中，使第二层断裂(例如在一个或多个薄弱点)所需的力可能与使第二层断裂所需的力不同。在冲击过程中，使每个次级层断裂所需的(特定的，例如阈值)力可能是不同的。因此，例如，缓和冲击结构可以布置为，使得断裂的次级层的数量取决于冲击力(例如，大小)。

次级层可以包括本文所概述的与第二层有关的任何(例如全部)可选和优选特征。

因此，可以理解的是，在冲击吸收结构包括(如第一)内层和(如第二)外层的实施例中，(如第一)内层可能不是缓和冲击结构或头盔的最内层。类似地，(例如第二)外层可以不是缓和冲击结构或头盔的最外层。更进一步，第一层和第二层可能不会彼此紧邻(例如接触)。简单地说，(如第二)外层是在(如第一)内层的外面提供的。

缓和冲击结构可以是任何合适的和理想的缓和冲击(如吸收)的结构，布置为缓和冲击中的力(如吸收能量)。虽然上述方面和实施例主要是针对头盔描述的，但申请人已经意识到，头盔的缓和冲击结构可能适用于其他类型的缓和冲击结构。

因此，当从另一方面来看，本发明提供了一种缓和冲击结构，包括：

第一层；

第二层；

其中，缓和冲击结构的材料特性、机械特性和几何特性中的一项或多项布置为在缓和冲击结构受到冲击时，促进第二层至少部分断裂，从而使第二层的至少一部分能够相对于第一层移动。

可以理解的是，本发明这一方面的缓和冲击结构可以包括本文就本发明的任何其他方面和实施例所概述的任何(例如全部)可选和优选特征。

根据本发明的头盔的另一实施例，第二层形成头盔的外壳，该外壳相对于第一壳体不一致(non-congruent)，其中，当缓和冲击结构受到冲击时，外壳配置为在冲击时断裂，从而使外壳/第二层的至少一部分能够相对于第一层移动。因此，所述断裂有利于外壳(第二层)相对于第一层的相对运动。

根据根据本发明的头盔的另一实施例，当缓和冲击结构受到冲击时，不一致的外壳，即第二层，配置为在冲击期间变平，以促进外壳相对于第一层的相对运动。

更进一步，根据本发明头盔的实施例，第二层与第一层一体形成，第一层形成能量吸收层或能量吸收层的一部分。

根据本发明头盔的另一实施例，缓和冲击结构包括中间层，其布置在第一层和第二层之间，配置成促进第一层和第二层之间的相对运动。

此外，根据本发明的头盔的实施例，中间层包括或由多个滚动元件形成。优选地，在一实施例中，所述多个滚动体的每个滚动体的滚动阻力小于0.3。更进一步，根据一实施例，滚动元件是坚硬和/或硬的滚动元件。

此外，根据一实施例，所述多个滚动元件中的每个滚动元件是球形滚动元件。特别是，各个滚动元件可以是刚性球体。此外，根据本发明的优选实施例，所述多个滚动元件中的每个滚动元件包括直径在1mm至4mm之间。

根据本发明的另一实施例，缓和冲击结构包括断裂机构，其配置为抵抗外部第二层和内部第一层之间的相对运动。特别是，在优选实施例中，断裂机构配置为在各层之间，例如在第一层和第二层之间形成几何锁定或机械锁定。特别是，在本发明的上下文中，机械锁定理解为两层之间的任何机械互动，特别是层与层之间的任何类型的互动，其中外层(如第二层)与内层(如第一层)或其他相关层发生碰撞，从而使外层相对于内层的理想运动受到阻碍(并因此在防止对佩戴头盔的人造成伤害方面变得更有效)。

更进一步，根据本发明的实施例，断裂机构配置为增加滚动元件的滚动阻力。

现在将仅通过示例并参考附图来描述本发明的特定实施例，其中：

图1示意性地显示了传统的缓和冲击结构的视图；

图2A示意性地显示了传统头盔的横截面视图；

图2B示意性地显示了图2A的头盔在受到冲击后的横截面图；

图3示意性地显示了根据本发明的实施例的头盔的视图；

图4示意性地显示了根据本发明的实施例的头盔的视图；

图5A示意性地显示了根据本发明实施例的缓和冲击结构的视图；

图5B示意性地显示了图5A的缓和冲击结构在受到冲击后的视图；

图5C示意性地显示了图5B的另一缓和冲击结构在受到冲击后的视图；

图6示意性地显示了根据本发明的实施例的头盔的横截面视图；

图7示意性地显示了图6的头盔在受到冲击时的横截面图；

图8示意性地显示了图6的头盔在受到冲击时的另一横截面图；

图9示意性地显示了根据本发明的实施例，头盔在冲击过程中的横截面图；

图10示意性地显示了根据本发明的实施例的头盔的横截面视图；

图11示意性地显示了根据本发明的实施例的头盔的横截面视图；

图12示意性地显示了根据本发明的实施例的头盔的横截面图，其中头盔包括第二层，其形式为不一致的外壳，配置为在冲击时断裂；以及

图13显示了图12的外壳在断裂后的情况。

缓和冲击结构通过吸收和/或偏转冲击的能量来保护使用者或物体。在斜向冲击中，这是常见的冲击形式，缓和冲击结构可能会受到巨大的线性和切向力。这些力会导致用户和/或物体的快速减速，可能会造成严重的损害。本发明的实施例旨在提供一种改进的缓和冲击结构，其在缓和冲击结构受到冲击时，可降低被缓和冲击结构保护的使用者受到严重损害的风险。

图1示意性地显示了传统的缓和冲击结构2的平面图。缓和冲击结构2包括第一层4和位于第一层4上面的第二层6。第二层6不包含任何薄弱点和/或薄弱点线，例如，它是均匀的层。第一层4可以由发泡聚苯乙烯形成，第二层6可以是聚碳酸酯壳体。缓和冲击结构2可以在头盔中实现，例如在图2A所示的头盔中。

图2A示意性地显示了穿过传统头盔20的横截面视图。头盔包括第一层24和第二层26。例如，第一层24可以是膨胀聚苯乙烯(EPS)泡沫冲击吸收层，第二层26可以是聚碳酸酯的外壳。头盔20包括两个通风口34、35，允许空气通过头盔20传播，为受头盔20保护的头部(未显示)提供通风的气流。通风口34、35是由第一层24和第二层26的开口形成的。

图2B展示了图2A中所示的头盔20对冲击的反应。冲击力在图2B中由箭头38表示。如图2B所示，冲击导致第二层26在第二层26的未确定位置断裂。在冲击期间和/或之后，由第二层26中的断裂所产生的部分可能受到阻挡和/或阻止相对于第一层24移动。这是由于第二层的部分的边缘被夹在(第一层中的)通风口34、35中。这是几何锁定的例子。

图3至11显示了根据本发明的各种实施例的缓和冲击结构。

图3示意性地显示了根据本发明的实施例的头盔100的侧视图。头盔100由缓和冲击结构102形成。缓和冲击结构102有具有以下部件：第一内层104、第二外层106和蜂窝层103。第二层106定位在第一层104的外面(例如堆在上面)，而第一层104定位在蜂巢层103上(例如堆在上面)。

在头盔100中，第一层104是冲击吸收结构，包括EPS泡沫冲击吸收层。第二层106是聚碳酸酯壳体。第二层106的厚度(基本上)小于第一层104。第一层104和第二层106包括多个通风口110，允许空气流向被头盔100保护的头部(未显示)。

蜂窝层103可以提供额外的冲击吸收。蜂窝层103也可以改善头盔100与使用者头部的贴合度。蜂巢层103包括多个中空小室。中空小室可以使头盔100更加贴合，和/或改善整个头盔100的空气循环。

第二层106包括多条薄弱点线108。薄弱点线108可由第二层106的外表面的一系列压痕(如缺口)、凹槽、槽、穿孔和/或杂质形成。多条薄弱点线108限定了第二层106的若干区段112的轮廓。

图4示意性地显示了根据本发明的另一实施例的头盔200的侧视图。与图3所示的头盔100类似，图4所示的头盔200包括第一内层204(例如EPS泡沫冲击吸收层)和第二外层206(例如聚碳酸酯壳体)。

第二层206包括多条薄弱点线208，这些薄弱点线定义了一些区段212。在图4中，薄弱点线208从第二层206的前部追踪到后部，这样，区段212就形成为第二层206的一系列细长条。区段212的宽度可以在整个头盔上变化。例如，区段212的宽度可以朝着第二层206的边缘216较小(例如第二层206的曲率较大)，而区段212的宽度可以朝着第二层206的中心214较大(例如第二层206的曲率较小)。

图5A示意性地显示了缓和冲击结构402的平面图，根据本发明的实施例，该结构可并入头盔。例如，缓和冲击结构402可以在图3和图4所示的头盔100、200中实施。与图1所示的缓和冲击结构302类似，图5A所示的缓和冲击结构402包括第一层404和定位在第一层404上面的第二层406。然而，与图1不同的是，缓和冲击结构402的第二层406包括一系列的薄弱点线408。薄弱点线408限定了第二层406的不同区段412之间的边界。

在图5A所示的特定布置中，薄弱点线408的布置形成(基本上)三角形交错区段412。

在第二层406的中心(表面)，薄弱点线408的位置更稀疏(即相邻薄弱点线之间有更大的间隔)。因此，较大的区段412a位于第二层406的中心，较小的区段412b位于第二层406的边缘。

图5A中所示的薄弱点线408是由第二层406的穿孔形成的。然而，薄弱点线可以是可以是穿孔、孔洞、凹槽、槽、压痕(例如缺口)、空隙和/或由第二层406的杂质形成的。

图5B示意性地显示了图5A的缓和冲击结构402的平面图，其显示了冲击(超过一定的阈值)对图5A所示的缓和冲击结构402的影响的例子。在冲击过程中和/或冲击后，第二层406沿一条或多条(如全部)薄弱点线408断裂。在图5B所示的特定例子中，所有的薄弱点线408都已断裂。然而，可以理解的是，并非所有的薄弱点线408都会断裂。例如，薄弱点线408的断裂可能取决于冲击(在缓和冲击结构402上)的大小和位置。

图5B中所示的薄弱点线408的断裂允许区段412(例如完全或部分)相互分离。然后区段412可以相对于彼此和第一层404进行平移(例如移动)。薄弱点线408的断裂和区段412相对于第一层404的移动，可以消散冲击所带来的部分能量，从而减少传递给受缓和冲击结构(如头盔)保护的物体(如头部)的能量。

于图6至图9，将更详细地描述薄弱点线408的断裂和区段412的移动的影响。

图5C示意性地显示了缓和冲击结构452的平面图，其显示了冲击(超过一定的阈值)对包括第一层454和第二层456的缓和冲击结构452的影响的另一例子。在图5C中，第二层456中的薄弱点或薄弱点线导致第二层456在受到冲击时破碎(例如随机地)成若干不规则的区段462。当断裂发生在(例如随机地)孤立的薄弱点(例如没有连接在线上)之间时，第二层456的随机碎裂可能发生。

图6是根据本发明的实施例，通过头盔600的横截面图。头盔600包括第一层604和第二层606。头盔600包括两个通风口614、615，允许空气通过头盔500传播，为受头盔保护的头部(未显示)提供通风。虽然在图6中不可见，但第二层606包括界定若干区段的薄弱点或薄弱线，例如如图3、4、5A或5C所示。

现在将参照图7和图8来描述本发明的实施例的操作。图7和图8显示了图6所示头盔的横截面图，并展示了头盔600的可能表现，特别是第二层606的表现，作为冲击的结果。可以理解的是，图3、4或6的头盔，或图5A、5B和5C所示的缓和冲击结构。

图7显示了与图6类似的头盔600的横截面图。冲击力的方向由箭头618表示。在超过一定阈值的冲击中(例如，比用户在正常使用过程中对头盔施加的力更大)，至少部分断裂薄弱点线(未显示)所需的足够能量传递至第二层606。薄弱点线的断裂将第二层606分割成多个互不相连的分离区段612。

在图7所示的实施例中，这些区段(基本上)比通风口614、615的尺寸小。这允许区段612相对于第一层604移动，例如通过落入通风口614、615，从头盔中弹出或在第一层604的外表面移动，而其继续移动不会被通风口614、615阻止。区段612的大小大大降低了几何锁定的风险(如上文参考图2B所述)。

图8显示了图6的头盔600的放大(放大)截面图，展示了区段612在冲击期间和/或冲击之后的表现。冲击物体620的(表面)也显示在图8中。例如，冲击物体可能是道路的表面。在冲击中形成的区段612(如与图7有关的描述)可以以各种方式对冲击作出反应。

一个或多个区段612a可以通过第一层604的通风口614弹出。另一组区段612b可以从头盔中弹出，例如远离第一层604的外表面。弹出的区段612b可以带走从冲击中转移到头盔600的部分能量，因此可以消减冲击的能量。这减少了转移到第一层604的能量，然后转移到由头盔600保护的头部(未显示)。

另一组区段612c可有助于促进冲击物体620相对于第一层604(以及因此受头盔保护的头部)的运动。区段612c配置为移动(例如旋转、滚动、平移)，以促进冲击物体620相对于第一层604的平移。在本实施例中，区段(即第二层)由低摩擦材料形成或涂有低摩擦涂层可能是有益的。区段612c的移动可能有助于减少通过头盔600传递的斜向力，这有助于减少在冲击期间受头盔保护的头部的旋转运动。

图9示意性地显示了在与冲击物体720冲击时通过头盔700的部分的横截面图。图9中看到的头盔700与图6中所示的头盔相似，头盔700包括第一层704和第二层706，第二层706包括限定多个区段的薄弱点线(不可见)。

然而，在图9所示的实施例中，虽然第二层由于受到冲击而沿着多条薄弱点线部分断裂，但第二层并没有完全断裂，从而使形成第二层706的多个区段完全彼此分离。相反，如图9所示，第二层沿薄弱点线的部分断裂使第二层706沿薄弱点线变形(如弯曲)。这增加了第二层706的灵活性，使第二层706能够弯曲并继续相对于第一层704移动，从而使第二层706移动到第一层704中(例如，第一层中的通风口)。这减少了第一层704和第二层706的运动受到阻止和/或阻碍的风险(即减少几何锁定的风险)。图9所示的布置也减少了第二层碎片的小区段造成损害的风险，例如对头盔使用者的眼睛。

图10示意性地显示了根据本发明的实施例的头盔800的横截面图。头盔800包括第一、内层的、冲击吸收层804和第二、外层的、壳层806。一个或多个突起808形成在第一层804上，面向第二层806。一个或多个突起810形成在第二层806上，面对第一层804。突起808、810可以是点状的，在不连续的点上作用于第二层806，或者突起808、810可以是纵向延伸的(以凸起的条状形式)，沿线作用于第二层806。

当头盔800受到冲击时，突起808、810的作用是集中第二层806因冲击力而承受的应力，从而促进第二层806的断裂，例如在突起808、810作用于第二层806的位置。与在先实施例一样，一旦第二层806断裂，断裂的部分就能相对于第一层804移动。

图11示意性地显示了根据本发明的实施例的头盔900的横截面图。头盔900与图10所示的头盔800相似，它包括第一、内层的冲击吸收层904和第二、外层的壳层906。然而，头盔900不是在第一和第二层804、806上形成的突起808、810，而是包括设置在第一层904和第二层906之间的多个断裂启动构件908(以硬球或条带的形式)。断裂启动构件908可以是点状球，在离散的点上作用于第二层906，或者断裂启动构件908可以是纵向延伸的(以条状形式)，沿线作用于第二层906。

头盔900还包括第一层904上的硬膜涂层910，位于第一层904和断裂启动构件908之间。

当头盔900受到冲击时，断裂启动构件908起作用，集中第二层806所承受的应力，作为冲击力的结果。硬膜涂层910防止断裂启动构件908嵌入第一层904中，从而有利于第二层906的断裂，例如在断裂启动构件908作用于第二层806的位置。与在先实施例一样，一旦第二层906断裂，断裂的部分就能相对于第一层904移动。

图12至13显示了根据本发明的实施例的头盔1000的示意性横截面图。头盔1000包括缓和冲击结构1002。特别是，缓和冲击结构1002有具有以下部件：第一内层1004、第二外层1006和中间层1005。特别是，第二层1006设置在第一层1004的外面(例如堆叠在其上)，而中间层1005布置在第二层和第一层1006、1004之间。第一层1004可以包括能量吸收层。此外，根据一实施例，中间层1006可以包括或由多个滚动元件1007形成，这些滚动元件可以如本文所述设计(例如具有例如直径在1mm至4mm范围内的刚性球体)。滚动元件1007促进第二层1006相对于第一层1004的相对运动，它允许第二层1006(或其部分)的运动，在受到冲击时，滚动元件1007在第二层1006(或其部分)下面滚动。然而，也可以想象到中间层1005不包括这种滚动元件1007，但由于替代材料的特性或结构而有利于相对运动。

特别是，如图12和13所示，第二层1006相对于底层的第一层1004形成非一致的外壳1006。图12显示了在对头盔1000施加力F的冲击之前的外壳1006。

如图13所示，非一致外壳1006配置为在冲击时断裂成多个断裂部分1060，然后在中间层1005上相对于内部第一层1004移动，其中(如果存在)滚动元件1007通过在其下方滚动促进各个断裂部分1060相对于第一层1004移动。换言之，非一致的外壳1006在受到冲击时断裂，以促进断裂部分1060在滚动的滚动元件1007(在中间层1005包括滚动元件1007的情况下)或在没有滚动元件1007的替代中间层上滑动或移动。

因此，本领域技术人员将理解，根据本发明的实施例的缓和冲击结构，其中一个或多个薄弱点布置为因冲击而断裂，以促进第一层和第二层相对于彼此的运动，有助于减少通过缓和冲击结构传递的力，例如传递至被该结构保护的使用者或物体。这可能比已知的缓和冲击结构有优势，特别是当缓和冲击结构是头盔时，比已知的头盔有明显的好处，例如有助于减少脑损伤。然而，可以进一步理解的是，在本发明的范围内，本文所述的具体布置的许多变化是可能的，例如从所示的实施例中提取的特征的组合。

Claims (37)

1.一种头盔，包括缓和冲击结构，所述缓和冲击结构包括：

第一层；以及

第二层；

其中，缓和冲击结构的材料特性、机械特性和几何特性中的一项或多项布置为在缓和冲击结构受到冲击时，促进第二层至少部分断裂，从而使第二层的至少一部分能够相对于第一层移动。

2.根据权利要求1所述的头盔，其中所述缓和冲击结构布置为设置特定的冲击阈值力，在所述阈值力或以上，所述第二层布置为断裂。

3.根据权利要求1或2所述的头盔，其中所述第二层布置为断裂的特定力在10N和100N之间，例如30N和70N之间，例如大约50N。

4.根据权利要求1、2或3所述的头盔，其中所述第二层的断裂韧性在0.1MPam^1/2和10MPam^1/2之间，例如在0.5MPam^1/2和5MPam^1/2之间，例如在1MPam^1/2和3MPam^1/2之间。

5.根据前述任一权利要求所述的头盔，其中所述第一层和/或第二层包括一个或多个突起，当所述缓和冲击结构受到冲击时，所述突起布置为促进所述第二层的至少部分断裂。

6.根据前述任一权利要求所述的头盔，其中所述缓和冲击结构包括与所述第二层相邻的一个或多个断裂启动构件，其中所述一个或多个断裂启动构件布置为在所述缓和冲击结构受到冲击时促进所述第二层的至少部分断裂。

7.根据前述任一权利要求所述的头盔，其中所述第二层的形状是在第二层中形成一个或多个薄弱点和/或薄弱点线，其中所述一个或多个薄弱点和/或薄弱点线布置为促进所述第二层的至少部分断裂。

8.根据权利要求7所述的头盔，其中所述第二层包括多个薄弱点和/或薄弱点线，并且所述第二层布置为在多个薄弱点和/或薄弱点线中的至少一个或在多个薄弱点和/或薄弱点线中的至少两个之间至少部分地断裂。

9.根据权利要求7或8所述的头盔，其中一个或多个薄弱点和/或薄弱点线是由第二层的材料特性限定。

10.根据权利要求7、8或9所述的头盔，其中所述第二层包括这样的材料，其中具有一个或多个杂质，其中所述一个或多个杂质定义了一个或多个薄弱点和/或薄弱点线。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的头盔，其中所述第二层包括一个或多个纤维和/或一个或多个引晶颗粒，其中所述一个或多个纤维和/或一个或多个引晶颗粒布置为形成一个或多个薄弱点和/或薄弱点线。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的头盔，其中所述一个或多个薄弱点和/或薄弱点线是由第二层的几何特性限定。

13.根据权利要求7至12中任一项所述的头盔，其中所述第二层在一个或多个薄弱点和/或薄弱点线处的厚度小于所述第二层周围区域的厚度。

14.根据权利要求7至13中任一项所述的头盔，其中所述一个或多个薄弱点和/或薄弱点线包括所述第二层中的一个或多个压痕、空隙、凹槽、槽和/或孔洞。

15.根据前述任一权利要求所述的头盔，其中所述第一层和/或第二层包括一个或多个突起和/或所述缓和冲击结构包括与所述第二层相邻的一个或多个断裂启动构件和/或所述第二层包括一个或多个薄弱点和/或薄弱点线，其中所述一个或多个突起、所述一个或多个断裂启动构件和/或所述一个或多个薄弱点和/或薄弱点线布置为限定所述第二层的一个或多个区段。

16.根据权利要求15所述的头盔，其中所述第二层包括3至1000个区段，例如50至500个区段，例如75至300个区段，例如100至150个区段。

17.根据权利要求15或16所述的头盔，其中所述区段在所述第二层的整个范围内延伸。

18.根据权利要求15、16或17所述的头盔，其中所述区段相对于所述头盔的几何特征排列。

19.根据权利要求15至18任一项所述的头盔，其中所述区段布置为环绕所述头盔中的一个或多个通风口。

20.根据权利要求15至19任一项所述的头盔，其中当所述缓和冲击结构受到冲击时，所述第二层布置为断裂，以促进一个或多个区段从所述第二层至少部分脱离。

21.根据权利要求20所述的头盔，其中一个或多个至少部分分离的区段布置成，当所述缓和冲击结构受到物体的冲击时，促进所述第二层相对于冲击物体的移动。

22.根据权利要求20或21所述的头盔，其中一个或多个至少部分分离的区段布置成，当所述缓和冲击结构受到冲击时，从所述缓和冲击结构脱离。

23.根据权利要求20、21或22所述的头盔，其中所述第二层布置为，当所述缓和冲击结构受到冲击时，在部分分离的部分和所述第二层之间弯曲。

24.根据权利要求15至23任一项所述的头盔，其中所述第二层包括多个较小的区段，所述区段布置在所述第二层的较高表面曲率区域和/或在第一层和/或第二层上的扰动区域。

25.根据前述任一权利要求所述的头盔，其中所述第一层包括第一层和第二层之间的硬膜。

26.根据前述任一权利要求所述的头盔，其中所述第二层形成相对于第一层非一致的外壳，其中，当所述缓和冲击结构受到冲击时，外壳配置为断裂，使得所述外壳的至少一部分能够相对于第一层移动。

27.根据权利要求26所述的头盔，其中，当所述缓和冲击结构受到冲击时，外壳配置成扁平状，以促进所述外壳相对于所述第一层的相对运动。

28.根据权利要求1或根据权利要求2至27任一项所述的头盔，其中，所述第二层与所述第一层一体形成，所述第一层形成能量吸收层或能量吸收层的一部分。

29.根据前述任一权利要求所述的头盔，其中所述缓和冲击结构包括中间层，所述中间层配置为促进第一层和第二层之间的相对运动。

30.根据权利要求29所述的头盔，其中在所述中间层包括多个滚动元件。

31.根据权利要求30所述的头盔，其中所述多个滚动元件的每个滚动元件的滚动阻力小于0.3。

32.根据权利要求30或31所述的头盔，其中所述滚动元件是坚硬的和硬的。

33.根据权利要求30至32任一项所述的头盔，其中所述多个滚动元件的每个滚动元件是球形的。

34.根据权利要求30至33任一项所述的头盔，其中所述多个滚动元件中的每个滚动元件包括直径在1mm至4mm之间。

35.根据前述任一权利要求所述的头盔，其中所述缓和冲击结构包括断裂机构，所述断裂机构配置为抵抗第二层和第一层之间的相对运动。

36.根据权利要求35所述的头盔，其中所述断裂机构配置为在层间产生几何锁定或机械锁定。

37.根据权利要求35或36所述的头盔，其中所述断裂机构配置为增加滚动元件的滚动阻力。