KR101937079B1 - 에너지 흡수층에 배열되는 슬라이딩 촉진체를 갖는 헬멧 - Google Patents

에너지 흡수층에 배열되는 슬라이딩 촉진체를 갖는 헬멧 Download PDF

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Abstract

에너지 흡수층(2) 및 슬라이딩 촉진체(5)로 이루어지는 헬멧을 제공한다. 상기 슬라이딩 촉진체는 상기 에너지 흡수층(2)의 내측에 제공된다. 슬라이딩 촉진체로 이루어지는 헬멧의 제조 방법을 더욱 제공한다. 상기 방법은: 몰드 내에 에너지 흡수층을 제공하고, 그리고 상기 에너지 흡수층에 접촉하는 슬라이딩 촉진체를 제공하는 단계로 이루어진다.

Description

에너지 흡수층에 배열되는 슬라이딩 촉진체를 갖는 헬멧 {Helmet with sliding facilitator arranged at energy absorbing layer}
개괄적으로 본 발명은 임의의 외부쉘을 갖거나 갖지 않는 에너지 흡수층, 및 상기 에너지 흡수층의 내측에 제공되는 슬라이딩 촉진체로 이루어지는 헬멧에 관한 것이다.
두개골 및 뇌 부상을 방지 또는 감소시키기 위하여, 많은 활동에 헬멧이 필요하다. 대부분의 헬멧은 보통 플라스틱이나 복합재료로 만들어지는 단단한 외부쉘 및 라이너로 불리우는 에너지 흡수층으로 이루어진다. 요즈음, 보호 헬멧은 임의의 법적 요건, 그중에서도 특정 부하에서 뇌의 무게중심에 발생할 수 있는 최대 가속도에 관한 법적 요건을 만족하도록 설계되어야 한다. 대체로, 헬멧을 장착한 일명 더미 스컬(dummy skull)에 머리를 향하여 방사상 타격을 가하는 테스트가 수행된다. 이로써 두개골에 대한 방사상 타격의 경우에는 양호한 에너지-흡수 능력을 가지나 기타의 부하 방향에 대해서는 에너지 흡수가 적절하지 못한 현대의 헬멧이 초래되었다.
방사상 충돌의 경우, 머리에는 선형 가속을 초래하는 병진운동이 가속화된다. 병진가속은 두개골의 골절 및/또는 뇌조직의 압력 또는 마찰 상해를 초래할 수 있다. 그러나, 부상 통계에 의하면, 순수한 방사상 충돌은 드물다.
한편, 머리에 순수한 각가속도를 초래하는 순수한 접선충돌(tangential hit) 또한 드물다.
가장 일반적인 유형의 충돌은 머리에 동시에 작용하는 방사상 및 접선력의 조합인 경사충돌이며, 이는 예를 들면 뇌진탕을 유발한다. 경사충돌은 뇌의 병진가속 및 회전가속 모두를 초래한다. 회전가속은 뇌가 두개골 내에서 회전하도록 하여 뇌를 두개골에 연결하는 신체 요소 및 뇌 자체에 상해를 유발한다.
회전 상해의 예로는 한편으로는 경막하혈종, 경막하출혈(SDH), 혈관 파열로 인한 출혈, 및 다른 한편으로는 뇌조직에서 높은 전단변형으로 인하여 과도하게 신장되는 신경섬유로 요약될 수 있는 미만성 축삭손상, DAI가 있다.
지속기간, 진폭 및 증가율과 같은 회전력의 특성에 따라, SDH 또는 DAI 중 어느 하나가 발생되거나, 또는 이들의 조합을 겪게 된다. 일반적으로 말해서, SDH는 짧은 지속기간 및 큰 진폭의 경우 발생되며, DAI는 보다 길고 보다 광범위한 가속 부하의 경우 발생된다. 이러한 현상을 고려하여 두개골 및 뇌를 잘 보호할 수 있도록 하는 것이 중요하다.
상기 머리는 두피, 단단한 두개골 및 그 아래의 뇌척수액을 이용하여 이러한 힘을 약화시키고자 하는 자연스러운 보호 시스템을 갖는다. 충돌 중, 두피 및 뇌척수액은 두개골에 대하여 압축 및 슬라이딩함으로써 회전 충격 흡수체로서 작용한다. 오늘날 사용되는 대부분의 헬멧은 회전 상해에 대하여 아무런 보호를 제공하지 못한다.
예를 들어, 자전거, 승마 및 스키 헬멧의 중요한 특징은 이들이 환기가 잘되도록 되어 있고 공력 형상(aerodynamic shape)을 갖는다는 것이다. 현대의 자전거 헬멧은 보통 성형 공정 중에 얇고 단단한 쉘을 내장하여 제작되는 인몰드(in-mold) 쉘 유형으로 된다. 이 기술은 단단한 쉘 헬멧보다 더욱 복잡한 형상을 가능하게 하며 또한 보다 큰 통기구 형성을 가능하게 한다.
에너지 흡수층 및 상기 에너지 흡수층 내에 제공되는 슬라이딩 촉진체로 이루어지는 헬멧을 개시한다.
일 실시예에 의하면, 헬멧은 상기 헬멧을 착용자의 머리에 부착하기 위한 부착 장치로 이루어진다. 상기 부착 장치는 머리 또는 두개골의 상부에 적어도 부분적으로 접촉되도록 이루어진다. 이는 착용자의 머리 상부의 크기 및 부착 정도를 조정하기 위하여 추가로 조임부재를 가질 수 있다. 턱끈(chin straps) 등은 본 실시예의 헬멧에 의한 부착 장치가 아니다.
상기 슬라이딩 촉진체는 상기 에너지 흡수층 및 상기 부착 장치 사이에 활주성을 제공하기 위하여 상기 부착 장치 및/또는 상기 에너지 흡수층의 내측에 고정될 수 있다.
바람직하기로, 외부쉘은 상기 에너지 흡수층 외부에 제공된다. 이렇게 설계된 헬멧은, 비록 예를 들면 모터사이클 헬멧처럼 단단한 쉘 유형으로 되는 헬멧을 포함하여 모든 유형의 헬멧에 개시된 개념을 이용하는 것이 가능하지만, 인몰드 기술을 이용하여 제작가능하다.
또 다른 실시예에 의하면, 상기 부착 장치는 탄성, 반-탄성 또는 가소성 방식의 변형에 의하여 에너지 및 힘을 흡수하도록 적용가능한 적어도 하나의 고정 부재에 의하여 상기 에너지 흡수층 및/또는 상기 외부쉘에 고정된다. 충돌 중, 상기 에너지 흡수층은 상기 에너지 흡수층을 압축함으로써 충돌 흡수체로서 작용하며, 외부쉘이 사용되면, 상기 쉘에 대하여 상기 충돌 에너지를 확산하게 된다. 상기 슬라이딩 촉진체는 상기 부착 장치와 상기 에너지 흡수층 사이에 슬라이딩을 허용하여, 그렇지 않으면 뇌에 전달될 회전 에너지가 제어된 방식으로 흡수되는 것을 허용하게 된다. 상기 회전 에너지는 마찰열, 에너지 흡수층 변형 또는, 적어도 하나의 상기 고정 부재의 변형 또는 변위에 의하여 흡수될 수 있다. 흡수된 회전 에너지는 뇌에 영향을 미치는 회전가속의 양을 감소시켜, 두개골 내에서 뇌의 회전을 감소시키게 된다.
상기 고정 부재는 제 1 및 제 2 부분을 갖는 적어도 하나의 서스펜션 부재로 이루어질 수 있다. 상기 서스펜션 부재의 제 1 부분은 상기 에너지 흡수층에 고정되도록 적용가능하며, 상기 서스펜션 부재의 제 2 부분은 상기 부착 장치에 고정되도록 적용가능하다.
상기 슬라이딩 촉진체는 상기 헬멧에 기능(활주성)을 부여하며 여러 상이한 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 이는 상기 에너지 흡수층에 대향되는 그의 표면에서 상기 부착 장치에 제공되거나 이에 일체화되고 및/또는 상기 부착 장치에 대향되는 상기 에너지 흡수층의 내측 표면 상에 제공되거나 또는 그 내부에 일체화되는 저마찰 물질로 될 수 있다.
슬라이딩 촉진체로 이루어지는 헬멧의 제조방법이 더욱 제공된다. 상기 방법은: 몰드를 제공하고, 상기 몰드 내에 에너지 흡수층을 제공하고, 그리고 상기 에너지 흡수층에 접촉하는 슬라이딩 촉진체를 제공하는 단계로 이루어진다. 일 실시예에 의하면, 상기 방법은 적어도 하나의 고정 부재를 이용하여, 상기 쉘, 상기 에너지 흡수층 및 상기 슬라이딩 촉진체 중 적어도 하나에 부착 장치를 고정하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
상기 슬라이딩 촉진체는 임의의 방향으로 슬라이딩 운동 가능성을 제공한다. 이는 일정 축 주위의 운동에 한정되지 않는다.
임의의 실시예 또는 실시예 일부뿐만 아니라 임의의 방법 또는 방법의 일부는 어느 방식으로든 조합 가능함을 주지한다.
이제 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다, 도면 중:
도 1은 일 실시예에 의한 헬멧을 단면도로 도시한다,
도 2는 착용자의 머리에 장착되었을 때, 일 실시예에 의한 헬멧을 단면도로 도시한다,
도 3은 정면 충돌을 받을 때, 착용자의 머리에 장착된 헬멧을 도시한다,
도 4는 정면 충돌을 받을 때, 착용자의 머리에 장착된 헬멧을 도시한다,
도 5는 부착 장치를 더욱 상세히 도시한다,
도 6은 양자택일적인 실시예에 의한 고정 부재를 도시한다,
도 7은 양자택일적인 실시예에 의한 고정 부재를 도시한다,
도 8은 양자택일적인 실시예에 의한 고정 부재를 도시한다,
도 9는 양자택일적인 실시예에 의한 고정 부재를 도시한다,
도 10은 양자택일적인 실시예에 의한 고정 부재를 도시한다,
도 11은 양자택일적인 실시예에 의한 고정 부재를 도시한다,
도 12는 양자택일적인 실시예에 의한 고정 부재를 도시한다,
도 13은 양자택일적인 실시예에 의한 고정 부재를 도시한다,
도 14는 양자택일적인 실시예에 의한 고정 부재를 도시한다,
도 15는 양자택일적인 실시예에 의한 고정 부재를 도시한다,
도 16은 테스트 결과의 표를 나타낸다,
도 17은 테스트 결과의 표를 나타낸다, 그리고
도 18은 테스트 결과의 표를 나타낸다.
다음으로 실시예를 상세히 설명한다. 도면은 예시를 위한 것일 뿐 어느 방식으로든 발명의 범위를 제한하지 않는다는 것이 명백할 것이다. 그러므로, “상부” 또는 “하부”와 같은 방향에 대한 언급은 도면에 도시된 방향을 칭하는 것일 뿐이다.
보호 헬멧의 일 실시예는 에너지 흡수층, 및 상기 에너지 흡수층 내측에 제공되는 슬라이딩 촉진체로 이루어진다. 일 실시예에 의하면, 자전거 타기에 적합한 인몰드(in-mold) 헬멧이 제공된다. 상기 헬멧은 외부의 바람직하기로는 얇고 단단한 쉘로서 폴리카보네이트, ABS, PVC, 유리섬유, 아라미드, 트와론, 탄소섬유 또는 케블러와 같은 고분자 물질로 형성되는 쉘로 이루어진다. 상기 외부쉘을 생략하는 것도 가능하다. 상기 쉘의 내측에는 에너지 흡수층이 제공될 수 있으며, 이는 EPS(발포 스티렌 수지, expanded poly styrene), EPP(발포폴리프로필렌, expanded polypropylene), EPU(발포폴리우레탄, expanded polyurethane)과 같은 고분자 발포 물질, 또는 허니콤과 같은 기타 구조로 될 수 있다. 예를 들면. 슬라이딩 촉진체는 상기 에너지 흡수층의 내측에 제공되며, 상기 에너지 흡수층에 대하여 또는 상기 헬멧을 착용자의 머리에 부착하기 위하여 제공되는 부착 장치에 대하여 슬라이딩하도록 적용된다. 상기 부착 장치는 충돌 에너지 및 힘을 흡수하도록 적용되는 고정 부재에 의하여 상기 에너지 흡수층 및/또는 상기 쉘에 고정된다.
*상기 슬라이딩 촉진체는 낮은 마찰 계수를 갖거나 또는 저마찰 물질로 코팅되는 물질로 될 수 있다: 가능한 물질의 예로는 FIFE, ABS, PVC, PC, 나일론, 섬유 물질이 있다. 또한 슬라이딩은 상기 물질의 구조에 의하여, 예를 들면, 섬유가 서로에 대하여 슬라이딩되도록 하는 섬유구조를 갖는 물질에 의하여 가능하게 된다.
충돌 중, 상기 에너지 흡수층은 상기 에너지 흡수층을 압축함으로써 충돌 흡수체로서 작용하며, 외부쉘이 사용되면, 이는 상기 에너지 흡수층에 대하여 상기 충돌 에너지를 확산시키게 된다. 상기 슬라이딩 촉진체는 상기 부착 장치와 상기 에너지 흡수층 사이에 슬라이딩을 허용하여, 그렇지 않으면 뇌에 전달될 회전 에너지가 제어된 방식으로 흡수되는 것을 허용하게 된다. 상기 회전 에너지는 마찰열, 에너지 흡수층의 변형 또는, 적어도 하나의 상기 고정 부재의 변형 또는 변위에 의하여 흡수될 수 있다. 흡수된 회전 에너지는 뇌에 영향을 미치는 회전가속의 양을 감소시켜, 두개골 내에서 뇌의 회전을 감소시키게 된다. 그러므로, 경막하 출혈, SDH, 혈관 파열로 인한 출혈, 뇌진탕 및 DAI와 같은 회전 상해의 위험을 감소시킨다.
도 1은 일 실시예에 의한 헬멧을 도시하는데, 상기 헬멧은 에너지 흡수층(2)으로 이루어지며, 상기 에너지 흡수층(2)의 외부 표면(1)은 상기 에너지 흡수층(2)과 동일한 물질로부터 제공될 수 있고 또는 상기 외부 표면(1)이 상기 에너지 흡수층(2)과는 상이한 물질로 형성되는 단단한 쉘(1)로 되는 것도 가능하다. 슬라이딩 촉진체(5)는 상기 헬멧을 착용자의 머리에 부착하기 위하여 제공되는 부착 장치(3)에 비하여 상기 에너지 흡수층(2)의 내측에 제공된다. 도 1에 나타낸 상기 실시예에 의하면, 상기 슬라이딩 촉진체(5)는 상기 에너지 흡수층(2)에 고정 또는 일체화되지만, 그러나, 상기 에너지 흡수층(2) 및 상기 부착 장치(3) 사이의 활주성 제공을 위한 동일한 목적을 위하여, 상기 슬라이딩 촉진체(5)를 상기 부착 장치(3) 상에 제공하거나 또는 이에 일체화하는 것도 마찬가지로 가능하다. 도 1의 헬멧은 상기 헬멧을 관통하여 공기 흐름을 허용하는 다수의 통기구(17)를 갖는다.
상기 부착 장치(3)는 탄성, 반-탄성 또는 가소성 방식의 변형에 의하여 에너지를 흡수하도록 적용되는 4개의 고정 부재(4a, 4b, 4c 및 4d)에 의하여 상기 에너지 흡수층(2) 및/또는 상기 외부쉘(1)에 고정된다. 에너지는 또한 마찰 발생열 및/또는 상기 부착 장치의 변형, 또는 상기 헬멧의 기타 부분을 통하여 흡수될 수 있다. 도 1에 나타낸 상기 실시예에 의하면, 상기 4개의 고정 부재(4a, 4b, 4c 및 4d)는 제 1 및 제 2 부분(8, 9)을 갖는 서스펜션 부재(4a, 4b, 4c, 4d)이며, 상기 서스펜션 부재(4a, 4b, 4c, 4d)의 제 1 부분(8)은 상기 부착 장치(3)에 고정되도록 적용가능하며, 상기 서스펜션 부재(4a, 4b, 4c, 4d)의 제 2 부분(9)은 상기 에너지 흡수층(2)에 고정되도록 적용가능하다.
상기 슬라이딩 촉진체(5)는 저마찰 물질로 될 수 있고, 이는 도시된 실시예에서 상기 에너지 흡수층(2)에 대향되는 상기 부착 장치(3)의 외측에 제공되지만, 기타 실시예에서, 상기 슬라이딩 촉진체(5)를 상기 에너지 흡수층(2)의 내측에 마련하는 것 또한 마찬가지로 가능하다. 상기 저마찰 물질은 PTFE, PFA, EEP, PE 및 UHMWPE와 같은 왁스 고분자(waxy polymer), 또는 윤활유가 주입될 수 있는 분말 물질로 될 수 있다. 이러한 저마찰 물질은 상기 슬라이딩 촉진체 및 상기 에너지 흡수층 중 어느 한 쪽에 또는 모두에 적용가능하며, 일부 실시예에서는 상기 에너지 흡수층 자체가 슬라이딩 촉진체로서 적용되고 저마찰 물질로서 이루어질 수 있다.
상기 부착 장치는 PC, ABS, PVC 또는 FIFE와 같은 탄성 또는 반-탄성 고분자 물질, 또는 면포와 같은 자연 섬유 물질로 될 수 있고, 예를 들면, 직물 또는 네트의 모자로 부착 장치를 형성할 수 있다. 상기 모자에는 저마찰 물질의 패치와 같은 슬라이딩 촉진체가 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 부착 장치는 그 자체가 슬라이딩 촉진체로서 작용하도록 적용되며 저마찰 물질로 이루어질 수 있다. 도 1은 특정 착용자를 위하여 머리밴드의 직경을 조정하기 위한 조정 장치(6)를 더욱 개시한다. 기타 실시예에서, 상기 머리밴드는 상기 조정 장치(6)가 배제될 수 있는 탄성 머리밴드로 될 수 있다.
도 2는 도1에서의 헬멧과 유사한 헬멧의 실시예를 도시하는 것으로서, 착용자의 머리에 장착될 때를 도시한다. 그러나, 도 2에서, 상기 부착 장치(3)는 단 2개의 고정 부재(4a, b)에 의하여 상기 에너지 흡수층에 고정되며, 탄성적으로, 반-탄성적으로 또는 가소성으로(plastically) 에너지 및 힘을 흡수하기 위하여 적용된다. 도 2의 상기 실시예는 상기 에너지 흡수층(2)과는 상이한 물질로 형성되는 단단한 외부쉘(1)로 이루어진다.
도 3은 상기 헬멧에 회전력을 발생시켜 상기 에너지 흡수층(2)이 상기 부착 장치(3)에 대하여 슬라이드되도록 하는 정면 경사충돌(I)을 도 2의 실시예에 의한 헬멧이 받을 때를 나타낸다. 상기 부착 장치(3)는 상기 고정 부재(4a, 4b)에 의하여 상기 에너지 흡수층(2)에 고정된다. 상기 고정 부재는 탄성적으로 또는 반-탄성적으로 변형됨으로써 상기 회전력을 흡수한다.
도 4는 회전력을 상기 헬멧에 발생시켜 상기 에너지 흡수층(2)이 상기 부착 장치(3)에 대하여 슬라이드되도록 하는 정면 경사충돌(I)을 도 2의 실시예에 의한 헬멧이 받을 때를 나타낸다. 상기 부착 장치(3)는, 가소성으로 변형됨으로써 상기 회전력을 흡수하는 상기 고정 부재(4a, 4b)를 파열시킴에 의하여 상기 에너지 흡수층에 고정되고, 그러므로 상기 고정 부재(4a, 4b)는 충돌 후 대체될 필요가 있다. 도 3 및 도 4의 실시예들의 조합이 매우 고려할 만하다, 즉, 에너지를 가소성으로 흡수하면서 상기 고정 부재의 일부가 파열되는 반면 상기 고정 부재의 다른 부분이 변형되어 탄성적으로 힘을 흡수한다. 실시예들의 조합에서, 상기 가소성으로 변형되는 부분만을 충돌 이후 대체하는 것이 가능하다.
도 5의 상부 부분은 실시예에 의한 부착 장치(3)의 외부를 도시하는 것으로, 여기에서 상기 부착 장치(3)는 착용자의 머리를 감싸도록 적용되는 머리밴드(3a), 상기 착용자의 앞머리로부터 상기 착용자 머리의 뒤부분까지 이르며 상기 머리밴드(3a)에 부착되는 배-복(dorso-ventral) 밴드(3b), 및 상기 착용자의 머리 측방향 좌측으로부터 상기 착용자의 머리 측방향 우측까지 이르며 상기 머리밴드(3a)에 부착되는 측부(latro-lateral)(3c) 밴드로 이루어진다. 상기 부착 장치(3)의 부품 및 부분들에는 슬라이딩 촉진체가 제공될 수 있다. 도시된 상기 실시예에서, 상기 부착 장치의 물질은 그 자체로 슬라이딩 촉진체로 기능할 수 있다. 저마찰 물질이 추가된 상기 부착 장치(3)를 제공하는 것 또한 가능하다.
도 5는 상기 부착 장치(3)에 고정되는 4개의 고정 부재(4a, 4b, 4c, 4d)를 더욱 도시한다. 기타 실시예에서, 상기 부착 장치(3)는 머리밴드(3a)만으로 또는 착용자 머리의 윗부분을 완전히 커버하도록 적용되는 전체 모자로 될 수 있고, 또는 착용자의 머리에 장착되기 위한 부착 장치로서 기능하는 기타의 디자인으로 될 수 있다.
도 5의 하부 부분은 특정 착용자를 위하여 상기 머리밴드(3)의 직경을 조정하기 위한 조정 장치(6)를 기재하는 상기 부착 장치(3)의 내측을 도시한다. 기타 실시예에서, 상기 머리밴드(3a)는 상기 조정 장치(6)가 배제될 수 있는 탄성 머리밴드로 될 수 있다.
도 6은 고정 부재(4)의 양자택일적인 실시예를 도시하는 것으로, 상기 고정 부재(4)의 제 1 부분(8)은 상기 부착 장치(3)에 고정되고, 상기 고정 부재(4)의 제 2 부분(9)은 접착제에 의하여 상기 에너지 흡수층(2)에 고정된다. 상기 고정 부재(4)는 탄성, 반-탄성 또는 가소성 방식 변형에 의하여 충돌 에너지 및 힘을 흡수하도록 적용된다.
도 7은 고정 부재(4)의 양자택일적인 실시예를 도시하는 것으로, 상기 고정 부재(4)의 제 1 부분(8)은 상기 부착 장치(3)에 고정되고, 상기 고정 부재(4)의 제 2 부분(9)은 상기 에너지 흡수층(2)의 물질에 도입되는 기계적 고정요소(10)에 의하여 상기 에너지 흡수층(2)에 고정된다.
도 8은 고정 부재(4)의 양자택일적인 실시예를 도시하는 것으로, 상기 고정 부재(4)의 제 1 부분(8)은 상기 부착 장치(3)에 고정되고, 상기 고정 부재(4)의 제 2 부분(9)은 예를 들면 상기 에너지 흡수층 물질(2)의 내측에 고정 장치를 성형함으로써 상기 에너지 흡수층(2)의 내측에 고정된다.
도 9는 고정 부재(4)의 단면도 및 A-A도를 도시한다. 본 실시예에 의하면, 상기 부착 장치(3)는 상기 고정 부재(4)에 의하여 상기 에너지 흡수층(2)에 부착되고, 상기 고정 부재(4)는 탄성, 반-탄성 또는 가소성 변형을 위하여 적용된 암형부분(12) 내에 위치되는 제 2 부분(9) 및 상기 부착 장치(3)에 연결되는 제 1 부분(8)을 갖는다. 상기 암형부분(12)는 상기 고정 부재(4)에 의하여 충분히 큰 전단(shear) 하에 위치하게 될 때 탄성적으로, 반-탄성적으로 또는 가소성으로 신축되거나 또는 변형됨으로써 상기 제 2 부분(9)이 상기 암형부분(12) 내에 남아 있을 수 있도록 적용되는 플랜지(13)로 이루어진다.
도 10은 고정 부재(4)의 양자택일적인 실시예를 도시하는 것으로, 상기 고정 부재(4)의 제 1 부분(8)은 상기 부착 장치(3)에 고정되고, 상기 고정 부재(4)의 제 2 부분(9)은 상기 에너지 흡수층(2)에 일관하여 상기 쉘(1)의 내측에 고정된다. 이는 예를 들면 상기 에너지 흡수층 물질(2)의 내측에 상기 고정 장치(4)를 성형함으로써 이루어질 수 있다. 상기 헬멧의 외측으로부터 상기 쉘(1) 내의 구멍을 통하여 상기 고정 장치(4)를 위치시키는 것 또한 가능하다(도시 안됨).
도 11은 탄성적으로 될 수 있거나 또는 가소성 변형을 위하여 적용될 수 있는 멤브레인 또는 밀봉발포(24)에 의하여 상기 부착 장치(3)가 상기 에너지 흡수층(2)에 그의 둘레가 고정되는 실시예를 도시한다.
도 12는 자체 잠금(self locking) 타이 스트랩(tie strap)(4)의 그것과 유사한 자체 잠금 기능을 갖는 기계적 맞물림 부재(29)로 이루어지는 기계적 고정요소에 의하여 상기 부착 장치(3)가 상기 에너지 흡수층(2)에 부착되는 실시예를 도시한다.
도 13은 상기 고정 부재가 샌드위치 직물과 같은 상호연결 샌드위치층(27)으로 되는 실시예를 도시하며, 이는 상기 부착 장치(3)를 상기 에너지 흡수층(2)에 연결시켜 전단력이 인가될 때 전단되도록 적용되어 회전 에너지 또는 힘을 흡수하는, 탄성적으로, 반-탄성적으로 또는 소성으로 변형가능한 섬유로 이루어질 수 있다.
도 14는 상기 고정 부재가 자성 고정 부재(30)로 이루어지는 실시예를 도시하며, 이는 하이퍼자석과 같은 흡인력을 갖는 2개의 자석으로 이루어지거나, 또는 자석으로 되는 일 부분 및 철과 같은 자성 흡인물질로 되는 일 부분으로 이루어질 수 있다.
도 15는 상기 고정 부재가 탄성 수형부분(28) 및/또는 탄성 암형부분(12)에 의하여 재-부착가능한 실시예를 도시하며, 이들은 착탈가능하게 연결되어(소위 스냅 고정), 충돌의 발생 시 충분히 큰 전단(shear)이 상기 헬멧에 가해질 때, 상기 수형부분(28)이 상기 암형부분(12)으로부터 탈락되고 상기 수형부분(28)이 상기 암형부분(12) 내로 다시 삽입가능하여 상기 기능성을 다시 갖도록 한다. 충분히 큰 전단에 대하여 탈착가능함 없이 그리고 재-부착가능함 없이 상기 고정 부재를 스냅 고정하는 것 또한 가능하다.
여기에 기재된 상기 실시예에서, 상기 에너지 흡수층 및 상기 부착 장치 사이의 거리가 본 발명의 개념으로부터 벗어남 없이 사실상 무에서 실질적인 거리까지 변화될 수 있다.
여기에 기재된 상기 실시예에서, 상기 고정 부재는 하이퍼탄성으로 되어, 상기 물질이 탄성적으로 에너지를 흡수하지만 동시에 완전하게는 아니지만 부분적으로 가소성으로 변형되게 하는 것 또한 더욱 가능하다.
여러 고정 부재로 이루어지는 실시예에서, 상기 고정 부재 중 하나는 충분히 큰 전단 하에 위치될 때 가소성으로 변형되도록 적용되는 마스터 고정 부재이고, 반면에 추가의 고정 부재는 순수하게 탄성 변형을 위하여 적용되는 것 또한 더욱 가능하다.
도 16은, 상기 부착 장치 및 상기 에너지 흡수층 사이에 슬라이드 층을 갖지 않는 통상의 헬멧(원래의)에 비하여, 슬라이딩 촉진체(MIPS)를 갖는 헬멧에 대하여 수행한 테스트의 표이다. 상기 테스트는 수평으로 이동하는 강판에 충돌하는 자유 낙하 기구화된 더미 헤드로 수행한다. 상기 경사충돌은 일반적인 테스트 방법보다 더욱 현실적인 병진 및 회전가속의 조합을 초래하며, 여기에서 헬멧은 순수한 수직 충돌에서 상기 수평 충돌 표면으로 떨어진다. 수평 및 수직 방향 양방향으로 10 m/s(36 km/h)까지의 속도를 달성할 수 있다. 상기 더미헤드에는 모든 축에 대하여 상기 병진가속 및 회전가속을 측정하도록 장착되는 9개의 가속도계 시스템이 마련된다. 본 테스트에서 상기 헬멧은 0.7 미터로부터 낙하된다. 이는 3.7 m/s의 수직 속도를 초래한다. 수평 속도는 6.7 m/s로 선택되었고, 이는 7.7m/s(27.7km/h)의 충돌 속도 및 29 도의 명중각을 초래하였다.
상기 테스트는 머리에 전달되는 병진가속의 감소 및 머리에 전달되는 회전가속와 머리의 회전 속도에 있어서 큰 감소를 드러낸다.
도 17은, 부착 장치와 더미헤드 사이에 슬라이딩 층이 없는 통상의 헬멧(Org_349; Org_351)에 비하여, 슬라이딩 촉진체(MIPS_350; MIPS_352)를 갖는 헬멧에 대한 시간에 따른 회전가속의 그래프를 나타낸다.
도 18은 부착 장치와 더미헤드 사이에 슬라이딩 층이 없는 통상의 헬멧(Org_349; Org_351)에 비하여, 슬라이딩 촉진체(MIPS_350; MIPS_352)를 갖는 헬멧에 대한 시간에 따른 병진가속의 그래프를 나타낸다.
임의의 실시예 또는 실시예 일부 뿐만 아니라 임의의 방법 또는 방법의 일부는 임의의 방식으로 조합가능함을 주지한다. 여기에 기술된 모든 예는 일반적인 설명의 일부인 것으로 보여져야 하며 그러므로 일반적인 용어로 임의의 방식으로 조합가능하다.
1: 외부 표면 2: 에너지 흡수층
3: 부착 장치 3a: 머리밴드
3b: 배-복 밴드 3c: 측부 밴드
4: 고정 부재 4a, 4b, 4c, 4d: 고정 부재
5: 슬라이딩 촉진체 6: 조정 장치
8: 제 1 부분 9: 제 2 부분
10: 기계적 고정요소 12: 암형부분
13: 플랜지 24: 밀봉발포
27: 샌드위치층 28: 수형부분
29: 맞물림 부재 30: 자성 고정 부재

Claims (5)

  1. 에너지 흡수층(2);
    헬멧을 착용자의 머리에 부착하기 위해 제공되는 부착 장치(3); 및
    충돌 시 상기 부착 장치(3)와 상기 에너지 흡수층(2) 사이에 슬라이딩을 허용하도록 설정된 슬라이딩 촉진체(5);로 구성되는 헬멧에 있어서,
    상기 슬라이딩 촉진체(5)는 상기 부착 장치(3)에 대향되는 상기 에너지 흡수층(2)의 내측 표면에 일체화되는 저마찰 물질인 헬멧.
  2. 청구항 제1항에 있어서, 상기 저마찰 물질은 PTFE, ABS, PVC, PC, 나일론 또는 섬유물질이거나, PTFE, PFA, FEP, PE 및 UHMW PE와 같은 왁스 고분자(waxy polymer)이거나, 윤활유가 주입될 수 있는 분말 물질인 헬멧.
  3. 청구항 제1항에 있어서, 상기 부착 장치(3)는 착용자 머리의 윗부분을 완전히 커버하도록 적용되는 모자로 구성되는 헬멧.
  4. 청구항 제1항에 있어서, 상기 부착 장치(3)는 착용자의 머리에 대하여 상기 부착 장치(3)를 조정하는 조임부재로 구성되는 헬멧.
  5. 청구항 제1항에 있어서, 상기 에너지 흡수층(2)은 고분자 발포 물질(polymer foam material) 또는 허니콤 구조로 형성되는 헬멧.
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