CN117956921A - 冲击保护系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于佩戴在用户头部上的冲击保护系统。该冲击保护系统具有由多个板形成的保护层。至少一个板可以相对于一个或多个其他板平移足够的量，以促进保护层的形状的改变。通过允许冲击保护系统适应各种头部形状和尺寸，这样的系统可以是有利的。这反过来又使系统对用户来说更加舒适，并且有可能使单一设计和/或尺寸适合更广泛范围的用户。

Description

冲击保护系统

技术领域

本发明广泛地涉及一种冲击保护系统，并且在一个示例中涉及诸如头盔的可佩戴的冲击保护系统。

背景技术

本说明书中对任何在先出版物(或从其导出的信息)或任何已知事项的引用不是也不应被视为承认或认可或任何形式地暗示在先出版物(或从其导出的信息)或已知的事项构成本说明书所涉及的从事领域中的公知常识的一部分。

已知的是，提供诸如头盔的冲击保护系统。传统的头盔包括覆盖可变形材料的刚性外壳。当受到物体撞击时，另一个刚性外壳趋于耗散力，并防止物体穿透，而可变形材料则起到吸收力的作用。虽然这样的系统可以提供高度的保护，但是它们往往很重、不灵便且难以运输，在诸如骑自行车、滑雪、单板滑雪等体育活动时佩戴不舒服。

已经进行了许多尝试来解决这些缺陷。例如，US5,661,854描述了一种柔性头盔，其具有有抗冲击段的外层和有能量吸收结构的内层。这些段通过柔性弹性板和环形冠结构连接。在使头盔具有至少一定程度的柔性的同时，头盔可以允许抗冲击段之间存在间隙，从而有可能允许锋利物体在这些位置刺入。

US 7,207,072描述了一种具有可移动部件的头盔，以在保护形式之间交替。虽然下巴护具和面罩是可移动的，但头盔覆盖头部的侧面、顶部和后部的主要部分的尺寸和/或形状很大程度上是固定的。

WO 2019/076689描述了一种具有外壳和内壳的头盔，其中内壳能够相对于外壳滑动。内壳也被制成段，使得各段可以相对于外壳稍微彼此独立地滑动。这种设计旨在保护用户免受冲击力的切向分量和径向冲击力的影响。然而，外壳不允许头盔形状的灵活性。

US2015/0320134描述了一种用于非接触运动的轻质防护帽，其包括设计用于防止用户头部和面部受伤的软泡沫头盔。虽然它重量轻且灵活，但其只提供了最低限度保护，因此不适合许多应用。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于佩戴在用户头部上的冲击保护系统，该冲击保护系统包括由多个板形成的保护层，其中至少一个板可以相对于一个或多个其他板平移足够的量，以促进保护层的形状的改变。

在一个实施方式中，板是柔性的。

在一个实施方式中，至少一些相邻的板部分重叠。

在一个实施方式中，板的重叠包括半搭接接头。

在一个实施方式中，板中的一个包括凹口，并且板中的另一个包括突片，使得突片配合在凹口内，以将板定位在中立位置。

在一个实施方式中，冲击保护系统还包括位于保护层内部的可变形层，以便在使用时面向佩戴者。

在一个实施方式中，可变形层包括剪切增稠或非牛顿部件。

在一个实施方式中，可变形层包括以下中的至少一种：剪切增稠泡沫；剪切增稠模制泡沫；包含剪切增稠添加剂的聚合物基质；具有非牛顿流体填充的泡沫；非牛顿材料；聚氨酯吸能材料；以及，含有聚硼二甲基硅氧烷的聚氨酯材料。

在一个实施方式中，剪切增稠或非牛顿部件具有以下至少之一的厚度：～5mm；<5mm；<20mm；>10mm；5-20mm；10-15mm；<30mm；以及，～30mm；

在一个实施方式中，可变形层由以下中的至少一种制成：拉胀材料；可变形流体层；冲击吸收泡沫；可弹性变形层；可塑性变形层；塑料；橡胶；凯夫拉；EPU(发泡聚氨酯)泡沫；EPS(发泡聚苯乙烯)泡沫；EPP(发泡聚丙烯)泡沫；以及，PPS(聚苯硫醚)泡沫。

在一个实施方式中，可变形层和保护层使用以下中的至少一种来至少部分地结合：机械结合；化学结合；焊接；粘合剂；以及，紧固件。

在一个实施方式中，可变形层是可移除的。

在一个实施方式中，可变形层具有以下至少之一的厚度：～15mm；>20mm；>23mm；<26mm；<30mm；20-25mm；23-26mm；以及～30mm；并且，保护层的厚度为以下至少之一：～1mm；>1mm；>1.5mm；<3mm；<4mm；1-4mm；1.5-3mm；以及～4mm。

在一个实施方式中，可变形层包括多个部分，每个部分连接到板的单个板上。

在一个实施方式中，可变形层的多个部分包括倒角边缘，以适应板的平移。

在一个实施方式中，柔性构件从可变形层的后部部分的下边缘向下延伸。

在一个实施方式中，柔性构件被配置为在使用期间邻接并基本上贴合用户的头部和/或颈部的形状。

在一个实施方式中，可变形层具有在内表面上延伸的覆盖物，以便在使用期间位于可变形层和用户的头部之间，该覆盖物由以下至少一种制成：机织织物；无纺织物；弹性织物；以及，开孔泡沫。

在一个实施方式中，保护层具有在外表面上延伸的覆盖物，该覆盖物由以下至少一种制成：机织织物；无纺织物；弹性织物；以及，开孔泡沫。

在一个实施方式中，板彼此连接，以限制当相邻板远离彼此平移时可以形成的间隙的宽度。

在一个实施方式中，板通过以下至少之一连接：弹性系绳；无弹性带子；柔性带；以及，刚性支架。

在一个实施方式中，保护层包括至少一个背衬构件，该背衬构件跨越当板远离彼此平移时产生的间隙。

在一个实施方式中，背衬构件包括至少一个凹槽，并且背衬构件任一侧上的板包括延伸到凹槽中的至少一个销，销和凹槽由此配合，以允许但也限制由背衬构件连接的板之间的相对平移。

在一个实施方式中，板之间的相对平移可以在三个维度上发生。

在一个实施方式中，板之一是柔性的中央脊部。

在一个实施方式中，中央脊部冠状地延伸。

在一个实施方式中，中央脊部矢状地延伸。

在一个实施方式中，多个板被锚固至中央脊部。

在一个实施方式中，中央脊部具有朝向延伸的偏置。

在一个实施方式中，中央脊部具有朝向屈曲的偏置。

在一个实施方式中，中央脊部包括结合至中央脊部的内表面的偏压构件。

在一个实施方式中，中央脊部包括结合到中央脊部的外表面的偏压构件。

在一个实施方式中，偏压构件延伸穿过中央脊部中的一个或多个孔，从而将偏压构件固定到外表面，同时允许偏压构件在弯曲期间相对于中央脊部滑动。

在一个实施方式中，偏压构件的端部延伸穿过中央脊部中的孔，使得当中央脊部弯曲时，偏压构件相对于中央脊部自由滑动，同时保持基本上邻接外表面。

在一个实施方式中，保护层结合至固定机构，以将冲击保护系统固定至用户。

在一个实施方式中，保护层由以下至少一种制成：热塑性聚合物；ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)；PP(聚丙烯)；PC(聚碳酸酯)；凯夫拉；以及，HDPE(高密度聚乙烯)。

在一个实施方式中，保护层包括以下至少之一：蜂窝状结构；允许气流通过其中的一个或多个孔；增强局部柔性的表面特征；可变厚度；以及，罗纹。

在一个实施方式中，冲击保护系统包括指示冲击保护系统的损坏状态的视觉指示器。

在一个实施方式中，视觉指示器在冲击保护系统的冲击之后经历颜色变化。

在一个实施方式中，冲击保护系统包括调节机构，以至少部分地调节冲击保护系统的尺寸。

在一个实施方式中，调节机构包括：一个或多个张紧构件；弹性张紧系统；棘轮张紧系统；以及，可调节的内部框架。

在一个实施方式中，冲击保护系统可以折叠或压扁以便储存。

在一个实施方式中，冲击保护系统在折叠时的宽度相对于中立位置的宽度减少以下至少之一：40％；50％；60％；以及，70％。

应当理解，本发明的广义形式及其各自的特征可以结合和/或独立地使用，并且对单独的广义形式的引用并不旨在进行限制。此外，应当理解，可以使用该系统或装置来执行该方法的特征，并且该系统或装置的特征可以使用该方法来实现。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的各种示例和实施方式，其中:

图1是根据本发明的实施方式的冲击保护系统的左前角度视图；

图2是图1的冲击保护系统的主视图；

图3是图1的冲击保护系统的左视图；

图4是图1的冲击保护系统的后视图；

图5是图1的冲击保护系统的仰视图；

图6是图1的冲击保护系统的俯视图；

图7是图1的冲击保护系统的右下角度视图，其中可变形层被移除；

图8是图1中的冲击保护系统的右后上角度视图；

图9是图1的冲击保护系统的板的边缘的放大图；

图10是处于折叠位置的冲击保护系统的另一个实施方式的侧视图；

图11是图10中的冲击保护系统处于中立位置的后视图；

图12是图10中的冲击保护系统处于折叠位置的后视图；

图13是冲击保护系统的另一个实施方式的右前上角度视图；

图14是图13的冲击保护系统的侧视图；

图15是图13的冲击保护系统的仰视图；

图16是图13的冲击保护系统的一部分的放大仰视图，其中部分移除了颈部衬垫；

图17是可选地形成冲击保护系统的一部分的颈部衬垫的俯视图；

图18是图13的冲击保护系统的侧视图，其具有颈部衬垫的替代形式；

图19是冲击保护系统的另一个实施方式的左前下角度视图；和

图20是由细节A标识的图19的放大部分。

具体实施方式

现在将描述根据本发明实施方式的冲击保护系统的示例。

在该示例中，冲击保护系统适合佩戴在用户的头部上，并且具有由多个板形成的保护层。至少一个板可以相对于一个或多个其他板平移足够的量，以促进保护层的形状的改变。

这样的系统是有利的，因为它可以适于允许冲击保护系统适应各种头部形状和尺寸。这反过来又使系统对用户来说更加舒适，并且有可能使单一设计和/或尺寸适合更广泛的用户。

通常，传统头盔的外壳会被制造得比需要的更大，并提供各种尺寸的泡沫垫片来“填充”头盔以适合特定的用户。这导致头盔的整体尺寸比用户的头部大得多，从而形成笨重的外观。为了解决这个问题，可以提供多种尺寸的头盔，但用户仍然经常需要稍大的尺寸来适应他们特定的头部形状。因此，通过提供可以改变形状的系统，可以大大减少这种笨重的外观，因为该系统可以适应用户头部的形状。

另外，冲击保护系统可具有足够范围的形状，以允许系统在不使用时被收缩、折叠、压扁或以其他方式适于占据更小或更方便的形状以便运输。例如，形状的变化可以使冲击保护系统更容易装入行李中。类似地，改变形状的能力可以防止在这些或其他类似情况下对冲击保护系统的损坏。

现在将描述许多进一步的示例性特征。

在冲击保护系统的一些示例中，板可以是柔性的。这可以允许系统采用甚至更广泛范围的形状和/或可以使系统在不佩戴时对损坏更有容错性。例如，如果冲击保护系统在装在行李中时被压扁，它可能能够弯曲以吸收力，这与可能会破裂的传统的头盔相反。在一些示例中，冲击保护系统的宽度可以减少40％、50％、60％、或者甚至可能70％或更多，而不会造成任何永久性损坏。

冲击保护系统可进行设计，使得至少一些相邻的板部分地重叠。通过这样做，这可以允许相邻板相对于彼此平移，而不会在板之间产生间隙。根据具体设计，这可以用于相对运动的全部或仅一部分。在任何情况下，防止间隙形成或至少限制间隙的尺寸是有利的，因为这样的间隙可能允许尖锐物体更容易地刺穿保护系统。

板的重叠可以通过一系列手段中的任何一种来实现，例如板的搭接接头、半搭接接头或锥形边缘。半搭接接头和锥形边缘都是有利的，因为它们允许在不增加保护层的总厚度的情况下发生重叠。它们还限制了板在分离后朝向彼此移动时发生卡住的可能性。在某些情况下，半搭接接头也可能是有利的，因为它产生了一个停止点来限制板重叠的量。

在相邻板相交的情况下，一个板也可设置有凹口或其他类似的切口，而邻接的板具有突片或其他类似的突出部以匹配切口。通过这种方式，突片安装在凹口内，以将板定位在中立位置。也就是说，板可以被彼此分开，但是当再次移回到一起时，突片和凹口将板引导到它们的优选位置。

这些特征还可用于约束板的相对平移的方向。具体地，凹口和突片可以防止平行于邻接边缘的相对运动，同时允许垂直于边缘的平移。

在一些实施方式中，冲击保护系统可以在保护层内部具有可变形层，以便在使用中面向佩戴者。该可变形层可以由任何范围的材料制成或至少包括任何范围的材料，该材料例如为(但不限于此)：冲击吸收泡沫、弹性可变形层、塑性变形层、塑料、橡胶、拉胀材料、可变形流体层、凯夫拉、EPU(发泡聚氨酯)泡沫、EPS(发泡聚苯乙烯)泡沫、EPP(发泡聚丙烯)泡沫和PPS(聚苯硫醚)泡沫。

通过以这种方式在保护层内部提供可变形层，可以防护更广泛范围的冲击类型。例如，保护层可以防止尖锐物体刺穿，而可变形层在吸收和分散钝力的能量方面更有效。

在这些或其他实施方式中，可变形层可具有剪切增稠或非牛顿部件。例如，可变形层可包括的材料诸如但不限于：剪切增稠泡沫、剪切增稠模制泡沫、具有剪切增稠添加剂的聚合物基质、具有非牛顿流体填充的泡沫、非牛顿材料、聚氨酯吸能材料以及含有聚硼二甲基硅氧烷的聚氨酯材料。

在可变形层中提供剪切增稠或非牛顿部件是特别有利的，因为其可以在正常使用期间提供改进的舒适度和/或改进针对冲击的保护。材料的当施加力时具有不同特性的能力可能允许其实现这些看似相互矛盾的要求。

在一个示例中，剪切增稠或非牛顿部件具有大约5mm的厚度。在其他示例中，该部件可以具有小于5mm、小于20mm、大于10mm、在5mm与20mm之间、在10mm与15mm之间、小于30mm或大约30mm的厚度。

可变形层和保护层可以使用一系列方法至少部分地结合，一系列方法例如但不限于机械结合、化学结合、焊接、粘合剂和紧固件。例如，如果该结合使用钩环紧固件或按扣，则可变形层可以是可移除的。

在一个示例中，可变形层的厚度为：大约15mm；大于20mm、大于23mm、小于26mm、小于30mm、20至25mm之间、23至26mm之间、或大约30mm。最典型地，厚度约为23mm至26mm，取决于所选择的具体形状。保护层的厚度约为1mm、大于1mm、大于1.5mm、小于3mm、小于4mm、1至4mm之间、1.5至3mm之间、或约4mm。较薄的轻量布置是最优选的，其厚度通常在大约1.5mm至3mm的范围内。

通常，可变形层可形成为多个部分，每个部分连接到板的单个板上。这些部分可以是完全独立的，或者可以以某种方式部分结合或链接。通过以这种方式提供可变形层，其允许板相对于彼此平移而不受可变形层的任何阻碍。可变形层的所述部分还可以具有倒角边缘，以适应板的平移而不引起干涉。

在一些实施方式中，可变形层可以具有在内表面上延伸的覆盖物，使得其在使用期间邻接用户的头部。该覆盖物可以由任何合适的材料制成，材料例如但不限于织造织物、无纺织物、弹性织物和开孔泡沫。例如，在一种优选的形式中，覆盖物可以是针织羊毛或合成材料，最优选是美利奴羊毛。

在一些实施方式中，保护层可以具有在外表面上延伸的覆盖物。该覆盖物可以由任何合适的材料制成，该材料例如但不限于织造织物、无纺织物、弹性织物和开孔泡沫。例如，在一种优选的形式中，覆盖物可以是针织羊毛或合成材料，最优选是聚酯纤维/丙烯酸织物，给出“无檐小便帽”或“针织帽”的外观。

以这种方式，冲击保护系统可以潜在地具有被认为比传统头盔更有吸引力的外观，同时仍然提供类似的保护益处。冲击保护系统改变形状的能力也可以帮助模仿无檐小便帽，因为该系统将更好地贴合用户头部的形状，基本与无檐小便帽一样。

在一些实施方式中，柔性构件可以从可变形层的后部部分的下边缘向下延伸。柔性构件可以被配置为在使用期间邻接并基本上贴合用户的头部和/或颈部的形状。例如，它可以贴合用户的头部形状(特别是在枕骨区域)，这可以改善冲击保护系统的匹配和感觉。

在冲击保护系统的一些可选实施方式中，板彼此连接，以限制当相邻板远离彼此平移时可以形成的间隙的宽度。例如，相邻的板可以通过弹性系绳、非弹性带、柔性带、刚性支架或一些其他形式的结合器连接，该结合器允许板仅移动分开至一点，在该点处，它们随后被限制进一步移动分开。该连接装置可以涉及硬限制(其中板在停止之前自由移动)或者是更渐进的限制(其中阻力随着距离逐渐增加)。

在一个示例中，保护层可以包括至少一个背衬构件，该背衬构件跨越当板远离彼此平移时产生的间隙。这种背衬构件解决了之前提出的问题(其中板之间的间隙也可能牺牲安全性，因为尖锐的物体可以穿透该间隙)。相反，背衬构件可以允许板移动得足够分开以形成间隙，同时保持完整的覆盖物以抗刺穿。

在一个具体示例中，背衬构件可以具有凹槽，并且背衬构件的任一侧上的板具有延伸到凹槽中的至少一个销。销和凹槽配合，以允许但也限制由背衬构件连接的板之间的相对平移。背衬构件可以沿着具有一系列凹槽以及与每个凹槽结合的相应销的板之间的接头延伸。

背衬构件的这种设计是有利的，因为它允许板之间的自由移动，直到当销到达凹槽的端部时达到硬限制为止。然而，如果希望对移动分开的板具有阻力，则可以将弹性系绳或其他类似装置与背衬构件结合使用。

在一些实施方式中，板之间的相对平移可以在三个维度上发生。也就是说，板可以优选地在板的既垂直于边缘又沿着边缘的平面内平移，以及在垂直于该板的该平面的方向上平移。然而，在其他实施方式中，相对平移可以仅在二维或甚至一维中发生。例如，可以限制板在板的平面之外的相对平移。在其他示例中，该方向可能是可能的，但它们可能无法在平行于边缘的方向上平移。在其它示例中，它们可以被限制为仅在平面内且垂直于边缘的方向上平移。

在冲击保护系统的一些示例性实施方式中，板之一可以是柔性的中央脊部。在各种替代实施方式中，中央脊部可以冠状地延伸(从耳朵到耳朵)，而在其他替代实施方式中，中央脊部可以矢状地延伸(从前到后)。

在一个这样的实施方式中，多个板可以锚定到中央脊部。例如，中央脊部可以从冲击保护系统的前部延伸至后部，而其余板中的每一个都从中央脊部延伸并锚固至其上。这种锚固可以使用任何合适的紧固装置，例如但不限于夹子、紧固件或粘合剂。

在一些可选的实施方式中，中央脊部可以在形成冲击保护系统的形状和/或帮助维持系统的舒适配合中发挥作用。在一些情况下，这可以通过中央脊部具有朝向延伸的偏置来实现，而在其他情况下，这可以通过中央脊部具有朝向屈曲的偏置来实现。

例如，如果中央脊部具有朝向延伸的偏置，则这意味着中央脊部将具有平放而不是弯曲的趋势。如果中央脊部矢状地延伸，那么这将导致冲击保护系统的前部和后部移动分开，导致侧面向内移动。这会导致冲击保护系统在不佩戴时具有塌缩或“压扁”的形状，并且在被佩戴时会导致侧面“拥抱”用户的头部。这又可以产生改进的和/或更安全的配合，或者至少向用户提供这样的感觉。

在这些实施方式中的一些实施方式中，中央脊部的偏置可以使用结合到中央脊部的外表面或内表面的偏压构件来实现。该偏压构件可以是由任何合适的材料(例如但不限于塑料、金属、碳纤维或其他复合材料)制成的弹性可变形构件。

在一个示例中，偏压构件可以延伸穿过中央脊部中的一个或多个孔，从而将偏压构件固定到外表面，同时允许偏压构件在弯曲期间相对于中央脊部滑动。也就是说，孔提供了将偏压构件结合到中央脊部的机械装置，同时仍然允许通过中央脊部的运动范围所需的足够的相对运动。

类似地，偏压构件的端部可以延伸穿过中央脊部中的孔，使得当中央脊部弯曲时，偏压构件相对于中央脊部自由滑动，同时保持基本上邻接外表面。换句话说，当中央脊部弯曲时，偏压构件也将随之弯曲，但由于其抵靠外表面定位，因此所需的总长度将由于变化的半径而变化。因此，当中央脊部延伸时，偏压构件可以进一步移动到孔中，并且当中央脊部弯曲时，偏压构件可以向后移出所述孔。因此，偏压构件可以适应中央脊部的变化的半径而不引起任何限制。

在一些实施方式中，保护层可以结合至固定机构，以将冲击保护系统固定至用户。例如，带有带扣的带子可以连接到保护层上的两个或多个位置，使得带子可以穿过用户的下巴下方并将系统固定就位。然而，应当理解，如本领域技术人员已知的那样，也可以使用各种替代的固定机构。

保护层可以由适合于特定设计和预期用途的任何合适的材料或材料的组合制成。这些材料可包括但不限于以下中的至少一种：热塑性聚合物、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、PP(聚丙烯)、PC(聚碳酸酯)、凯夫拉和HDPE(高密度聚乙烯)。优选地，该材料将抵抗尖锐物体的刺穿，同时仍然具有至少一定程度的柔性。该材料还优选是轻量的，并且能够在尽可能薄的同时充分发挥作用。

保护层还可以可选地包括多种其他特征之一以有助于强度、舒适度或性能，例如蜂窝结构、允许气流通过其中的一个或多个孔、增强局部柔性的表面特征、可变厚度、罗纹和/或本领域技术人员可能已知的任何其他特征。

冲击保护系统还可以具有指示冲击保护系统的损坏状态的视觉指示器。例如，视觉指示器在冲击保护系统的冲击后可能会发生颜色变化。这种指示器对于简单识别冲击保护系统需要维修或更换的情况是有利的，否则，如果不使用复杂的测试设备，这种情况可能是不明显或甚至可能不能辨别。

冲击保护系统还可以具有调节机构，以至少部分地调节冲击保护系统的尺寸。例如，调节机构可具有一个或多个张紧构件、弹性张紧系统、棘轮张紧系统、可调节内部框架和/或本领域技术人员可能已知的任何其他合适的机构。

现在将参照图1至图9描述本发明的优选实施方式的示例。

参照图1，示出了头盔100形式的冲击保护系统。头盔100具有朝向外侧的保护层101和朝向内侧的在使用过程中面向用户的头部的可变形层102。

保护层101由连接至中央脊部105的板104组成。中央脊部105具有沿着其外表面延伸的偏压构件106。

参照图3，可以更详细地看到板104以及用于固定带子或用于将头盔100固定至用户的其他类似装置的锚固点108。沿着头盔100的每一侧具有三个板104，每个板连接到中央脊部106和一个或多个相邻的板104。

图3中还示出了相邻板104之间的接头110。可以看出，一些板104包括与相邻板中的凹口结合的突片111。凹口和突片111确保板在分离后返回到中立位置时被正确地定位。

图9更详细地示出了板104的边缘，包括突片111。它还示出了板具有切口以产生半厚度部分112，该半厚度部分112与相邻板104上的反向半厚度部分结合。这些薄部分一起在相邻板104之间形成半搭接接头。也就是说，薄部分重叠以形成厚度不大于任一板的典型厚度的重叠部分。

现在参照图7，示出了板104之间的接头110的内部，其中为了清楚起见去除了可变形层102。背衬构件115跨越接头110，并使用从板104延伸穿过背衬构件115中的凹槽117的销116连接到每个板104。背衬构件115的上端处的夹子118将背衬构件115锚固到中央脊部105。板104还通过夹子120锚固到中央脊部105。

显然，相邻板104之间的接头110允许一定程度的分离。也就是说，板104可以被彼此拉开，其中销116沿着背衬构件115中的凹槽117滑动以允许这种情况发生。对于该移动的初始部分，半厚度部分112仍将部分地重叠以防止形成任何间隙。然而，在运动结束时，在板104之间可形成间隙。尽管如此，背衬构件仍然提供一定程度的保护，防止外部物体刺穿间隙。

板104和中央脊部105之间的接头不能以这种方式拉开，然而可以发生一定程度的枢转和/或弯曲以允许板104之间的相对运动。然而，应当理解，在替代实施方式中，可以在该位置处设置类似的接头和背衬构件。

最终结果是有利于形状改变的头盔100。例如，头盔100的侧面可以被向内推动，从而允许头盔100被“压扁”。这通过彼此拉开的板104之间的接头110的必要部件来适应。也就是说，接头110不一定需要沿着长度均匀地分离，而是可以在一个位置处比在另一位置处分离得更多，这取决于头盔100的形状的期望变化。必要时，板104也可相对于彼此在三个维度上平移，例如，通过板104的一部分被提升到板104的平面上方或其外部，而接头110的另一部分在平面内被拉开。

具有一定柔性的板104也有助于头盔100形状的改变。在所描述的实施方式中，板104通常由高密度聚乙烯(HDPE)制成，其坚韧且抗穿透，同时还具有一定的柔性，但是应当理解，可以替代地使用许多其他材料。

参照图8，可以看到中央脊部105的一些细节。偏压构件106邻接中央脊部105的外表面，并且通过桥部122保持抵靠中央脊部105，偏压构件106在桥部122下面通过。朝向每个端部的凸起部分123还形成偏压构件106进入的孔，从而也将偏压构件106的端部保持抵靠中央脊部105。

偏压构件106具有比如图所示的弯曲形状更接近平坦的自然形状。因此，偏压构件106在其端部处提供沿向外方向的力。也就是说，偏压构件106具有延伸的趋势。由于头盔100能够如前所述改变形状，所以偏压构件106具有使头盔100的前部和后部向外移动以及侧面向内移动的作用。

当头盔100的形状改变时，偏压构件106能够相对于中央脊部105滑动以适应这种运动。偏压构件106可固定在桥部122处，但可根据需要进一步滑入或滑出每一端处的凸起部分123。

参照图5，更详细地示出了可变形层。这里可以看出，可变形层由单独的泡沫垫102组成，每个泡沫垫102连接到板104的不同板上。它们使用钩环紧固件固定就位，但是应当理解，其他固定机构也可以替代地使用。泡沫垫102的边缘被倒角以在垫102之间产生间隙，确保当板104相对于彼此平移时(例如当头盔100折叠时)，不存在干涉。

虽然图中未示出，但头盔100优选地设置有外部覆盖物，该外部覆盖物可以是织物或其他柔软材料。例如，针织羊毛覆盖物通常用在用于雪上运动的头盔100的实施方式中。这将产生无檐小便帽的外观，同时仍然具有必要的保护性能。头盔100改变形状的能力也将进一步有助于实现“无檐小便帽”外观。

图10至图12示出了本发明的实施方式的替代示例。参照图10，可以更清楚地看到在处于塌缩位置时头盔200的相邻板204的相对运动。在接头210的下端处，在板204之间可以看到显著的间隙。然而，朝向接头204的上端处，与中立位置相比，甚至不存在额外重叠的间隙。

图11和图12示出了头盔200被塌缩或压扁的能力。图11示出了当没有施加外力时处于中立位置的头盔200，而图12示出了当头盔200未被佩戴时以相对小的向内压力塌缩头盔200。

图13至图17示出了本发明的又一实施方式。特别参照图13至图15，可选的颈部衬垫330安装到头盔300。在使用中，颈部衬垫330从头盔300的后部向下延伸并接触用户的颈部的后部，提供额外的温暖和/或舒适度，并且可能提供具有更安全感觉的配合。

颈部衬垫330是一块泡沫，其成形为贴合在用户头部后部的枕骨周围。它延伸超越典型的头盔线，并且可以在枕骨隆起周围提供额外的紧固。颈部衬垫330的还以围绕用户的耳朵顶部形成杯状的方式成形，以完善感觉并帮助定位该部件。颈部衬垫330由中等硬度的泡沫制成，其具有足够的柔韧性以能够被拉入头部周围，但也足够坚固以使其感觉像围绕头部后部的实心件。然而，应当理解，可以使用泡沫的替代材料和/或硬度，或者甚至可能向用户提供选项。

头盔300的这一添加还允许头盔300更接近地模仿无檐小便帽的外观和感觉，因为这更接近地代表无檐小便帽将处于用户颈部上的位置。

颈部衬垫330的外套332围绕头盔300的保护层301的周边延伸，其中腹板333在板304的顶部上方延伸。护套332和腹板333由氯丁橡胶制成，但应当理解，可以使用替代材料。重要的是，材料应该是柔性的且具有足够的弹性，因为它负责接合并贴合头部的后部。

如图15所示，颈部衬垫330本身从可变形层302向下延伸，有效地形成可变形层302的延伸部。图16示出了可变形层302具有附接的钩环紧固件335，以协助将颈部衬垫330固定就位。

在图17中，颈部衬垫330本身被示出为与可变形层302和外护套332分离。切口336是可见的，其被设置为贴合用户的耳朵。同时，图18示出了颈部衬垫340的不同设计，其中不需要外护套332和腹板333。

参照图16，更详细地示出了可变形层。这里可以看出，可变形层由单独的垫302组成，每个垫连接至板304中不同的板。在该实施方式中，垫302由具有聚氨酯插入物350的非牛顿泡沫制成。

图19和图20示出了头盔400的另一个实施方式。在该实施方式中，孔445设置在可变形层402中以容纳可变形层402中的插入件，该插入件由剪切增稠或非牛顿材料制成。

在优选实施方式的前述描述中，为了清楚起见，采用了特定术语。然而，本发明并不旨在限于如此选择的特定术语，并且应当理解，每个特定术语包括以类似方式运行以实现类似技术目的的所有技术等同物。诸如“前”和“后”、“内”和“外”、“上方”和“下方”等术语被用作方便用语以提供参考点，并且不应被解释为限制性术语。

贯穿本说明书和随后的权利要求书，除非上下文另有要求，词语“包括”以及其变体将被理解为暗示包括所述整数或整数组或步骤，但不排除任何其他整数或整数组。如本文所用且除非另有说明，术语“大约”意指±20％。

必须注意的是，如说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数所指对象，除非上下文另外明确指出。因此，例如，提及“一个支撑件”包括多个支撑件。在本说明书和随后的权利要求书中，将参考许多术语，除非相反的意图很明显，否则这些术语应被定义为具有以下含义。

本领域技术人员将理解，多种变化和修改将变得显而易见。对于本领域技术人员来说显而易见的所有这些变化和修改应当被认为落入之前描述的本发明广泛出现的精神和范围内。

Claims (43)

1.一种用于佩戴在用户头部上的冲击保护系统，所述冲击保护系统包括由多个板形成的保护层，其中至少一个板可以相对于一个或多个其他板平移足够量，以促进保护层形状的改变。

2.根据权利要求1所述的冲击保护系统，其中所述板是柔性的。

3.根据前述权利要求中任一项所述的冲击保护系统，其中相邻的板中的至少一些板部分地重叠。

4.根据权利要求3所述的冲击保护系统，其中板的重叠包括半搭接接头。

5.根据前述权利要求中任一项所述的冲击保护系统，其中板中的一个包括凹口，板中的另一个包括突片，使得所述突片配合在所述凹口内，以将板定位在中立位置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的冲击保护系统，还包括在保护层内部的可变形层，以便在使用时面向佩戴者。

7.根据权利要求6所述的冲击保护系统，其中可变形层包括剪切增稠或非牛顿部件。

8.根据权利要求7所述的冲击保护系统，其中可变形层包括以下至少之一：

a)剪切增稠泡沫；

b)剪切增稠模制泡沫；

c)包含剪切增稠添加剂的聚合物基质；

d)具有非牛顿流体填充的泡沫；

e)非牛顿材料；

f)聚氨酯吸能材料；和，

g)含有聚硼二甲基硅氧烷的聚氨酯材料。

9.根据权利要求7或8中任一项所述的冲击保护系统，其中剪切增稠或非牛顿部件的厚度为以下至少之一：

a)～5mm；

b)<5mm；

c)<20mm；

d)>10mm；

e)5-20mm；

f)10-15mm；

g)<30mm；和，

h)～30mm。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的冲击保护系统，其中可变形层由以下中的至少一种制成：

a)拉胀材料；

b)可变形流体层；

c)冲击吸收泡沫；

d)弹性可变形层；

e)塑性可变形层；

f)塑料；

g)橡胶；

h)凯夫拉；

i)EPU(发泡聚氨酯)泡沫；

j)EPS(发泡聚苯乙烯)泡沫；

k)EPP(发泡聚丙烯)泡沫；和，

l)PPS(聚苯硫醚)泡沫。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的冲击保护系统，其中可变形层和保护层使用以下至少之一来至少部分地结合：

a)机械结合；

b)化学结合；

c)焊接；

d)粘合剂；和，

e)紧固件。

12.根据权利要求6至11中任一项所述的冲击保护系统，其中可变形层是可移除的。

13.根据权利要求6至12中任一项所述的冲击保护系统，其中：

a)可变形层的厚度为以下至少之一：

i)～15mm；

ii)>20mm；

iii)>23mm；

iv)<26mm；

v)<30mm；

vi)20-25mm；

vii)23-26mm；和，

viii)～30mm；以及，

b)保护层的厚度为以下至少之一：

i)～1mm；

ii)>1mm；

iii)>1.5mm；

iv)<3mm；

v)<4mm；

vi)1-4mm；

vii)1.5-3mm；和，

viii)～4mm。

14.根据权利要求6至13中任一项所述的冲击保护系统，其中可变形层包括多个部分，每个部分连接到板中的单个板上。

15.根据权利要求14所述的冲击保护系统，其中可变形层的多个部分包括倒角边缘以适应板的平移。

16.根据权利要求6至15中任一项所述的冲击保护系统，其中柔性构件从可变形层的后部部分的下边缘向下延伸。

17.根据权利要求16所述的冲击保护系统，其中柔性构件被构造成在使用期间邻接并基本上贴合用户的头部和/或颈部的形状。

18.根据权利要求6至17中任一项所述的冲击保护系统，其中可变形层具有在内表面上延伸以便在使用期间被定位在可变形层和用户的头部之间的覆盖物，所述覆盖物由以下中的至少一种制成：

a)机织织物；

b)无纺织物；

c)弹性织物；和，

d)开孔泡沫。

19.根据前述权利要求中任一项所述的冲击保护系统，其中保护层具有在外表面上延伸的覆盖物，所述覆盖物由以下中的至少一种制成：

a)机织织物；

b)无纺织物；

c)弹性织物；和，

d)开孔泡沫。

20.根据前述权利要求中任一项所述的冲击保护系统，其中板彼此连接，以限制当相邻板远离彼此平移时能够形成的间隙的宽度。

21.根据权利要求20所述的冲击保护系统，其中板通过以下中的至少一种连接：

a)弹性系绳；

b)无弹性带子；

c)柔性带；和，

d)刚性支架。

22.根据权利要求20或21中任一项所述的冲击保护系统，其中保护层包括至少一个背衬构件，所述背衬构件跨越当板远离彼此平移时所产生的间隙。

23.根据权利要求22所述的冲击保护系统，其中所述背衬构件包括至少一个凹槽，并且所述背衬构件任一侧上的板包括延伸到所述凹槽中的至少一个销，销和凹槽由此配合以允许但也限制由背衬构件连接的板之间的相对平移。

24.根据前述权利要求中任一项所述的冲击保护系统，其中板之间的相对平移能够在三个维度上发生。

25.根据前述权利要求中任一项所述的冲击保护系统，其中板之一是柔性的中央脊部。

26.根据权利要求25所述的冲击保护系统，其中所述中央脊部冠状地延伸。

27.根据权利要求25所述的冲击保护系统，其中所述中央脊部矢状地延伸。

28.根据权利要求25至27中任一项所述的冲击保护系统，其中多个板被锚固至所述中央脊部。

29.根据权利要求25至28中任一项所述的冲击保护系统，其中所述中央脊部具有朝向延伸的偏置。

30.根据权利要求25至28中任一项所述的冲击保护系统，其中所述中央脊部具有朝向屈曲的偏置。

31.根据权利要求25至28中任一项所述的冲击保护系统，其中所述中央脊部包括结合至所述中央脊部的内表面的偏压构件。

32.根据权利要求25至28中任一项所述的冲击保护系统，其中所述中央脊部包括结合至所述中央脊部的外表面的偏压构件。

33.根据权利要求32所述的冲击保护系统，其中偏压构件延伸穿过中央脊部中的一个或多个孔，从而将偏压构件固定至外表面，同时允许偏压构件在弯曲期间相对于中央脊部滑动。

34.根据权利要求32或33中任一项所述的冲击保护系统，其中偏压构件的端部延伸穿过中央脊部中的孔，使得当中央脊部弯曲时，偏压构件相对于中央脊部自由滑动，同时保持基本上邻接外表面。

35.根据前述权利要求中任一项所述的冲击保护系统，其中保护层结合到固定机构，以将所述冲击保护系统固定到用户。

36.根据前述权利要求中任一项所述的冲击保护系统，其中保护层由以下中的至少一种制成：

a)热塑性聚合物；

b)ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)；

c)PP(聚丙烯)；

d)PC(聚碳酸酯)；

e)凯夫拉；和，

f)HDPE(高密度聚乙烯)。

37.根据前述权利要求中任一项所述的冲击保护系统，其中保护层包括以下中的至少一种：

a)蜂窝结构；

b)允许气流通过其中的一个或多个孔；

c)增强局部灵活性的表面特征；

d)可变厚度；和，

e)罗纹。

38.根据前述权利要求中任一项所述的冲击保护系统，其中冲击保护系统包括指示冲击保护系统的损坏状态的视觉指示器。

39.根据权利要求38所述的冲击保护系统，其中视觉指示器在冲击保护系统冲击之后经历颜色变化。

40.根据前述权利要求中任一项所述的冲击保护系统，其中冲击保护系统包括调节机构，以至少部分地调节冲击保护系统的尺寸。

41.根据权利要求40所述的冲击保护系统，其中所述调节机构包括：

a)一个或多个张紧构件；

b)弹性张紧系统；

c)棘轮张紧系统；和，

d)可调节的内部框架。

42.根据前述权利要求中任一项所述的冲击保护系统，其中所述冲击保护系统能够被折叠或压扁以便储存。

43.根据前述权利要求中任一项所述的冲击保护系统，其中所述冲击保护系统在折叠时的宽度相对于中立位置的宽度减小以下中的至少一个：

a)40％；

b)50％；

c)60％；和，

d)70％。