ES2330138T3 - Recubrimientos absorventes de energia para uso en un equipo de proteccion para la cabeza. - Google Patents

Abstract

Un equipo de protección (2) para la cabeza, que comprende una capa exterior (20) que tiene una superficie interna; una capa interior (28) que tiene una superficie encarada hacia la capa exterior; una capa intermedia (24) que tiene una pluralidad de elementos comprimibles (50) dispuestos en una región intersticial, que contiene un fluido, formada por las capas interior (28) y exterior (20); y al menos un paso por el que el fluido puede salir desde la capa intermedia (24) a medida que la capa exterior (20) se deforma en respuesta a un impacto sobre la capa exterior (20), caracterizado porque el al menos un paso incluye un orificio en la capa interior (28).

Description

Recubrimientos absorbentes de energía para uso en un equipo de protección para la cabeza.

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

Esta solicitud es una solicitud de patente de continuación reivindicando prioridad sobre la Solicitud de Patente Estadounidense, en trámite junto a la presente, con Nº de Serie 11/059.427, presentada el 16 de Febrero de 2005, titulada "Armazón Neumático Multicapas Con Capa Absorbente de Energía Para Uso en la Construcción de Equipo de Protección Para la Cabeza".

Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se refiere generalmente a un equipo de protección para la cabeza. Más específicamente, la invención se refiere a una construcción en capas de un equipo de protección para la cabeza que incluye una capa interior que tiene una configuración abierta que reduce el peso de la capa y permite una mayor ventilación de la cabeza y un recubrimiento interior formado por materiales adaptables al contorno de la cabeza que mejoran el ajuste y la comodidad del equipo para la cabeza y reducen adicionalmente el riesgo de lesiones en la cabeza de un individuo y protegen la misma.

Información sobre antecedentes

Las concusiones, también llamadas lesiones cerebrales traumáticas leves, son un problema común y serio en el deporte conocido por tener efectos perjudiciales sobre las personas a corto y largo plazo. Con respecto a los atletas, una concusión es un impedimento neurológico temporal y reversible, con o sin pérdida de la conciencia. Otra definición para una concusión es una alteración de la función cerebral inducida por un traumatismo y manifestada por 1) una alteración del conocimiento o la conciencia, y 2) señales y síntomas comúnmente asociados al síndrome postconcusional, tal como dolores de cabeza persistentes, pérdida del equilibrio, y trastornos de la memoria, por mencionar sólo unos pocos. Algunos atletas han visto sus carreras truncadas a consecuencia de concusiones, en particular porque aquellos que han sufrido múltiples concusiones muestran una mayor proclividad a concusiones adicionales y a síntomas progresivamente más severos. Aunque las concusiones prevalecen entre los atletas, el estudio de las concusiones es difícil, las opciones para el tratamiento son virtualmente inexistentes, y las normas para "volver-a-jugar" son especulativas. En consecuencia, la mejor solución actual ante las concusiones es su prevención y minimización.

Una concusión es el resultado de la aplicación de una fuerza sobre el cerebro, normalmente como resultado de un golpe directo en la cabeza, lo que resulta en una fuerza cortante sobre el tejido del cerebro, y en una subsiguiente cascada neurometabólica y neurofisiológica nociva. Existen dos tipos principales de fuerzas sufridas por el cerebro ante un impacto en la cabeza, aceleración lineal y aceleración rotacional. Se cree que ambos tipos de aceleración son importantes para causar concusiones. Por lo tanto, al disminuir la magnitud de la aceleración se disminuye la fuerza aplicada sobre el cerebro, y en consecuencia se reduce el riesgo o la gravedad de una concusión.

El equipo de protección para la cabeza es bien conocido como ayuda para proteger a los usuarios de una lesión en la cabeza mediante la disminución de la magnitud de la aceleración (o deceleración) sufrida por sus usuarios. Los cascos actualmente comercializados se dirigen primordialmente a las fuerzas lineales, pero generalmente no disminuyen las fuerzas rotacionales sufridas por el cerebro. Los cascos pertenecen generalmente a dos categorías: cascos de un solo impacto y cascos de impactos múltiples. Los cascos de un solo impacto experimentan una deformación permanente ante un impacto, mientras que los cascos de impactos múltiples son capaces de soportar múltiples golpes. Las aplicaciones para cascos de un solo impacto incluyen, por ejemplo, el ciclismo y el motociclismo. Los participantes de deportes de contacto, tales como el hockey y el fútbol americano, usan cascos de impactos múltiples. Ambas categorías de cascos tienen una construcción similar. Un armazón exterior semirrígido distribuye la fuerza del impacto sobre una zona extensa y una capa interior aplastable reduce la fuerza sobre la cabeza del usuario.

La capa interior de los cascos de un solo impacto está construida típicamente de poliestireno expandido fundido (EPS), un polímero impregnado de un agente espumante. El EPS reduce la cantidad de energía que llega a la cabeza mediante la deformación permanente bajo la fuerza del impacto. Para que sea efectiva ante el impacto, la capa interior debe ser suficientemente gruesa para que no se aplaste en la totalidad de su grosor. Una capa interior gruesa, sin embargo, requiere un aumento correspondiente en el tamaño del armazón exterior, lo que aumenta el tamaño y el volumen del casco.

Las capas interiores diseñadas para cascos de impactos múltiples absorben la energía a través de una deformación elástica y viscoelástica. Para absorber múltiples golpes sucesivos, estos cascos necesitan rebotar rápido para volver a su forma original. Los materiales que rebotan demasiado rápido, sin embargo, permiten que parte de la energía cinética se transmita a la cabeza del usuario. Ejemplos de materiales con propiedades positivas de rebote, también llamadas memoria elástica, incluyen el poliuretano expandido, polipropileno expandido, polietileno expandido, y espuma de vinilo-nitrilo. Aunque algunos de estos materiales tienen las cualidades de rebote deseables, una capa interior construida con los mismos debe ser suficientemente gruesa como para prevenir que los impactos fuertes penetren en todo su grosor. La desventaja de una capa gruesa, como se ha comentado anteriormente, es el volumen resultante del casco. Es más, las propiedades de absorción de energía de tales materiales tienden a disminuir con el aumento de la temperatura, mientras que las propiedades positivas de absorción de energía disminuyen con temperaturas más bajas. Persiste una necesidad, por lo tanto, de la construcción de un casco mejorado que pueda reducir el riesgo y la severidad de las concusiones sin las desventajas mencionadas anteriormente de los diseños de cascos actuales.

El documento US 4.566.137 describe un recubrimiento inflable multicompartimentado de perfil fino para su uso como un dispositivo absorbente de energía dentro de un equipo de protección para la cabeza. Los múltiples compartimentos de aire, con canales de aire integrales intercomunicados, están formados por láminas de plástico flexible que están pegadas entre sí por calentamiento dieléctrico. Los compartimentos de aire tienen en su interior unos deflectores de espuma de plástico resiliente con unas protuberancias que interactúan con los canales de aire intercomunicados para controlar así el caudal de aire entre los compartimentos de aire en respuesta a una compresión por impacto de los compartimentos de aire.

Resumen de la invención

En un aspecto, la invención presenta un equipo de protección para la cabeza que comprende una capa exterior que tiene una superficie encarada hacia el interior, una capa interior que tiene una superficie encarada hacia la capa exterior, y una capa intermedia que tiene un pluralidad de elementos comprimibles dispuestos en un área intersticial que contiene un fluido y está limitada por las capas interior y exterior. Cada elemento comprimible está sujeto a la superficie de la capa interior y a la superficie de la capa exterior encarada hacia el interior. El equipo de protección para la cabeza de esta realización también incluye al menos un paso que incluye un orificio en la capa interior por el que el fluido puede salir de la capa intermedia cuando el equipo de protección para la cabeza sufre un impacto.

Correspondiéndose con esta invención se proporciona un procedimiento para fabricar un equipo de protección para la cabeza que comprende la formación de un armazón multicapas mediante la formación de una pluralidad de elementos individualmente comprimibles, proporcionando una capa exterior y una capa interior, y produciendo una estructura compuesta, estando situados los elementos individualmente comprimibles en una región intersticial limitada por las capas exterior e interior, estando cada elemento comprimible sujeto a una superficie de la capa exterior encarada hacia el interior, y a una superficie de la capa interior encarada hacia la capa exterior.

Breve descripción de los dibujos

Las ventajas anteriores y siguientes de esta invención pueden comprenderse mejor haciendo referencia a la siguiente descripción conjuntamente con los dibujos adjuntos, en los cuales números semejantes indican elementos y características estructurales semejantes en las diversas figuras. Los dibujos no están necesariamente a escala, habiéndose puesto el énfasis en ilustrar los principios de la invención.

La Fig. 1 es una vista lateral de una realización de un equipo de protección para la cabeza construido de acuerdo con la presente invención.

La Fig. 2 es una vista en sección transversal del equipo de protección para la cabeza de la Fig.1, que tiene una capa interior dura dispuesta entre una capa interior comprimible y una capa intermedia.

La Fig. 3 es una vista lateral de otra realización del equipo de protección para la cabeza de la presente invención.

La Fig. 4 es una vista en sección transversal de otra realización más de una construcción con capas para un equipo de protección para la cabeza que constituye la invención, teniendo la realización un armazón multicapas con una pluralidad de elementos comprimibles dispuestos entre una superficie exterior y una superficie interior.

La Fig. 5 es un diagrama que ilustra un procedimiento para formar un armazón multicapas para su uso, por ejemplo, en la construcción de un equipo de protección para la cabeza.

La Fig. 6 es un diagrama que ilustra una realización de un procedimiento para añadir una capa interior al armazón multicapas de la Fig. 5.

La Fig. 7A es un diagrama que ilustra el funcionamiento de un equipo de protección para la cabeza de la presente invención durante un impacto directo.

La Fig. 7B es un diagrama que ilustra el funcionamiento de un equipo de protección para la cabeza de la presente invención durante un impacto tangencial.

La Fig. 8A es un diagrama de una realización de un elemento comprimible que tiene una cámara hueca para alojar un volumen de un fluido.

La Fig. 8B es un diagrama de una secuencia que ilustra los efectos simulados de un impacto de alta energía sobre el elemento comprimible de la Fig. 8A.

Las Figs. 8C y 8D son unos diagramas que ilustran las capacidades de estiramiento y flexión del elemento comprimible de la Fig. 8A.

La Fig. 8E es un diagrama del elemento comprimible de la Fig. 8A cuando está comprimido.

La Fig. 9A es un diagrama de otra realización de un elemento comprimible con una cámara hueca para alojar un volumen de un fluido.

La Fig. 9B es una vista en sección de una realización de un armazón que tiene unos orificios formados en las capas exterior e interior del mismo para el paso de fluido.

La Fig. 10A es una vista en sección de una realización de un armazón que tiene un armazón exterior, una capa interior, y una pluralidad de elementos comprimibles dispuestos entre los mismos.

La Fig. 10B es un diagrama que ilustra el armazón de la Fig. 10A sobre la cabeza de un usuario.

La Fig. 10C es un diagrama que ilustra el funcionamiento del equipo de protección para la cabeza de la Fig. 10A durante un impacto directo.

La Fig. 10D es un diagrama que ilustra el funcionamiento del equipo de protección para la cabeza de la Fig. 10A durante un impacto tangencial.

La Fig. 11A es una vista de una realización del equipo de protección para la cabeza que emplea los elementos comprimibles de la Fig. 9A.

La Fig. 11B es una vista en sección de una realización de un armazón que tiene un armazón exterior, una capa interior, y una pluralidad de elementos comprimibles dispuestos entre los mismos.

La Fig. 12 ilustra una realización de la capa interior del armazón de la presente invención.

La Fig. 13 ilustra otra realización de la capa interior del armazón de la presente invención.

La Fig. 14 ilustra una tercera realización de la capa interior del armazón de la presente invención.

La Fig. 15 ilustra una cuarta realización de la capa interior del armazón de la presente invención.

Descripción detallada de una realización ilustrativa

La presente invención se refiere a un equipo de protección para la cabeza diseñado para disminuir la cantidad de fuerza que llega al cerebro de un usuario debido a un impacto sobre la cabeza. El equipo para la cabeza incluye un armazón con una construcción multicapas para amortiguar el impacto, disminuyendo así el cambio en la velocidad de la cabeza del usuario, produciendo una reducción correspondiente en la magnitud de la aceleración o la deceleración sufrida por el usuario, y reduciendo el riesgo o la severidad de una concusión. Tal como se describirá más adelante, el equipo de protección para la cabeza puede incluir una capa exterior, una capa intermedia absorbente de energía, y una capa interior, estando construidas una o más de estas capas con un material comprimible absorbente de energía, y una capa de recubrimiento interior formada de un material adaptable al contorno que se adapta al contorno de la forma de la cabeza de un individuo. En una realización preferida, el material adaptable al contorno tiene una forma de contorno que depende del uso. En otra realización preferida, el material adaptable al contorno es un fluido adaptable al contorno por igualación de presión. Otras realizaciones más pueden incluir combinaciones de estos materiales comprimibles y adaptables al contorno.

Diversas realizaciones de la capa absorbente de energía del armazón sirven para proporcionar un efecto neumático durante un impacto sobre el equipo para la cabeza. En una realización preferida, un impacto provoca la expulsión de aire desde la capa absorbente de energía. El equipo de protección para la cabeza de la invención puede responder ante un impacto moviéndose de cualquiera de los modos siguientes o combinaciones de los mismos, incluyendo (1) comprimiéndose globalmente sobre una zona amplia del armazón, (2) comprimiéndose localmente en el punto de impacto, (3) flexionándose por la capa exterior del armazón, y (4) rotando por la capa exterior y la capa absorbente de energía con respecto a la capa interior.

Las construcciones multicapas de la presente invención pueden adaptarse para su uso en una variedad de tipos de equipos protectores para la cabeza incluyendo, pero sin limitarse a los mismos, cascos de seguridad, cascos de motocicleta, cascos de bicicleta, cascos de esquí, cascos de lacrosse, cascos de hockey, y cascos de fútbol americano, cascos de bateador para baseball y softball, equipos para la cabeza para escaladores de roca y montaña, y equipos para la cabeza para boxeadores. Otras aplicaciones pueden incluir cascos usados en zonas de obras, en aplicaciones de defensa y militares, y para actividades en el subsuelo. Aunque la siguiente descripción se centra primordialmente en un equipo de protección para la cabeza, debe comprenderse que la construcción en capas de los sistemas de la presente invención puede aplicarse a otros tipos de equipamiento usados en actividades deportivas o a otras aplicaciones, por ejemplo,
máscaras faciales, almohadillas para los codos, almohadillas para los hombros, y almohadillas para las espinillas.

La Fig. 1 muestra una vista lateral de una realización de un equipo de protección 2 para la cabeza construido de acuerdo con la presente invención. En este caso, el equipo de protección 2 para la cabeza es un casco que tiene una forma aerodinámica diseñada para su uso por ciclistas. Esta forma es meramente ejemplar; debe comprenderse que la forma del casco puede variar, dependiendo del evento o actividad deportiva concreta para la que haya sido diseñado el casco. Adicionalmente, el equipo de protección para la cabeza de la presente invención puede construirse con diversas características adicionales, tales como una jaula para un casco de hockey, una máscara facial para un casco de fútbol americano, un visor para un casco de motocicleta, cintas de sujeción, cintas para la barbilla, y similares.

El equipo de protección para la cabeza, o casco 2, de la Fig. 1 incluye unos orificios de ventilación 6 cerca de la parte superior para permitir que el aire fluya para refrescar la cabeza del usuario. En este caso, los orificios de ventilación 6 tienen forma de lágrima, cada uno apuntando hacia la parte trasera 10 del casco 2 para dar una sensación visual de velocidad. Por motivos de claridad, las diversas capas de los materiales usados en la construcción del casco 2 aparecen en los orificios 6 como una única capa 14. Los orificios de ventilación también pueden estar en el otro lado del casco 2 (no representados) si el casco tiene un diseño simétrico. Tales orificios 6 son ejemplares, y pueden tener otras formas diversas u omitirse por completo, dependiendo del tipo de casco. Tal como reconocerán los expertos en la técnica, el equipo de protección para la cabeza construido de acuerdo con la invención pueden incluir también otros tipos de orificios, tales como unas aberturas para las orejas.

La Fig. 2 muestra una sección transversal del casco 2 a lo largo de la línea A-A' en la Fig. 1. En la realización mostrada, el casco 2 incluye una capa exterior 20 del armazón, una capa intermedia 24 comprimible, una capa dura interior 28 del armazón, y un recubrimiento interno 32 comprimible. La capa exterior 20 del armazón, la capa intermedia 24, y la capa interior 28 del armazón proporcionan juntas un armazón 30 absorbente de impactos. Tal como se usa aquí, una capa es comprimible en base a la facilidad relativa con la que la capa disminuye de grosor en respuesta a una fuerza aplicada. En general, las capas comprimibles son más aptas que las capas duras para disminuir de grosor en respuesta a una fuerza aplicada. Las capas comprimibles 24, 32 pueden comprimirse de forma discernible en respuesta a una fuerza aplicada. En contraste, no se produce rápidamente una compresión discernible, definida por una rápida disminución discernible del grosor, si se aplica una fuerza comparable directamente sobre la capa interior 28 del armazón, aunque esa capa pueda deformarse temporalmente por la flexión. Los valores numéricos de dureza, determinados de acuerdo a cualquiera de los diversos ensayos de dureza, tal como un Ensayo Shore (Durómetro), pueden usarse para medir
la dureza relativa de cada capa. En general, las capas comprimibles dan unas medidas más blandas que las capas duras.

Tal como se describe en detalle más adelante, puede construirse cada una de las capas con un material ligero, contribuyendo por lo tanto a la construcción de un casco ligero. Aunque no está dibujada a escala, la Fig. 2 muestra un ejemplo de los grosores relativos de las diversas capas y del revestimiento. Estos grosores relativos también pueden alejarse de los mostrados en la Fig. 2 sin alejarse de los principios de la invención. Por ejemplo, podría hacerse un casco de bicicleta con una capa interior 28 del armazón gruesa (p.ej., de poliestireno expandido) y con una capa intermedia 24 de TPE que sea más fina que la capa interior 28 del armazón. También, pueden disponerse capas adicionales entre la capa intermedia 24 y la capa interior 28 del armazón, o entre el recubrimiento interno 32 y la capa interior 28 del armazón, sin alejarse de los principios de la invención.

La capa exterior 20 del armazón cubre la capa intermedia 24 y sirve para diversas funciones. Por ejemplo, la capa exterior 20 del armazón puede proporcionar durabilidad al proteger el casco 2 frente a los agujeros y arañazos. Otras funciones incluyen la presentación de una superficie lisa para desviar impactos tangenciales, la impermeabilidad, y la exhibición de características decorativas tales como el color y la identificación del nombre de marca de un producto. En una realización preferida, tal capa exterior 20 del armazón está fabricada con un material de TPE.

Debajo de la capa exterior 20 del armazón, la capa intermedia 24 comprimible cubre una superficie exterior de la capa interior 28 del armazón. La capa intermedia 24 está sujeta a la capa interior 28 del armazón. Una función principal de la capa interior 28 del armazón es la absorción de la energía de impacto. Preferiblemente, la capa intermedia 24 está construida de un material de elastómero termoplástico.

Los elastómeros termoplásticos o TPE son mezclas o compuestos de polímeros que presentan unas características termoplásticas que permiten darles la forma de un artículo fabricado al calentarlos por encima de su temperatura de fusión, y que poseen propiedades elastómericas cuando se enfrían hasta el margen de su temperatura de diseño. Consecuentemente, los TPE combinan las propiedades beneficiosas del plástico y la goma, esto es, los TPE son moldeables y adaptables a una forma deseada cuando se calientan y son comprimibles y estirables cuando se enfrían. En contraste, ni los termoplásticos ni la goma tradicional presentan por sí solos esta combinación de propiedades.

Para lograr unos fines satisfactorios, las gomas tradicionales deben ser degradadas químicamente, proceso que normalmente se conoce como vulcanización. Este proceso es lento, irreversible, y resulta en la unión mutua de las cadenas individuales de polímeros mediante enlaces covalentes que se mantienen efectivos a temperaturas de tratamiento normales. Como resultado, las gomas vulcanizadas no se vuelven fluidas cuando se calientan a estas temperaturas de tratamiento normales (es decir, la goma no puede ser fundida). Cuando se calientan muy por encima de temperaturas de tratamiento normales, las gomas vulcanizadas se descomponen eventualmente, resultando en la pérdida sustancial de todas las propiedades útiles. Por lo tanto, no pueden formarse objetos útiles a partir de gomas vulcanizadas convencionales mediante procesos que impliquen dar forma a un material fundido. Tales procesos incluyen el moldeado por inyección, el moldeado por insuflación de aire y la extrusión, y son ampliamente usados para producir artículos útiles a partir de termoplásticos.

Generalmente los termoplásticos no son elásticos cuando se enfrían y las gomas convencionales no son moldeables cuando se usan procesos y equipos de fabricación de los que se utilizan corrientemente para trabajar con termoplásticos, tales como el moldeado por inyección y extrusión. Estos procesos, sin embargo, son aplicables para trabajar con los TPE.

La mayor parte de los TPE tienen una característica común: son sistemas de fases separadas. Al menos una fase es dura y sólida a temperatura ambiente y otra fase es elastomérica y fluida. Las fases son a menudo enlazadas químicamente mediante polimerización en bloque o por injerto de cadena. En otros casos, una fina dispersión de las fases parece ser suficiente. Las fases duras dan a los TPE su resistencia. Sin la fase dura, la fase de elastómero podría fluir bajo una tensión, y los polímeros serían inutilizables. Cuando se funde la fase dura, o se disuelve en un disolvente, puede producirse el flujo y por lo tanto el TPE puede ser procesado. Durante el enfriamiento, o ante la evaporización del disolvente, la fase dura se solidifica y los TPE recuperan su resistencia. Por lo tanto, en cierto sentido, la fase dura de un TPE se comporta similarmente a la degradación química de las gomas vulcanizadas convencionales, y el proceso por el que la fase dura llega a esto suele denominarse degradación física. Al mismo tiempo, la fase de elastómero proporciona elasticidad y flexibilidad al TPE.

Ejemplos de TPE incluyen copolímeros de bloque que contengan bloques de elastómero enlazados químicamente a bloques de termoplásticos duros, y mezclas de estos copolímeros de bloque con otros materiales. Bloques de termoplásticos duros adecuados incluyen bloques de poliestireno, bloques de poliuretano, y bloques de poliéster. Otros ejemplos de TPE incluyen mezclas de termoplásticos duros con un elastómero vulcanizado, en las que el elastómero vulcanizado está presente como una dispersión de pequeñas partículas. Estas últimas mezclas son conocidas como vulcanizados termoplásticos o vulcanizados dinámicos.

Los TPE también pueden fabricarse con una diversidad de valores de dureza, por ejemplo, un gel blando o uno con una dureza Shore de 90 A o mayor. Una característica del material de TPE es su capacidad para volver a su forma original una vez que la fuerza sobre el casco 2 ha cesado (es decir, se dice que el material de TPE tiene memoria). Otras características del TPE incluyen su resistencia a romperse, su receptividad a ser coloreado, y su elasticidad resiliente de rebote. La elasticidad resiliente de rebote es la relación entre la energía recuperada y la energía aplicada, y se expresa como un porcentaje que varía desde 0% hasta 100%. Un absorbente perfecto tiene un porcentaje de 0%; un material absolutamente elástico tiene un porcentaje de 100%. En general, un material con una baja elasticidad resiliente de rebote absorbe la mayor parte de la energía aplicada por un objeto impactante y transmite poca o ninguna de esa energía. Para ilustrarlo, una bola de acero que cae sobre un material con una baja elasticidad resiliente de rebote experimenta poco o ningún rebote; el material absorbe la energía de la bola que cae. En contraste, la bola rebota sustancialmente si cae sobre un material con una alta elasticidad resiliente de rebote.

Otra ventaja de estos materiales de TPE es que su característica favorable puede existir sobre un amplio margen de temperaturas. Preferiblemente, el material de TPE de la capa intermedia 24 tiene una temperatura de transición vítrea menor de - 28,9 grados Celsius (- 20 grados Fahrenheit). La temperatura de transición vítrea es la temperatura por debajo de la cual el material pierde sus cualidades blandas y gomosas. Puede seleccionarse un material con una temperatura de transición vítrea apropiada para la capa intermedia 24 dependiendo de la aplicación particular del casco 2 (por ejemplo, una temperatura de transición vítrea de - 17,8 grados Celsius (0 grados Fahrenheit) puede ser suficiente para los cascos de baseball, mientras que puede necesitarse una temperatura de transición vítrea de - 40 grados Celsius (- 40 grados Fahrenheit) para los cascos de fútbol americano y hockey).

Los TPE también pueden dar forma a una variedad de estructuras. En una realización, se procesa la capa intermedia 24 en elementos individuales, tales como columnas cilíndricas, u otras formas tales como pirámides, esferas, o cubos, permitiendo el movimiento independiente de la estructura de cada elemento, y el flujo libre de aire alrededor de los elementos durante un impacto. Preferiblemente, cada elemento individual tiene una cámara rellena de aire, tal como se describe con mayor detalle más adelante. En otra realización, la capa tiene una estructura alveolar (es decir, de tipo gofre). Las células hexagonales interconectadas de una estructura alveolar proporcionan una absorción del impacto y una elevada relación entre resistencia y peso, lo que permite la construcción de un casco ligero. Las células interconectadas absorben y distribuyen la energía de un impacto de forma uniforme sobre la estructura. La estructura alveolar también reduce los costes de materiales porque gran parte del volumen del material está hecho de celdas abiertas. Esta estructura puede ser una cualquiera en la que el material esté formado por paredes interconectadas y celdas abiertas. Las celdas pueden tener una forma distinta a la hexagonal, por ejemplo, cuadrada, rectangular, triangular, y circular, sin alejarse de los principios de la invención.

La formación de la capa intermedia 24 sobre la capa interior 28 del armazón puede efectuarse usando un proceso de extrusión, moldeo por insuflación, fundición, o moldeo por inyección. La capa intermedia 24 comprimible y la capa interior 28 del armazón pueden fabricarse por separado y adherirse entre sí después de la producción, o pueden fabricarse como un componente, siendo las dos capas adheridas entre sí durante la fabricación. Los TPE se pegan rápidamente a diversos tipos de sustratos, tal como plástico, y, por lo tanto, los TPE y los sustratos se fabrican normalmente juntos. Con respecto a las formas sólida y espumosa de las estructuras de los TPE, la blandura (o inversamente, la dureza) de la capa intermedia 24 puede también determinarse dentro de un margen de durometrías. Preferiblemente, el margen de dureza para estas formas está entre 5 y 90 en la escala A de Shore, ambos incluidos. El grosor de la capa intermedia 24 puede variar sin alejarse de los principios de la invención. En una realización, la capa intermedia 24 es de unos 6,35 mm - 25,4 mm (entre ¼ y una pulgada de grosor) aproximadamente.

La capa rígida interior 28 del armazón está construida de un material endurecido, tal como un termoplástico rígido, una aleación de termoplástico, poliestireno expandido, o un material de fibra reforzada tal como fibra de vidrio, TWINTEX®, KEVLAR®, ó BP Curv^{TM}. La capa interior 28 del armazón sirve para proporcionar estructura al casco 2, resistencia a la penetración, y distribución de la energía de impacto sobre la capa de recubrimiento interno 32. En una realización, el grosor de la capa rígida interior 28 del armazón es de 1,59 mm (1/16 de pulgada). El grosor de la capa interior 28 del armazón puede variar sin alejarse de los principios de la invención.

La capa rígida interior 28 del armazón puede construirse en una sola pieza de material. Alternativamente, puede ser de forma discontinua de tal modo que la capa 28 incluya líneas, bandas o arcos de material que se encuentran en los vértices y están interrumpidos por espacios abiertos en forma de figuras geométricas. Tal como se describe en mayor detalle más adelante, algunos ejemplos de las formas discontinuas que puede adoptar la capa interior 28 del armazón incluyen, pero no están limitados a, una forma de buckyesfera, una forma de rejilla, una cúpula geodésica y una estructura alveolar. Entre los beneficios de las formas discontinuas de la capa interior del armazón están que se reduce el peso del armazón, se ventila mejor el calor desde la cabeza del usuario a través de los espacios abiertos definidos por las aberturas, y se permite el contacto visual y manual con los elementos comprimibles.

La capa de recubrimiento interior 32 está en contacto con la cabeza del usuario, proporcionando otra capa de absorción de energía de impacto. Otras funciones del recubrimiento interior 32 pueden incluir ajuste, resiliencia, circulación de aire, y comodidad. En general, el recubrimiento interior 32 puede construirse de un elastómero termoplástico, un material de espuma de, por ejemplo, 12,5 a 25,4 mm (½ a 1 pulgada) aproximadamente de grosor. Puede construirse de poliestireno expandido.

El recubrimiento interior 32 puede construirse con una espuma adaptable al contorno según el uso o con un fluido adaptable al contorno por igualación por presión. Un tipo de espuma adaptable al contorno según el uso contemplada dentro del alcance de la invención se amoldará permanentemente a la cabeza del usuario, pero lo hará a lo largo de un periodo de tiempo. Otro tipo de esta espuma toma forma cuando se comprime alrededor de la cabeza de un usuario y sólo cambia de forma cuando algo provoca el cambio. El fluido adaptable al contorno por igualación por presión toma instantáneamente la forma del elemento compresor y no rebota, o vuelve a su forma original. Por el contrario, retiene la forma del elemento hasta que otro elemento compresor lo deforma, y no rebotará. Tal fluido adaptable al contorno es, por lo tanto, capaz de formar repetidamente un molde a la medida, y retendrá la forma del último elemento al que haya sido expuesto. En esta realización, el fluido puede estar contenido en una vejiga y, puesto que es un fluido, igualará la presión en toda ella.

El recubrimiento comprimible interior 32 está sujeto a la superficie interior de la capa interior 28 del armazón. El procedimiento de sujeción depende del tipo de materiales usados (en la capa interior 28 del armazón y en el recubrimiento interior 32).

Es importante para el uso del casco de la invención que el casco ajuste apropiadamente y que permanezca en su sitio durante el impacto. En una realización que no se muestra, el casco se extiende hacia abajo desde las regiones cercanas a las orejas y cubre el ángulo de la mandíbula del usuario. Esta extensión puede ser flexible, y cuando se usa en conjunto con una correa para la barbilla, puede acortarse firmemente para proporcionar un ajuste exacto alrededor de la barbilla. La Fig. 3 muestra otra realización de un casco 2' construido de acuerdo con la invención. En este caso, el casco 2' es un casco de fútbol americano (la máscara y la correa para la barbilla no se han representado). Este casco 2' ilustra un diseño que cubre las orejas y una porción de la mandíbula del usuario. El casco 2' tiene unas aberturas de ventilación 6' cerca de la parte superior y en los lados del casco 2' y un agujero 8 para la oreja. De nuevo, por motivos de claridad, las diversas capas de materiales usados en la construcción del casco 2' aparecen en cada abertura 6' como una única capa 14'.

La Fig. 4 muestra una sección transversal de una realización de un armazón 30' a capas para su uso, por ejemplo, en la construcción de un equipo de protección para la cabeza. En esta realización, el armazón 30' tiene una capa exterior 20', una capa interior 28', y una pluralidad de elementos comprimibles independientes 50 dispuestos entre las capas interior y exterior 28', 20'. Cada elemento 50 se sujeta a una superficie encarada hacia el interior de la capa exterior 20' y a una superficie de la capa interior 28' que encara la capa exterior 20'. Los elementos 50 son independientes en el sentido de que cada elemento 50 individual puede comprimirse o deslizarse independientemente de los otros elementos 50. Aquí, los elementos 50 tienen una construcción de un sólido o de una espuma, resiliente y comprimible.

Los elementos 50 pueden variar aproximadamente entre 3,18 mm y 25,4 mm (un octavo de pulgada y una pulgada) de altura y entre 3,15 mm y 12,17 mm (un octavo de pulgada y media pulgada) de diámetro, y no necesitan tener una altura o un diámetro uniformes. Aunque mostrados en forma de columnas, los elementos 50 pueden tener una diversidad de formas, por ejemplo, piramidal, cúbica, rectangular, esférica, en forma de disco y en forma de burbuja. Preferiblemente, los elementos 50 están construidos con un material de TPE (p. ej., una forma sólida, una espuma), aunque pueden usarse otros tipos de materiales comprimibles para producir los elementos 50, sin alejarse de los principios de la invención, siempre y cuando tales materiales puedan hacer los elementos suficientemente resilientes para responder a diversos tipos de impacto por inclinación, estiramiento, cizalladura, y compresión.

Puede haber una separación espacial entre cada elemento 50. El espacio, referido aquí como región intersticial 52, entre los elementos 50 acotados entre las capas interior y exterior 28', 20' define un volumen de fluido. Tal como se emplea aquí, este fluido es cualquier sustancia que fluya, tal como un gas o un líquido. La distancia entre los elementos 50 adyacentes puede diseñarse para que una proporción deseada del volumen del armazón 30' (p.ej.,>50%) esté compuesta de fluido. El fluido dentro de la región intersticial 52 puede ser aire. Una región intersticial 52 que contenga aire proporciona un equipo para la cabeza ligero.

En la Fig. 4, la distancia entre la capa exterior 20' y la capa interior 28' está exagerada para mostrar los elementos 50 de la capa intermedia 24'. (En este caso la capa intermedia 24' comprende los elementos 50 y la región intersticial 52). En general, la capa exterior 20' y la capa interior 28' se acercan y se tocan entre sí de modo que cualquier huelgo entre las capas 20', 28' o es imperceptible o no existe. Preferiblemente, las capas exterior e interior no están sujetas entre sí directamente en ningún punto del armazón 30'. No sujetar las capas directamente permite que la capa exterior se mueva durante el impacto independientemente de la capa interior a la manera del cuero cabelludo. En uno o más puntos a lo largo del borde del armazón allí donde la capa exterior se acerca a la capa interior, puede aplicarse un adhesivo elástico u otra sustancia o material intermedio entre las dos capas, para hacer que las capas 20', 28' se aproximen estrechamente entre sí. Este adhesivo puede ser un gel de elastómero (similar al pegamento de goma) o una tira adhesiva que se sujete a cada capa 20', 28'. Pese a esta sujeción adhesiva del material intercalado entre cada capa 20', 28', la capa exterior aún puede moverse con respecto a la capa interior a la manera del cuello cabelludo. Puede haber huelgos presentes en este adhesivo en diversos lugares a lo largo del borde del armazón para permitir que el aire se escape de la capa intermedia 24' durante un impacto sobre el armazón o para que penetre en la capa intermedia 24' cuando el impacto ha finalizado, tal como se describe con mayor detalle más adelante.

La Fig. 5 muestra un procedimiento para producir el armazón 30' para su uso en la construcción de un equipo de protección para la cabeza. De acuerdo con este procedimiento, los elementos 50 comprimibles están construidos con un material 54 de TPE. En la etapa 60, se produce una espuma 58 de TPE a partir del material 54 de TPE, tal como se ha descrito anteriormente. En la etapa 64, se extruye la espuma 58 de TPE para formar una estructura 61 deseada, en este caso, por ejemplo, unos elementos de columna. La construcción inicial de los elementos comprimibles puede ser en la forma de una cadena (es decir, una única cadena continua de múltiples elementos, análoga al acoplamiento entre los vagones de un tren). Alternativamente, pueden formarse juntos los elementos comprimibles como una unidad más grande, que tiene una apariencia análoga a un rastrillo cuando la estructura 61 de TPE se aplana y que adopta una forma hemisférica cuando se deposita sobre la capa interior 28'. Pueden ponerse en práctica otras técnicas para formar juntos los elementos para producir la estructura 61 deseada.

Se sujeta la estructura 61 de espuma de TPE a la primera lámina 62 de material, que servirá como capa interior 28', y se coloca entre esta y una segunda lámina 63 de material, que servirá como capa exterior 20' (etapa 68). Los elementos 50 comprimibles pueden sujetarse a la capa interior 28' uno a uno, por ejemplo, mediante un adhesivo. Alternativamente, cada elemento 50 puede tener una punta, una boquilla, o una espiga que puede insertarse en un orificio apropiadamente conformado en la capa interior 28' para sujetar a tal elemento en su sitio. La estructura 61 de la espuma de TPE puede tener un componente químico común al de las láminas 62, 63 para las capas interior y exterior, permitiendo por lo tanto una adhesión química entre la estructura de la espuma de TPE y cada capa durante el proceso de fabricación. Por lo tanto, no son necesarios adhesivos secundarios, aunque no se excluye su uso, para sujetar la estructura de la espuma de TPE a estas capas. Puede cortarse (etapa 72) entonces la lámina resultante de estructura compuesta 65 y dársele (etapa 76) la forma deseada para el armazón 30' (sólo se muestra una porción del armazón).

En vez de cortar y conformar las capas interior, media y exterior juntas, tal como se ha descrito anteriormente, la fabricación y la conformación de las tres capas del armazón pueden efectuarse independientemente, y luego pueden adherirse entre sí las capas formadas independientemente. Pueden conformarse juntas las capas interior y media, y la capa exterior independientemente; luego puede adherirse la capa exterior a la capa intermedia. Esta realización puede llevar a la modularización de la fabricación de cascos. Por ejemplo, los elementos interiores de un casco, es decir, el recubrimiento, la capa interior, y la capa intermedia, pueden tener una construcción estandarizada (es decir, la misma apariencia independientemente del tipo de casco deportivo para el que vayan a usarse los elementos interiores), siendo la capa exterior para un deporte específico, que se adhiere a la capa intermedia, o se moldea por inyección alrededor de los elementos interiores, la que proporciona una personalización del casco para un deporte particular.

Tal como se muestra en la Fig. 6, luego puede añadirse (etapa 80) un recubrimiento interior 32' comprimible (p.ej., espuma) al armazón 30' multicapas. La Fig. 6 muestra una porción del armazón 30' y del forro interior 32' seccionados. El recubrimiento interior 32' está sujeto (p.ej., con un adhesivo) a una superficie encarada hacia el interior de la capa interior 28'. La forma del recubrimiento interior 32' se conforma a la forma general del armazón 30' y a la forma de la cabeza de un usuario.

El armazón 30' de la invención puede reducir tanto la aceleración lineal como la aceleración rotacional sufridas por la cabeza del usuario del equipo para la cabeza. La aceleración lineal se produce cuando el centro de gravedad de la cabeza del usuario se desplaza súbitamente en una dirección lineal, tal como puede ocurrir cuando el equipo para la cabeza es golpeado lateralmente. La aceleración rotacional, ampliamente considerada como causa principal de la concusión, puede producirse cuando la cabeza gira rápidamente alrededor del centro de gravedad, tal como puede ocurrir cuando el equipo para la cabeza es golpeado tangencialmente. La mayor parte de los impactos producen ambos tipos de aceleraciones.

La Fig. 7A ilustra un funcionamiento del armazón 30' simulado a título ejemplar, con unos elementos 50 sólidos o espumosos, sufriendo un impacto directo por parte de un objeto 100. En este ejemplo, el armazón 30' sirve para reducir la aceleración lineal de la cabeza 104 del usuario del equipo para la cabeza. Cuando el objeto 100 golpea la capa exterior 20', los elementos 50 directamente situados por debajo de la capa exterior 20' se comprimen. La compresión del armazón 30' también provoca la salida de aire desde la capa intermedia 24' (flecha 108) a través de uno o más orificios en el borde del armazón 30' en donde las capas interior y exterior 28', 20' se acercan entre sí. El aire también se mueve a través del área intersticial alejándose del punto de impacto (flecha 110). Los efectos combinados de absorción de energía por los elementos 50 y de amortiguación neumática por la liberación y el movimiento de aire sirven para reducir la cantidad de energía que llega a la cabeza 104 del usuario. Cuando se termina la fuerza del impacto, la forma y la resiliencia de las capas interior y exterior 28', 20', sirven para restaurar el armazón 30' y los elementos 50 a su forma original. De hecho, al volver a su forma original, el armazón 30' aspira aire a través de cada orificio del borde.

La Fig. 7B ilustra un funcionamiento del armazón 30' simulado a título de ejemplo, con elementos 50 sólidos o de espuma, sufriendo un impacto tangencial por parte de un objeto 100. En este ejemplo, el armazón 30' sirve para reducir la aceleración rotacional de la cabeza 104 del usuario. Al ser golpeada por un objeto de manera tangencial, la capa exterior 20' se desliza con respecto a la capa interior 28' en la dirección del movimiento del objeto, tal como ilustran las flechas 112. La lisura de la capa exterior 20' puede servir para reducir la fricción con el objeto 100 y, consecuentemente, para reducir la fuerza rotacional sufrida por el armazón 30'. Los elementos 50 se comprimen en el punto de impacto hasta cierto punto y se deforman a cizalladura con la capa exterior 20'. Como en el ejemplo de la Fig. 7A, la compresión provoca la salida de aire desde la capa intermedia 24' y su movimiento por el área intersticial. Los efectos combinados del movimiento a cizalladura de la capa exterior 20' y los elementos 50, de la compresión absorbente de energía de la capa intermedia 24', y de la liberación y movimiento del aire sirven para reducir la fuerza rotacional que llega a la cabeza 104 del usuario. El armazón 30' y los elementos 50 vuelven a su forma original una vez que termina la fuerza del impacto.

La Fig. 8A muestra una realización de un elemento 50' comprimible para su uso en la construcción de una capa intermedia 24' para el armazón 30' de acuerdo con la invención. Las realizaciones de la invención pueden usar este tipo de elemento 50' en conjunto con, o en vez de, los orificios en el borde del armazón 30'. Fabricar el elemento 50' con un material de TPE sirve adicionalmente para mejorar el efecto de absorción de energía del armazón, aunque pueden usarse otros tipos de materiales comprimibles para producir el elemento 50'. El elemento 50' tiene una superficie superior 120, una superficie inferior 124, y una pared 128 que definen una cámara interna 132 hueca. La superficie superior 120 se sujeta a la capa exterior 20' del armazón 74, y la superficie inferior 124 se sujeta a la capa interior 28'. La superficie inferior 124 tiene formada una pequeña abertura en la misma. Cuando el elemento 50' se comprime en la dirección general indicada por la flecha 140, un flujo de aire 144, por ejemplo, sale por el pequeño orificio 136.

El tamaño del orificio 136 está diseñado para producir una respuesta sensible al grado de aplicación de la fuerza de cualquier impacto que provoque compresión en el elemento 50'. Por ejemplo, si la aplicación de la fuerza sobre el elemento 50' es gradual o con una energía relativamente baja, el orificio 136 permite el paso de suficiente aire como para que el elemento 50' se comprima gradualmente y presente poca resistencia ante la fuerza. Por ejemplo, un individuo puede comprimir manualmente el armazón del equipo de protección para la cabeza con un toque moderado de una mano o un dedo, porque la capa intermedia absorbente de energía y, en algunas realizaciones, las capas exterior e interior están hechas de materiales comprimibles. Dado que la aplicación de la fuerza es gradual, no es probable que la cabeza del usuario se acelere significativamente y por lo tanto es menos probable que sufra una concusión. Adicionalmente, el usuario puede sentir la expulsión de aire desde los elementos 50' en su cabeza, tal como se describe más adelante.

Si, tal como se ilustra en la Fig. 8B, la aplicación de fuerza sobre el elemento 50' se produce instantáneamente o es de una energía relativamente alta, la energía del impacto se convierte en calor, y el aire laminar o turbulento fluye por la cámara 132. El tamaño del orificio 136, que es pequeño en relación al volumen de aire movido por la fuerza, restringe la emisión de aire turbulento o laminar desde la cámara 132 y por lo tanto produce una resistencia en la cámara 132. La resistencia es eventualmente vencida y el aire fluye hacia afuera, pero durante este proceso, la energía de impacto se convierte así en calor. Esta respuesta variable, que depende de la energía absorbida, se denomina respuesta sensible al grado de aplicación de la fuerza o no lineal. Una ventaja de esta estructura es que cuando el elemento 50' se comprime y vacía todo el volumen de aire, queda una longitud de material de TPE que absorbe adicionalmente energía. Esto ayuda a evitar un efecto de "llegada al tope", es decir, una compresión absoluta de modo que se pierda el efecto de amortiguación neumática del elemento 50' y la fuerza incidente se transfiera directamente a la cabeza del usuario. Adicionalmente a proporcionar esta respuesta sensible al grado de aplicación de la fuerza, el elemento 50' también puede estirarse y doblarse durante un impacto tangencial de forma similar a los elementos 50 descritos anteriormente, tal como ilustran la Fig. 8C y la Fig. 8D.

La Fig. 8E muestra la realización del elemento 50' comprimible una vez que se ha comprimido. Debido a su naturaleza resiliente, la tendencia del elemento 50' es la de volver a su forma descomprimida. Las capas interior y exterior 28', 20' a las que está sujeto el elemento 50' también contribuyen a la restauración del elemento 50' a su forma descomprimida. Las tendencias de las capas interior y exterior 28', 20' a volver a sus formas anteriores al impacto, debido a su semirrigidez y resiliencia, sirven para devolver al elemento 50' a su forma descomprimida. En consecuencia, una vez que deja de ejercerse fuerza sobre el armazón 30', el elemento 50' se expande en la dirección indicada por la flecha 150', absorbiendo consecuentemente aire a través del orificio 136 tal como indican las flechas 144'. La Fig. 8F ilustra una secuencia simulada de la expansión de un elemento 50' comprimible sensible al grado de aplicación de la fuerza, según cesa la fuerza.

La Fig. 9A muestra una sección de otra realización de un elemento 50'' comprimible sensible al grado de aplicación de la fuerza que es generalmente de forma rectangular (es decir, una tira). El elemento 50'' tiene una superficie superior 160, una superficie inferior 164, unas paredes 168-1, 168-2 (generalmente, 168), y una cámara interna 172 hueca. La superficie superior 160 se sujeta a una superficie encarada hacia el interior de la capa exterior 20' del armazón 30'', y la superficie inferior 164 se sujeta a una superficie de la capa interior 28'. Cada pared 168 tiene respectivamente un pequeño orificio 176-1, 176-2 (generalmente, 176) formado en la misma. (Puede llevarse a cabo la práctica de la invención aunque sólo una de las paredes 168 tenga un orificio). Cuando el elemento 50'' se comprime, generalmente en la dirección indicada por la flecha 180, salen por los pequeños orificios 176 unos flujos de aire 184 que pasan a través del área intersticial del armazón. Esta realización ilustra que puede usarse una diversidad de formas, por ejemplo, forma de disco, cilíndrica, y piramidal, para implementar los elementos comprimibles sensibles al ritmo de variación de la carga de la invención, capaces de convertir la energía de impacto en calor por el flujo de aire turbulento o laminar.

La Fig. 9B muestra una sección transversal de un armazón 30''' que tiene una pluralidad de elementos 50''' comprimibles sensibles al ritmo de variación de la carga dispuestos entre la capa exterior 20' y la capa interior 28'. Cada elemento comprimible 50''' tiene una pluralidad de orificios 176 para el paso de un fluido (es decir, aire). La capa interior puede tener un orificio 200 formado en la misma, para permitir el paso de un fluido. Por lo tanto, el fluido que escapa de los elementos 50''' comprimibles sensibles al ritmo de variación de la carga durante el impacto, o que vuelve a los elementos comprimibles 50''' tras el impacto, tiene unas vías para salir y entrar en el armazón 30'''. Las realizaciones de la invención pueden tener uno o más de tales orificios 200 además de, o en vez de, orificios en el borde del armazón. Adicionalmente, otras realizaciones pueden usar tales orificios 200 con otros tipos de elementos comprimibles (p.ej., los descritos en la Fig. 4).

La Fig. 10A muestra una sección transversal de una realización de un armazón 230 que tiene una capa exterior 220, una capa interior 228, y una pluralidad de elementos 50' comprimibles sensibles al ritmo de variación de la carga (Fig. 8A) dispuestos entre los mismos. El orificio 136 de cada elemento 50' comprimible sensible al grado de aplicación de la fuerza está alineado con un orificio (no representado) en la superficie de la capa interior 228 y a través de cualquier recubrimiento 232, de modo que el aire expulsado o aspirado (flechas 210) pueda pasar hacia el interior del equipo de protección para la cabeza. De forma similar, tales orificios 136 pueden estar en los lados del elemento comprimible 50', permitiendo la liberación y el retorno de aire a través del área intersticial del armazón 230. La Fig. 10B muestra el armazón 230, con unos elementos 50' comprimibles sensibles al ritmo de variación de la carga y un recubrimiento interno 232, en la cabeza 234 de un usuario.

La Fig. 10C ilustra un funcionamiento simulado a título de ejemplo del armazón 230, con unos elementos 50' comprimibles sensibles al ritmo de variación de la carga, sufriendo un impacto directo por parte de un objeto 236. En este ejemplo, el armazón 230 sirve para reducir la aceleración lineal de la cabeza 234 del usuario de un equipo para la cabeza. Cuando el objeto 236 golpea la capa exterior, los elementos 50' situados directamente por debajo de la capa exterior en el punto de impacto se comprimen. La compresión del armazón 230 también provoca que el aire salga desde los elementos 50' (flechas 238) y entre en el interior del equipo para la cabeza a través de los orificios en los elementos 50' y en la capa interior.

La Fig. 10D ilustra un funcionamiento simulado a título de ejemplo del armazón 230, con unos elementos 50' comprimibles sensibles al ritmo de variación de la carga, sufriendo un impacto tangencial por parte de un objeto 236. En este ejemplo, el armazón 230 sirve para reducir la aceleración rotacional de la cabeza 234 del usuario de un equipo para la cabeza. Cuando es golpeada por un objeto tangencialmente, la capa exterior se desliza en relación a la capa interior en la dirección de movimiento del objeto, tal como ilustran las flechas 240. Los elementos 50' del punto de impacto se comprimen hasta cierto punto y se deforman a cizalladura con la capa exterior. Como en el ejemplo de la Fig. 10C, la compresión provoca la salida de aire desde los elementos 50' y su entrada en el interior del equipo para la cabeza. Los efectos combinados del movimiento a cizalladura de la capa exterior y de los elementos 50', de la compresión absorbente de energía y sensible al grado de aplicación de la fuerza de los elementos 50', y de la liberación de aire
hacia el interior del equipo para la cabeza sirven para reducir la fuerza rotacional que alcanza la cabeza 104 del usuario.

Como ilustración de un uso ejemplar de la invención, la Fig. 11A muestra una vista posterior de una realización de un equipo de protección 250 para la cabeza que compila la invención. El equipo 250 para la cabeza incluye un patrón 254 de elementos 50'' (Fig. 9A) en forma de tira dispuestos entre las capas exterior e interior del armazón. La Fig. 11B muestra una vista lateral del equipo para la cabeza con otro patrón 258 de elementos 50'' en forma de tira. Es posible una variedad de otros diseños sin alejarse de los principios de la invención.

La Fig. 12 ilustra una realización de la capa interior 28 del armazón en la cual el recubrimiento es de forma discontinua y tiene la forma de una buckyesfera. En esta configuración, la capa interior 32 del recubrimiento tiene intercalados unos recortes en forma de hexágonos y pentágonos.

La Fig. 13 ilustra otra realización de la capa interior 28 del armazón en la cual el recubrimiento es de forma discontinua y tiene la forma de una rejilla, en la que prevalece el patrón de aberturas cuadradas.

La Fig. 14 ilustra una tercera realización de la capa interior 28 del armazón en la cual el recubrimiento tiene la forma de un domo geodésico que tiene recortes en forma de triángulos. Dicho de otro modo, en esta configuración, las líneas del termoplástico están formadas en triángulos que se encuentran en los vértices.

La Fig. 15 ilustra una cuarta realización de la capa interior 28 del armazón en la cual el recubrimiento tiene la forma de una célula alveolar, en la cual el recubrimiento está definido por formas hexagonales. Los expertos en la técnica reconocerán aún otros ejemplos de configuraciones del recubrimiento interior, incluyendo combinaciones de los diseños descritos.

Aunque se ha mostrado y descrito la invención con referencia a las realizaciones preferidas específicas, los expertos en la técnica deben comprender que pueden hacerse diversos cambios en la forma y en los detalles de las mismas sin alejarse del alcance de la invención tal como se define en las siguientes reivindicaciones. Por ejemplo, puede combinarse más de un tipo de elemento comprimible para construir un armazón para un equipo de protección para la cabeza.

Claims (12)

1. Un equipo de protección (2) para la cabeza, que comprende

una capa exterior (20) que tiene una superficie interna;

una capa interior (28) que tiene una superficie encarada hacia la capa exterior;

una capa intermedia (24) que tiene una pluralidad de elementos comprimibles (50) dispuestos en una región intersticial, que contiene un fluido, formada por las capas interior (28) y exterior (20); y

al menos un paso por el que el fluido puede salir desde la capa intermedia (24) a medida que la capa exterior (20) se deforma en respuesta a un impacto sobre la capa exterior (20), caracterizado porque el al menos un paso incluye un orificio en la capa interior (28).

2. El equipo de protección para la cabeza de la reivindicación 1, en el cual el usuario del equipo de protección para la cabeza puede sentir el fluido que pasa a través del orificio de la capa interior.

3. El equipo de protección para la cabeza de la reivindicación 1, en el cual al menos uno de los elementos comprimibles está fabricado con un material de elastómero termoplástico (TPE).

4. El equipo de protección para la cabeza de la reivindicación 3, en el cual el material de TPE es una espuma de TPE.

5. El equipo de protección para la cabeza de la reivindicación 1, en el cual al menos uno de los elementos comprimibles incluye una cámara para contener un volumen de fluido, y la cámara incluye una superficie de la cámara que tiene un orificio de la cámara para el paso de fluido hacia dentro y hacia fuera de la cámara.

6. El equipo de protección para la cabeza de la reivindicación 5, en el cual el orificio de la cámara está adaptado para producir una respuesta sensible al grado de aplicación de la fuerza del impacto ejercido sobre la capa exterior.

7. El equipo de protección para la cabeza de la reivindicación 5, en el cual al menos un elemento comprimible expulsa fluido desde la cámara a través del orificio de la cámara cuando el elemento comprimible se comprime debido a la fuerza del impacto y se expande para aspirar el fluido de vuelta hacia la cámara a medida que se mitiga la fuerza compresora ejercida sobre la capa exterior.

8. El equipo de protección para la cabeza de la reivindicación 5, en el cual el orificio de la cámara está alineado con un orificio en la capa interior para permitir el paso de fluido a través de la capa interior.

9. El equipo de protección para la cabeza de la reivindicación 1, en el cual la capa interior incluye una superficie interna, y el equipo para la cabeza comprende adicionalmente un recubrimiento interno comprimible dispuesto por dentro de la superficie interna de la capa interior.

10. El equipo de protección para la cabeza de la reivindicación 1, en el cual al menos un elemento comprimible incluye una cámara para contener un volumen de fluido, y la cámara incluye una superficie de la cámara que tiene al menos un orificio de la cámara para el paso de fluido hacia y desde el área intersticial formada por las capas exterior e interior.

11. El equipo de protección para la cabeza de la reivindicación 1, en el cual la capa exterior se deforma rotacionalmente a cizalladura con respecto a la capa interior a medida que la capa exterior se deforma en respuesta al impacto.

12. Un procedimiento para fabricar un equipo de protección (2) para la cabeza, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

formar un armazón multicapas del modo siguiente:

formar una pluralidad de elementos (50) comprimibles individualmente;

proporcionar una capa exterior (20) y un capa interior (28);

producir una estructura compuesta en la cual los elementos comprimibles (50) están dispuestos en una región intersticial que contiene fluido formada por las capas exterior (20) e interior (28) de modo que la capa exterior (28) se deforme y los elementos comprimibles (50) se compriman correspondientemente en respuesta a un impacto sobre la capa exterior (20);

formar al menos uno de los elementos comprimibles (50) para que incluya una cámara (132) para contener

un volumen de fluido, definiendo la cámara (132) una superficie de la cámara que tiene al menos un orificio (136) de la cámara para el paso de fluido hacia dentro y hacia fuera de la cámara (132),

caracterizado por proporcionar un paso en la capa interior (28) por el que el fluido puede salir de la región intersticial.