KR20130115240A - 독립적인 요소들을 구비하는 타격 흡수층 - Google Patents

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마이클 마즈
제프리 달젤
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코어텍스 아머 아이엔씨.
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Abstract

헬멧을 위한 본 타격 흡수층은 베이스 플레이트 및 복수의 떨어져 이격되며 독립적으로 그리고 탄력적으로 붕괴 가능한 타격 흡수 부재들을 포함한다. 이 속이 빈 타격 흡수 부재들은 베이스 플레이트로부터 개방 상부 말단까지 위쪽을 향해 연장된 폐쇄된 경계 벽을 형성하며, 개방 상부 말단은 타격 흡수 부재로부터 나가는 유체 흐름의 무시할 수 있는 감소를 야기하기 위한 크기이다. 폐쇄된 경계 벽은 각각이 절두체의 형상을 가지는 대향되는 안쪽 표면 및 바깥쪽 표면을 가지는 제1 부분 및 각각이 또한 절두체의 형상을 가지는 대향되는 안쪽 표면 및 바깥쪽 표면을 가지는 제2 부분을 포함한다. 이 안쪽 표면들은 자신들 각각의 절두체들의 상대적으로 방사상으로 더 넓은 말단들을 통해 상호 연결되어, 그것들 사이에 180도보다 작은 안쪽 각도를 형성한다. 이 바깥쪽 표면들은 자신들 각각의 절두체들의 상대적으로 방사상으로 더 넓은 말단들을 통해 상호 연결되어, 그것들 사이에 180도보다 큰 바깥쪽 각도를 형성한다.

Description

독립적인 요소들을 구비하는 타격 흡수층{Shock absorbing layer with independent elements}
이 출원은 2010년 10월 6일 출원된 미국 가출원(provisional application) 번호 61/390,244에 대해 우선권을 주장하고, 그것의 전체 내용은 여기에 참조로서 포함된다.
본 개시는 보호용 헬멧들을 위한 타격 흡수층에 일반적으로 관계가 있고, 더 특정하게는 충격(impact) 에너지를 약화시키도록 그리고 그러한 충격 동안 야기된 선형 가속(linear acceleration) 및 각도 가속(angular acceleration)으로 인한 손상으로부터 헬멧 착용자를 보호하도록 설계된 다중 타격 흡수 특징들을 포함하는 그러한 층에 관한 것이다.
헬멧들은 스포츠 또는 다른 신체 활동들에서 종종 착용되어, 뇌에 대한 가속들 및/또는 충격력(impact force)들로 생길 수 있는 부상들로부터 보호한다. 헬멧들은 일반적으로 다른 충격 감쇠 기술을 사용하여 2개의 카테고리들: 단일(single) 충격 헬멧들 및 다중(multiple) 충격 헬멧들로 분류될 수 있다. 임의의 헬멧을 위한 설계 제약들은 전형적으로 전체적인 크기, 무게, 콘셉트(concept)의 미적 상업적 능력 및 헬멧의 특정한 카테고리와 연관된 모든 적절한 통제 충격 규격들(governing impact standards)의 준수(compliance)를 포함한다.
전형적인 사이클링, 알파인(alpine) 및 모터사이클 헬멧들과 같은 단일 충격 헬멧들에서, 타격 흡수 요소들은 대개 충격 하에서 영구적인 변형을 겪는다. 전형적인 하키, 라크로스 및 미식 축구 헬멧들과 같은 다중 충격 헬멧들에서, 타격 흡수 요소들은 영구적인 변형이 거의 없으면서 다중 충격들을 견디도록 설계된다.
일부 다중 충격 헬멧들은 비닐 니트릴(vinyl nitrile, VN) 또는 확장된 폴리프로필렌 (expanded polypropylene, EPP) 재료를 사용한다. 다중 충격들 후에 이 재료들은 각 충격 후 약간의 플라스틱 변형으로 인한 성능 저하를 보일 수 있는데, 각 충격은 충격 구역에서 재료 두께의 감소를 야기할 수 있고, 따라서 재료 밀도(density)의 증가를 야기할 수 있고, 이는 재료를 더 단단하게 만들며 감소된 에너지 관리(management)를 초래할 수 있다.
알려진 다른 다중 충격 헬멧들은 유체[예를 들어 공기]를 포함하는 압축 가능한 셀(compressible cell)들의 타격 흡수층을 포함하고, 셀들은 셀이 압축되는 때 유체가 빠져 나가는 것을 가능하게 하는 작은 통로를 제외하면 폐쇄된다. 셀의 구조는 전형적으로 충격의 초기 시기(phase)에 압축에 저항하기 위한 것이고, 통로는 높은 속도(velocity)에서 움직이는 유체에 초킹(choking) 효과를 가진다; 유체가 통로를 통해 밖으로 천천히 배기되는 동안, 셀은 점진적으로(progressively) 압축된다. 그러나 그러한 매커니즘(mechanism)은 개개의 셀들이 상대적으로 큰 크기를 가지도록 요구하는데, 그 안에 포함된 유체의 부피가 충격에 대한 셀의 저항(resistance)에 영향을 미치게 하기 위해서이다. 더 큰 셀들의 사용은 헬멧 안 타격 흡수층의 최적화된 적용 범위(coverage)를 막을 수 있고, 따라서 보호에 관해 제대로 된 모든 것의 달성를 저해한다.
그 당시 불충분한 측정 기법들로 인해, 선형 가속 및 각도 가속이 충격들 동안 머리 부상 기준들(criteria)에 관하여 강하게 상관됨이 이전 연구에서 흔히 보여졌다; 이것은 과학자들이 머리 부상 문턱값들을 결정하기 위해 선형 가속들에만 초점을 맞추도록 이끌었는데, 선형 가속이 2개의 가속들 중 측정하기에 더 용이한 것이었기 때문이다. 이와 같이, 현재 지금까지의 헬멧 규격들은 그것들의 통과/실패(pass/fail) 기준들로서 각도 가속들의 언급이 없이 선형 가속들만을 측정한다. 새로운 연구 증거는 각도 가속들이 어떤 충격 조건들 하에서 선형 가속들과 상당히 달라질 수 있으며 잠재적으로 더 큰 힘들을 끌 수도 있음을 나타내는 것으로 보이고, 그러므로 적절히 관리되지 않으면 더 큰 손상 및 부상을 야기한다. 예를 들어, 충격이 질량 중심(center of mass)에서 벗어나 받는 때 각도 가속들이 상당히 크며 지배적(predominant)일 수도 있고, 따라서 더 큰 회전의 정도(degree of rotation)을 야기하고, 시나리오는 보호를 위해 헬멧이 필요한 모든 스포츠 활동들에서 발생할 가능성이 매우 높다.
일반적으로 말하면, 타격 흡수 요소들의 밀도, 강성(stiffness) 및 두께 또는 높이가 달라지는 동안, 비례하는(proportional) 선형 충격 관리 특성들이 얻어진다. 그러나, 알려져 있는 전형적인 타격 흡수 요소들은 각도 가속 충격 감쇠를 거의 제공하지 않는다.
예를 들어, 알려진 충격 기술 중 한 유형은 웨빙(webbing)과 함께 상호 연결된 복수의 타격 흡수 부재들을 사용한다. 웨빙은 전형적으로 로드(load)들이 부재들 사이에서 전도되는 것을 가능하게 하고, 따라서 상호 연결된 부재들의 붕괴(collapse) 동안 측면 변위(lateral displacement)를 제한하다. 웨빙은 또한 관 형상(tubular) 부재들의 굽힘(bending)에 대한 저항을 증가시키고, 그러한 것은 적당한 각도 가속 충격 감쇠를 막을 수 있다.
그에 따라, 개선들이 바람직하다.
그러므로 본 발명의 목적은 향상된 타격 흡수층을 제공하는 것이고, 특히 다중 충격 헬멧들에서의 사용을 위해 적합하나, 또한 다른 헬멧들에서 그리고/또는 스포츠 장비의 다른 유형들에서의 사용에 적합한 것을 제공하는 것이다.
그러므로 본 발명에 따르면, 헬멧을 위한 타격 흡수층이 제공되고, 상기 층은: 베이스 플레이트(base plate); 및 상기 베이스 플레이트 상에 배치되며, 상기 베이스 플레이트를 통해서만 상호 연결되는 복수의 떨어져 이격된 타격 흡수 부재들을 포함하고, 상기 타격 흡수 부재들의 각각은 상기 헬멧 상의 충격 로드(load)를 적어도 부분적으로 흡수하기 위해 독립적으로 그리고 탄력적으로 붕괴 가능하고(collapsible), 상기 타격 흡수 부재들은 속이 비며(hollow), 상기 베이스 플레이트로부터 개방 상부 말단(open top end)까지 위쪽을 향해 연장된 폐쇄된 경계 벽을 형성하고, 상기 개방 상부 말단은 타격 흡수 부재로부터 나가는 유체 흐름의 무시할 수 있는 감소를 야기하기 위한 크기이며, 상기 타격 흡수 부재 각각의 폐쇄된 경계 벽은 적어도 하나의 벽 구획(section)을 포함하고, 각 벽 구획은: 각각 절두체(frustum)의 형상을 가지는 대향되는 안쪽 표면 및 바깥쪽 표면을 구비하는 제1 부분, 그리고 상기 제1 부분으로부터 위쪽을 향해 연장되며, 상기 제1 부분과 함께 통합적으로 형성되는 제2 부분을 구비하고, 상기 제2 부분은 각각 절두체의 형상을 가지는 대향되는 안쪽 표면 및 바깥쪽 표면을 구비하고, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 안쪽 표면들은 자신들 각각의 절두체들의 상대적으로 방사상으로 더 넓은 말단들을 통해 상호 연결되어, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 안쪽 표면들 사이에 180도보다 작은 안쪽 각도를 형성하고, 그리고 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 바깥쪽 표면들은 자신들 각각의 절두체들의 상대적으로 방사상으로 더 넓은 말단들을 통해 상호 연결되어, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 바깥쪽 표면들 사이에 180도보다 큰 바깥쪽 각도를 형성한다.
또한, 본 발명에 따르면, 헬멧을 위한 타격 흡수층이 제공되고, 상기 타격 흡수층은: 베이스 플레이트; 복수의 떨어져 이격되고 독립적으로 붕괴 가능한 1차적 타격 흡수 부재로, 속이 비며 상기 베이스 플레이트로부터 개방 상부 말단까지 연장된 폐쇄된 경계 벽을 구비하는 1차적 타격 흡수 부재[상기 폐쇄된 경계 벽은 방사상으로 밖을 향하여 구부러진 형상을 가지는 적어도 하나의 벽 구획을 형성하고, 방사상으로 밖을 향하여 구부러진 형상은 방사상으로 더 좁은 상위 말단과 하위 말단 및 방사상으로 더 넓은 중심 부분을 형성하는 발산-수렴(diverging-converging) 벽 프로필을 형성하고, 벽 구획의 방사상으로 더 넓은 중심 부분은 1차적 타격 흡수 부재의 개방 상부 말단과 상기 베이스 플레이트 사이의 위치에 배치된, 1차적 타격 흡수 부재의 최대 폭을 형성함]; 및 상기 1차적 타격 흡수 부재 각각의 폐쇄된 경계 벽 안에서 상기 베이스 플레이트로부터 연장되며, 상기 1차적 타격 흡수 부재와 독립적으로 작용하는 2차적 타격 흡수 부재를 포함한다.
게다가 본 발명에 따르면 스포츠 헬멧이 제공되고, 스포츠 헬멧은: 외피; 및 베이스 플레이트 및 상기 헬멧 상의 충격 로드를 적어도 부분적으로 흡수하도록 탄력적으로 붕괴 가능한 복수의 떨어져 이격되며 독립적으로 작용하는 속이 빈 타격 흡수 부재들을 포함하는 타격 흡수층을 포함하고, 타격 흡수 부재들은 상기 베이스 플레이트의 바깥쪽 표면으로부터 연장되며, 상기 베이스 플레이트를 통해서만 상호 연결되고, 상기 타격 흡수 부재들은 상기 외피의 인접한 안쪽 표면에 위치해 있는 개방 상부 말단을 구비하고, 상기 개방 상부 말단은 상기 속이 빈 부재로부터 나가는 유체 흐름의 무시할 수 있는 감소를 야기하기 위한 크기이고, 상기 타격 흡수 부재들은 적어도 하나의 벽 구획을 구비하는 폐쇄된 경계 벽을 포함하고, 상기 벽 구획의 각각은 각각이 절두체의 형상을 가지는 대향되는 안쪽 표면 및 바깥쪽 표면을 가지는 제1 부분과 각각이 절두체의 형상을 가지는 대향되는 안쪽 표면 및 바깥쪽 표면을 가지는 상기 제1 부분으로부터 위쪽을 향해 연장된 제2 부분을 구비하고, 그리고 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 안쪽 표면들은 자신들 각각의 절두체들의 상대적으로 더 큰 말단들을 통해 상호 연결되고, 그리고 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 바깥쪽 표면들은 자신들 각각의 절두체들의 상대적으로 더 큰 말단들을 통해 상호 연결된다.
이제 본 발명의 특정한 실시예를 도해의 방식으로 보이는 첨부된 도면들에 대해 참고가 이루어질 것이고, 도면들에서:
도 1은 특정한 실시예에 따른 타격 흡수층의 사시도이고;
도 2는 도 1의 층의 타격 흡수 요소의 사시도이고;
도 3은 도 2의 요소의 측단면도이고;
도 4는 다른 실시예에 따른 타격 흡수 요소의 사시도이고;
도 5는 5-5 라인들을 따라 취해진 도 4의 요소의 측단면도이고;
도 6은 6-6 라인들을 따라 취해진 도 4의 요소의 측단면도이고;
도 7a는 도 4의 요소들의 도식적인 상부 단면이고;
도 7b-7c는 다른 실시예들에 따른 타격 흡수 요소들의 도식적인 상부 단면들이고;
도 8은 추가의 실시예에 따른 타격 흡수 요소의 측단면도이고; 그리고
도 9는 도 1의 타격 흡수층을 포함하는 헬멧의 도식적인 측단면도이다.
이제 도 1을 참고하면, 본 개시의 일 실시예의 타격 흡수층(shock absorbing layer, 10)이 도시된다. 도 9에 도식적으로 도시된 것과 같이, 타격 흡수층(10)은 보호용 헬멧(8)의 내부 구조의 일부로 사용하기 위해 설계되고, 보호용 헬멧(8)은 예를 들어 하키, 라크로스, 미식 축구, 모터스포츠, 스노우스포츠, 모터사이클링(motorcycling) 및/또는 바이시클링(bicycling)과 같은 스포츠를 위해 사용되는 것과 같은 것이다. 헬멧(8)은 다중 충격 헬멧(impact helmet) 또는 단일 충격 헬멧일 수 있다. 그러나 대안으로 타격 흡수층(10)을 구비하는 헬멧(8)은 다른 스포츠 카테고리들을 위해 또는 예를 들어 공사 중에 사용되는 보호용 헬멧 또는 "안전모"와 같은 비-스포츠 적용들을 위해 사용될 수 있다.
다수의 다른 보호용, 장식용 또는 편안-강화(comfort-enhancing) 층들 또는 요소들이 추가적으로 제공될 수 있긴 하지만, 헬멧(8)의 타격 흡수층(10)은 내부 쿠션층(inner cushioning layer, 11) 및 헬멧의 딱딱한(rigid) 외피(outer shell, 13) 사이에 끼워질 수 있고, 내부 쿠션층(11)은 예를 들어 폼(foam) 재료로 만들어지고, 외피(13)는 단단한(hard) 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 쿠션층(11)이 연속적인(continuous) 것과 같이 도시되긴 하지만, 대안으로 쿠션층(11)은 서로 인접하거나, 서로 떨어져 이격되거나, 서로 중첩되거나, 또는 이것들 중 임의의 결합(combination)인 복수의 조각들(pieces)로 제공될 수 있다. 외피(13)가 연속적인 것과 같이 도시되긴 하지만, 대안으로 외피(13)는 예를 들어 크기 조정을 위해 서로에게 슬라이딩 가능하게(slidably) 맞물린 앞쪽 외피 부분 및 뒤쪽 외피 부분을 구비함으로써 2개 이상의 조각들로 제공될 수 있다. 타격 흡수층(10)은 또한 아래에 더 상술될 것과 같이 복수의 협력(cooperating) 조각들로 제공될 수 있다. 다른 헬멧 구성들이 또한 가능하다.
다시 도 1을 참고하면, 타격 흡수층(10)은 베이스 플레이트(base plate, 12) 및 그것으로부터 연장된 복수의 독립적인 또는 독립적으로 붕괴 가능한(collapsible) 타격 흡수 요소들(14)을 포함한다. 도시되지 않았으나, 베이스 플레이트(12)는 무게 감소 목적을 위해 비-임계 영역들(non-critical areas)에[예를 들어, 인접한 타격 흡수 요소들 사이에] 그것을 통해서 형성되는 홀(hole)들, 개구(opening)들, 슬롯(slot)들 등을 포함할 수 있다. 타격 흡수 요소들은 아래에 더 상술될 것과 같이 선형 및 각도 가속들(linear and angular accelerations) 모두를 감쇠시킴으로써 헬멧 충격 감쇠(attenuation)의 관리를 가능하게 한다.
특별한 실시예에서, 타격 흡수 요소들(14)은 베이스 플레이트(12) 위에 직접 성형된 사출(molded injection)이다. 대안으로, 요소들(14)은 베이스 플레이트(12)에 개별적으로 성형(molding)될 수 있으며, 임의의 적당한 프로세스를 통해, 예를 들어 용접(welding) 또는 접착제(adhesive)를 사용하여, 베이스 플레이트(12)에 부착될 수 있다. 특별한 실시예에서, 베이스 플레이트(12) 및 타격 흡수 요소들(14)은 TPE(thermoplastic elastomer)의 적당한 유형으로 만들어지고, 예를 들어 TPU(polyurethane elastomer), TPA(copolyamide), TPC(copolyester), TPO(polyolefin elastomer) 또는 TPS(polystyrene thermoplastic elastomer)이나, 이에 제한되지 않는다. 사용될 수 있는 적당한 재료들은 바람직하게는 낮은 온도에서도 우수한 유연성(flexibility), 좋은 마모 저항(wear resistance), 충분한 기계적 강도를 가지는 높은 탄성(elasticity)을 제공하며, 바람직하게는 사출 성형 가능(injection moldable)하다.
베이스 플레이트(12)는 복수의 타격 흡수 요소들(14)을 위한 앵커 지점(anchor point)으로서 기능 한다. 베이스 플레이트(12)는 또한 내부 헬멧 구조의 일부가 된다. 헬멧을 위한 완전한 시스템은 특정한 적용들을 위해 설계되고, 형상을 취하며 최적화되는 복수의 성형된 베이스 플레이트들(12)을 포함한다. 도 1의 타격 흡수층(10)은 모범적인 도해로서 도시된다; 베이스 플레이트(들)의 기하학적 구조(geometry)뿐만 아니라 각 베이스 플레이트 상의 타격 흡수 요소들의 수량 및 위치는 그 적용에 종속된다. 도시된 실시예에서, 요소들(14)은 동일한(identical) 로(row)들로 그리고 로들에 수직으로 연장된 동일한 칼럼(column)들로 정렬된다. 대안의 배열들이 또한 가능한데, 예를 들어 서로 다른 개수의 요소들을 가지는 로들로 그리고/또는 칼럼들로, 불규칙적인 방식으로 분포되고, 서로 오프셋(offset)되는 등 칼럼들로부터 수직과는 다른 각도로 연장된 로들로 가능하다. 예를 들어, 도시되지 않은 특정한 실시예에서, 타격 흡수층은 2개의 요소들의 로들과 번갈아 나오는 3 요소들의 로들을 포함한다.
도 2-3을 참고하면, 타격 흡수 요소들(14)은 서로 독립적이고, 즉 그것들은 베이스 플레이트(12)를 통해서만 상호 연결된다. 각 타격 흡수 요소(14)는 충분한 로드(load)가 인가되는 때 탄력적으로 편향(deflect)하도록 구성되는 속이 빈(hollow) 1차적(primary) 타격 흡수 부재(16)를 포함한다. 속이 빈 1차적 타격 흡수 부재(16)는 베이스 플레이트로부터 개방 상부 말단(open top end)까지 위쪽을 향해(upwardly) 연장된 폐쇄된 경계 벽(closed perimeter wall)을 구비하고, 개방 상부 말단은 타격 흡수 부재로부터 나가는 유체 흐름의 무시할 수 있는 감소를 야기하기 위한 크기이다. 각 타격 흡수 부재의 폐쇄된 경계 벽은 적어도 하나의 벽 구획(section)을 포함하고, 각 벽 구획은 방사상으로(radially) 밖을 향하여(outwardly) 구부러진 형상(bent shape)을 구비하고, 따라서 "다이아몬드" 또는 배럴(barrel) 형상의 바깥쪽 주변부(outer periphery)를 형성하고, 즉 그것은 예를 들어 도 3에 도시된 것과 같이 벽 구획의 방사상으로 더 좁은 상위(upper) 말단과 하위(lower) 말단 및 방사상으로 더 넓은 중심 부분을 형성하도록 발산-수렴(diverging-converging)하는 것이다. 그러한 구획들 중 몇몇은 통합적으로(integrally) 형성될 수 있으며 수직적으로 쌓일 수 있는데, 도 8에 도시된 것과 같이 벨로우와 같은 구조물(bellow-like construction)을 형성하기 위해서이고, 아래에 더 상세하게 서술될 것과 같다. 도 3의 속이 빈 1차적 타격 흡수 부재(16)는 베이스 플레이트(12)로부터 연장된 하부 부분(bottom portion, 18) 및 하부 부분(18)으로부터 연장된 상부 부분(top portion, 20)을 구비한다. 각 부분(18, 20)은 하나 이상의 벽들(22)에 의해 형성된 폐쇄된 경계를 구비한다. 하부 부분 및 상부 부분(18, 20)은 안쪽 및 바깥쪽 표면들(24, 26, 28, 30)을 구비하고, 안쪽 및 바깥쪽 표면들(24, 26, 28, 30) 각각은 우측(right) 절두체(frustum)의 형상[즉, 원뿔 또는 피라미드의 축에 수직으로 연장된 2개의 평행한 평면들 사이에 놓여 있는 원뿔 또는 피라미드 부분의 형상]을 가진다. 도시된 실시예에서, 하부 부분 및 상부 부분(18, 20) 모두의 안쪽 및 바깥쪽 표면들(24, 26, 28, 30)은 절단된-원뿔형(frusto-conical) 형상을 가지고, 즉 원형 단면을 가지고, 따라서 하부 부분 및 상부 부분의 각각은 그것의 폐쇄된 경계를 형성하는 단일(single) 벽을 포함한다. 대안의 절두체 형상들이 또한 가능하고, 즉 비원형 형상을 가지는 단면들을 구비한다.
상부 부분(20)의 안쪽 표면(26)의 절두체의 상대적으로 더 큰(즉 방사상으로 더 넓은) 말단(end)은 하부 부분(18)의 안쪽 표면(24)의 절두체의 상대적으로 더 큰(즉 방사상으로 더 넓은) 말단에 연결된다; 유사하게, 상부 부분(20)의 바깥쪽 표면(30)의 절두체의 상대적으로 더 큰 말단은 하부 부분(18)의 바깥쪽 표면(28)의 절두체의 상대적으로 더 큰 말단에 연결된다. 이와 같이, 1차적 부재(16)의 벽(22)은 다이아몬드-형상의 프로필(profile)을 형성하는 방사상으로 밖을 향하여 나팔 모양의(flared) 또는 구부러진 형상을 가진다. 도시된 실시예에서, 1차적 부재(16)의 벽(22)은 일정한(constant) 두께(thickness)를 가진다; 2개의 부분들(18, 20)의 안쪽 표면들(24, 26) 사이의 각도θi 및 2개의 부분들(18, 20)의 바깥쪽 표면들(28, 30) 사이의 각도θo는 켤레(conjugate) 각도들이고, 즉 그것들의 합은 360°이고, θi < 180° 및 θo > 180°이다. 대안으로, 벽(22)의 두께는 1차적 부재(16)의 높이(height)에 걸쳐 달라질 수 있어, 2개의 각도들 θi, θo은 켤레 각도들이 아니지만, 여전히 θi < 180° 및 θo > 180°이다. 하부 부분 및 상부 부분(18, 20)이 유사한 높이들을 가지는 것으로 도시되긴 하지만, 대안으로 그것들의 높이들은 다를 수 있어, 절두체들 사이의 연결이 1차적 부재(16)의 높이의 등거리 지점(equidistance point)에 위치되지 않는다.
베이스 플레이트(12)는 1차적 부재(16)가 폐쇄된 하부 말단(bottom end, 34)을 구비하도록 제공하고, 그리고 상부 부분(20)은 개방 상부 말단(32)을 형성하는데, 개방 상부 말단(32)은 압축(compression) 시에 1차적 부재(16)로부터 나가는 유체(예를 들어, 공기)의 흐름의 무시할 수 있는 감소를 야기하기 위한 크기이다. 본 명세서 및 청구항들에서, "흐름의 무시할 수 있는 감소"는 또한 흐름 감소(flow reduction)가 전혀 존재하지 않는 구성을 포함한다. 그러므로 1차적 부재(16)가 압축되는 때 유체가 1차적 부재(16)로부터 나가는 것이 자유롭거나 실질적으로 자유롭다. 타격 흡수 요소(14)는 따라서 충격 관리를 위해 그 안에 포함된 유체에 의존하지 않는다.
특정한 실시예에서, 1차적 부재(16)의 높이 H 및 하부 부분과 상부 부분(18, 20) 사이의 연결에서 형성되는 그것의 최대 폭(width) W 사이의 비율(ratio)은 적어도 1이고, 즉, 높이 H는 최대 폭 W과 적어도 동일하다. 도시된 실시예에서, 최대 폭(또는 하부 및 상부 부분들(18, 20)이 절단된-원뿔형이므로 최대 직경(diameter))에 대한 높이 비율 H/W은 대략 1.28이다.
축의 로딩(axial loading) 하에, 1차적 부재(16)의 폐쇄된 경계를 형성하는 벽(들)(22)의 방사상으로 밖을 향하여 굽은(bended) 형상은 1차적 부재(16)의 임계의(critical) 로드가 초과된 후, 1차적 부재(16)가 제어된 방식으로 붕괴(collapse)되는 것을 가능하게 한다. 제어되지 않은 버클링(buckling) 시나리오에서, 실린더(cylinder) 상에 가해진 축의 로드와 함께, 그리고 충격 하에 끊어지지(fail) 않을 탄성의 재료를 사용하면, 재료는 전형적으로 그 자체로 붕괴하는 수 밖에 없다; 제어되지 않은 붕괴는 대개 유효한(effective) 충격 감쇠 강성(stiffness)의 손실을 초래하며, 실린더의 원치 않는 영구적인 변형(deformation)을 낳을 수 있다. 1차적 부재(16)는 충격 동안 그 자체로 붕괴하는 대신에 재료 압축을 막기 위해 방사상으로 밖을 향하여 확장된다. 이 확장(expansion)은 1차적 부재의 증가된 붕괴 가능성(collapsibility)뿐만 아니라 더 큰 충격 관리 일관성(consistency)을 초래함으로써 충격 관리 감쇠 제어를 최적화한다. 벽(들)(22)의 두께는 선형의(linear) 로드들에 대한 저항의 원하는 레벨을 제공하도록 선택된다. 따라서 베이스 플레이트(12) 상 타격 흡수 요소들(14) 중 인접한 것들 사이의 거리는 충격에 의해 야기된 이 방사상 확장 동안 상호 작용(interaction) 또는 간섭(interference)을 막도록 선택된다.
각도 가속에 의해 야기된 것과 같은 접선의(tangential) 로드 하에, 각 1차적 부재(16)는 독립적으로 변형될 수 있는데, 베이스 플레이트(12)를 통해서를 제외하고 요소들(14)은 상호 연결되지 않기 때문이다. 각도 가속은 전형적으로 부재(16)의 상부(top)에서 접선의 로드를 낳고, 그리고 부재들(16) 각각은 캔틸레버(cantilever) 빔(beam)에 유사하게 또는 실질적으로 유사하게 편향(deflect)하는데, 캔틸레버 빔은 베이스 플레이트(12)에 대응하는 빔의 앵커 지점으로부터 그것의 최대 거리에 로드된다.
캔틸레버 빔의 편향(deflection) y는
Figure pct00001
로 표현될 수 있고, F는 인가된 접선의 로드이고, l은 캔틸레버 길이이고, E는 재료의 탄성 계수(modulus of elasticity)이고, 그리고 I는 (제2) 관성 모멘트(moment of inertia)이다. 이와 같이, 빔의 굽힘(bending) 또는 편향에 영향을 미치는 변수들(variables)은 그것의 길이 l[부재(16)의 경우에 길이 l은 높이 H에 대응함] 및 제2 관성 모멘트 I이다. 대개, 부재(16)의 높이 H는 헬멧이 표준화된 충격 테스트를 통과하기 위한 능력뿐만 아니라 헬멧의 시장성에 의해 결정되는데, 더 큰 크기의 헬멧은 미적 이유들 때문에 상업적으로 성공하지 못할 수 있기 때문이다. 이와 같이, 부재(16)의 높이 H가 접선의 충격을 흡수하기 위해 원하는 편향을 이루도록 달라질 수 있는 한편, 대부분의 경우에 접선의 충격 흡수에 대한 1차적 변수가 되는 부재(16)의 특색(property)은 관성 모멘트 I이다. 따라서, 부재(16)의 형상, 벽 두께 및 최대 폭에 대한 높이 비율 H/W는 접선의 로드들에 대한 저항의 원하는 레벨을 제공하는 관성 모멘트 I를 얻도록 선택된다. 베이스 플레이트(12) 상 타격 흡수 요소들(14) 중 인접한 것들 사이의 거리는 또한 접선의 로드들에 의해 야기된 편향 동안 상호 작용 또는 간섭을 피하도록 선택된다.
타격 흡수 요소(14)는 따라서 1차적 부재(16)의 최대 폭에 대한 높이 비율 H/W 및 벽 두께의 최적화에 의해 각도 가속들의 관리를 가능하게 하고, 그리고 1차적 부재(16)의 벽 두께 및 벽 각도들의 최적화에 의해 선형 가속들의 관리를 가능하게 한다.
도시된 실시예에서, 하부 및 상부 부분들(18, 20)의 표면들(24, 26, 28, 30) 사이의 각도들 θi, θo는 적어도 1차적 부재(18)가 압축되지 않을 때(즉 그것의 자연(natural) 또는 휴식(resting) 상태에서) 1차적 부재(16)의 벽(22)이 재료의 연속적인 관 형상(tubular) 부분을 포함하도록 선택되는데, 도 3의 38에서 도식적으로 도시된 재료의 연속적인 관 형상 부분은 1차적 부재(16)의 전체(full) 높이에 걸쳐 연장된다. 이 재료의 관 형상 부분(38)(벽(22)의 나머지와 구별되지 않음)은 축의 로드 하에 얇은 벽 칼럼(thin-walled column)처럼 움직이고(behave), 그러한 것은 이 칼럼에 대한 임계의 버클링 로드에 이를 때까지 초기의 충격 로드 관리를 제공할 수 있다. 그러나, 재료의 이 연속적인 관 형상 부분(38)이 존재하지 않을 수 있고, 즉 더 큰 각도 θo 및 더 작은 각도 θi가 어떤 경우들에서 사용될 수 있다. 이것은 타격 흡수층(10)의 요구된 저항이 충분히 낮은 경우 및/또는 1차적 부재(16)를 위해 사용된 재료의 저항이 충분히 높은 경우를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도시된 실시예에서, 타격 흡수 요소(14)는 1차적 부재(16)의 개방 말단(32) 주위에 위치해 있는 브림(brim, 36)을 더 포함하고, 축의 그리고/또는 접선의 로드가 요소(14)에 인가되는 때, 벽(들)(22)의 방사상으로 안쪽으로 붕괴를 방지하는데 도움이 되는 강화(stiffening) 특징(feature)으로 작용한다. 이 강화 특징은 설계 최적화 및 무게 감소의 목적을 위해 더 얇은 벽 구조들의 사용을 허용한다; 1차적 부재(16)의 벽(들)(22)의 두께가 제어된 붕괴를 보장하기에 충분한 경우들에서, 브림(36)이 생략될 수 있다. 도시된 실시예에서, 브림(36)은 둥글며, 1차적 부재(16)의 벽(22)으로부터 방사상으로 밖을 향하여만 연장된다. 대안으로, 브림은 벽으로부터 방사상으로 안쪽을 향하여만 연장될 수 있거나, 또는 벽으로부터 방사상으로 안쪽을 향하여 그리고 밖을 향하여 연장될 수 있으며, 대안의 형상들일 수 있고, 예를 들어 벽(22)의 상부에서 테이퍼링(tapering) 단면에 의해 형성될 수 있다. 브림(36)은 개방 말단(32) 주위에 연속적인 것으로 도시되나, 대안으로 복수의 각지게(angularly) 떨어져 이격된 구획들로 형성될 수 있다. 브림이 방사상으로 안쪽을 향하여 연장되는 구성들에서, 브림은 압축 시에 개방 상부 말단(32)을 통해 1차적 부재(16)로부터 나가는 유체의 흐름의 무시할 수 있는 감소를 야기하기 위한 크기이다.
도 3을 참고하면, 다중 충격 레벨들의 충격 및 관리에 대한 증가된 저항이 요구되는 때, 타격 흡수 요소(14)는 각 1차적 부재(16)의 내부에서 그리고 중심에서 베이스 플레이트(12)로부터 연장된 2차적(secondary) 타격 흡수 부재(40)를 더 포함한다. 특정한 실시예에서, 2차적 부재(40)는 속이 비며, 또한 1차적 타격 흡수 부재(16)와 동시에 베이스 플레이트(12) 위로 직접 사출 성형되어, 층(10)이 단일체(monolithic)이다. 도시된 실시예에서, 2차적 부재(40)는 원통형 구성 및 개방 상부 말단(42)을 구비하는 관 형상 부재이다. 대안의 실시예에서, 2차적 타격 흡수 부재(40)는 또한 상대적으로 가장 큰 상호 연결된 말단들을 가지는 2개의 절두체-형상의 부분들[예를 들어, 절단된-원뿔형 부분들]을 구비한다. 이 경우에, 2차적 부재(40)의 프로필은 1차적 부재(16)의 것(예를 들어, 유사한 각도들 θi, θo)을 반영(mirror)할 수 있다. 다른 대안의 실시예에서, 2차적 타격 흡수 부재(40)는 베이스 플레이트(12)에 연결된 상대적으로 가장 작은 말단을 가지는 단일 절두체-형상의 부분[예를 들어, 단일 절단된-원뿔형 부분]을 구비한다. 다른 대안의 실시예에서, 2차적 타격 흡수 부재(40)는 원통형 상부 부분에 연결된 상대적으로 가장 큰 말단을 가지는 절단된-원뿔형인 하부 부분을 구비한다. 원형이 아닌 단면들을 가지는 2차적 부재들(40)이 또한 가능하다. 2차적 부재들(40)은 필수적으로 속이 빌 필요는 없다; 예를 들어, 2차적 부재들(40)은 가득 찰(full) 수 있으며, 충격 등급(grade) 폼(foam)[예를 들어, 비닐 니트릴(vinyl nitril; VN) 또는 확장된 폴리프로필렌(expanded polypropylene; EPP) 폼]의 적절한 유형으로 만들어질 수 있다. 1차적 및 2차적 부재들(16, 40)은 서로 독립적이고, 즉 그것들은 베이스 플레이트(12)를 통해서만 상호 연결된다. 도시되지 않은 대안의 실시예에서, 1차적 및 2차적 부재들(16, 40)은 동심으로(concentrically) 대신에 나란한 방식(side by side)으로 베이스 플레이트(12)로부터 연장된다.
2차적 부재(40)의 높이는 바람직하게는 적어도 2mm이고, 도시된 실시예에서 1차적 부재(16)의 높이의 절반까지 연장된다. 2차적 부재(40)는 1차적 부재(16)의 벽(22)이 떨어지기(fail) 시작된 후의 높은 에너지 충격들의 관리를 위해 제공되는데, 더 높은 피크(peak) 가속들을 초래할 수 있는 타격 흡수 요소(14)가 바닥에 닿는 것(bottoming out)을 방지하기 위해서이다.
도 4-6 및 7a를 참고하면, 대안의 실시예에 따른 타격 흡수 요소(114)가 도시된다. 이 실시예는 이전에 서술된 실시예에 관한 각도 및 선형 가속 관리를 위한 개선된 독립적인 튜닝(tuning)을 가질 수 있다. 독립적인 타격 흡수 요소들(114)이 도 1에 유사하며 위에서 서술된 베이스 플레이트(12) 상에 제공된다.
이전 실시예에서와 마찬가지로, 요소(114)는 속이 빈 1차적 타격 흡수 부재(116)를 포함하고, 1차적 타격 흡수 부재(116)는 베이스 플레이트(12)로부터 연장된 하부 부분(118) 및 하부 부분(118)으로부터 연장된 상부 부분(120)을 구비하며, 또한 압축 시 1차적 부재(216)로부터 나가는 유체 흐름의 무시할 수 있는 감소를 야기하기 위한 크기인 개방 상부 말단(132)을 형성한다. 각 부분(118, 120)은 하나 이상의 벽들(122)에 의해 형성된 폐쇄된 경계를 가진다. 하부 및 상부 부분의 안쪽 표면들(124, 126)의 절두체들의 상대적으로 더 큰 말단들은 직접 상호 연결되고, 그리고 하부 및 상부 부분의 바깥쪽 표면들(128, 130)의 절두체들의 상대적으로 더 큰 말단들은 경계 주위에 연장된 환형 리브(annular rib, 144)을 통해 상호 연결된다. 대안의 실시예에서, 환형 리브(144)는 생략될 수 있다. 요소(114)는 또한 이전에 서술된 2차적 부재(40)에 유사한 2차적 타격 흡수 부재(140)를 포함한다. 대안의 실시예에서, 2차적 타격 흡수 부재(140)가 생략될 수 있다.
이 실시예에서, 타격 흡수 요소(114)는 베이스 플레이트(12)로부터 개방 상부 말단(132)까지, 1차적 부재(116)의 벽(122)으로부터 방사상으로 밖을 향하여만 연장되는 복수의 수직적으로 지향된(oriented) 리브들(146)을 더 포함한다. 4개의 리브들(146)이 도시되긴 하지만, 대안의 실시예들은 더 많은 또는 더 적은 리브들을 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 리브들(146)은 벽(122)의 윤곽(contour)을 따라가고, 즉 그것들은 요소(114)의 측단면(side cross-section)에서 볼 때(예를 들어 도 5) 방사상으로 밖을 향하여 구부러진 형상을 가진다. 대안으로, 리브들(146)은 벽(122)을 따라가지 않을 수 있고, 즉 그것들은 각도들 θi, θo과 다른 각도에서 연장된 2개의 부분들로 형성될 수 있다.
환형 리브(144)는 수직적으로 지향된 리브들(146)에 대한 지지(support)를 제공하고, 그리고 개방 말단(132)을 둘러싸는 브림(136)은 리브들(146)의 위치(location)에서 브레이크(break)들을 포함한다. 대안으로, 리브들(146)의 상부 말단은 연속적인 브림에 통합되기 위한 형상을 취할 수 있다.
도 7b에 도식적으로 도시된 대안의 실시예에서, 리브들(146')은 벽(122')으로부터 방사상으로 안쪽을 향하여만 연장된다. 도 7c에 도식적으로 도시된 다른 대안의 실시예에서, 리브들(146")은 벽(122")으로부터 방사상으로 안쪽을 향하여 그리고 밖을 향하여 연장된다. 리브들(146, 146', 146")은 1차적 부재(116)의 압축 동안 벽(122, 122', 122")의 제어된 바깥쪽으로 확장을 가능하게 하도록 설계된다. 리브들(146, 146', 146")의 단면은 굽힘 모멘트(bending moment)를 야기하는 로드의 방향에 대한 단면의 유효한(effective) 제2 관성 모멘트들에 차이가 있는 한 임의의 형상일 수 있다. 도 7a에 도식적으로 묘사된 것과 같이, 접선력(tangential force, F)을 고려할 때, 리브들(146a 및 146c)은 동일한 제2 관성 모멘트를 가지고, 그리고 리브들(146b 및 146d)은 리브들(146a 및 146c)의 것보다 작은 동일한 제2 관성 모멘트를 가진다. 리브들(146a 및 146c)은 따라서 그것들의 더 큰 제2 관성 모멘트로 인해 힘 F 하에 부재 굽힘 또는 편향의 관리를 위한 1차적 리브 기여자(contributor)들이다. 리브들(146, 146', 146")의 달라지는 유효한 관성 모멘트들은 가변적인 리브 상호 작용(variable rib interaction) 및 부재 상 굽힘 모멘트의 관리를 가능하게 한다. 빔들로 작용하는 리브들(146, 146', 146")은 그것들의 제2 관성 모멘트가 가장 크게 지향되는 때 굽힘에 대해 더 저항력이 있다.
선형 가속들의 최적화된 관리를 여전히 유지하면서, 리브들(146, 146', 146")의 존재는 각도 가속들의 개선된 관리를 위해 가능하게 할 수 있다. 선형 가속들의 관리는 1차적 부재(116)의 벽(들)(122, 122', 122")의 두께 및 리브들(146, 146', 146")의 방사상 두께에 의해 영향을 받는 한편, 각도 가속들의 관리는 리브들(146, 146', 146")의 크기 조정(sizing)에 의해 주로 영향을 받는다; 이와 같이, 축의 로드들 및 굽힘 모멘트들이 실질적으로 독립적으로 관리될 수 있어, 로딩의 하나의 특정한 유형(type)(접선의 또는 선형의)의 관리를 위한 타격 흡수 요소(114)의 최적화는 요소(114)가 다른 유형을 관리하도록 최적화되는 방식에 제한된 영향을 미친다.
도 8을 참고하면, 대안의 실시예에 따른 타격 흡수 요소(214)가 도시된다. 독립적인 타격 흡수 요소들(214)이 또한 도 1에 유사하며 위에서 서술된 베이스 플레이트(12) 상에 제공된다. 각 요소(214)는 속이 빈 1차적 타격 흡수 부재(216)를 포함하며, 이전에 서술된 2차적 부재(40)에 유사한 2차적 타격 흡수 부재(240)와 함께 여기에 도시된다. 대안의 실시예에서, 2차적 타격 흡수 부재(240)가 생략될 수 있다.
1차적 타격 흡수 부재(216)는 베이스 플레이트(12)로부터 연장된 하부 부분(218), 하부 부분(218)으로부터 연장된 제1 중간(intermediate) 부분(217), 제1 중간 부분(217)으로부터 연장된 제2 중간 부분(219) 및 제2 중간 부분(219)으로부터 연장된 상부 부분(220)을 구비한다. 상부 부분은 브림(236)에 의해 둘러싸인 개방 상부 말단(232)을 형성하며, 개방 상부 말단(232)은 또한 압축 시 1차적 부재(316)로부터 나가는 유체 흐름의 무시할 수 있는 감소를 야기하기 위한 크기이다. 각 부분(217, 218, 219, 220)은 하나 이상의 벽들(122)에 의해 형성된 폐쇄된 경계를 가진다. 각 부분(217, 218, 219, 220)은 우측 절두체의 형상, 바람직하게는 절단된-원뿔형 형상을 가지는 바깥쪽 표면(127, 128, 129, 130) 및 안쪽 표면(223, 224, 225, 226)을 구비하고, 다만 대안의 절두체 형상들, 즉 비원형 형상을 가지는 단면들을 구비하는 것이 또한 가능하긴 하다.
하부 부분(218) 및 제1 중간 부분(217)은 그것들의 절두체들의 상대적으로 더 큰 말단들에서 상호 연결된 그것들의 바깥쪽 표면들(128, 127) 및 그것들의 안쪽 표면들(124, 123)을 구비한다. 제1 및 제2 중간 부분들(217, 219)은 그것들의 절두체들의 상대적으로 더 작은(즉 방사상으로 더 좁은) 말단들에서 상호 연결된 그것들의 바깥쪽 표면들(127, 129) 및 그것들의 안쪽 표면들(123, 125)을 구비한다. 제2 중간 부분(219) 및 상부 부분(120)은 그것들의 절두체들의 상대적으로 더 큰 말단들에서 상호 연결된 그것들의 바깥쪽 표면들(129, 130) 및 그것들의 안쪽 표면들(125, 126)을 구비한다. 이와 같이, 1차적 부재(216)의 벽(222)은 "벨로우된(bellowed)" 형상을 가지는데, 상부 및 하부에서 방사상으로 밖을 향하여 굽힌 2개의 구획들을 가지며, 방사상으로 안쪽으로 굽힌 중간의 이 2개의 구획들을 가진다. 도시된 실시예에서, 1차적 부재(216)의 벽(222)은 일정한 두께를 가지고, 그리고 2개의 벨로우 구획들[즉, 하부 부분(218) 및 제1 중간 부분(217)에 의해 형성된 구획 및 제2 중간 부분(219) 및 상부 부분(120)에 의해 형성된 구획]은 유사한 기하학적 구조를 가진다. 이와 같이, 사용 중(in use) 2개의 벨로우 구획은 유사한 레이트(rate)에서 붕괴하나, 더 작은 방사상 풋프린트(footprint), 즉 더 적은 방사상 공간(space)을 요구하는데, 도 1의 부재(16)가 유사한 치수(dimensions)를 가지게 하기 위해서이다.
대안으로, 벽(222)의 두께는 1차적 부재(216)의 높이에 걸쳐 달라질 수 있다. 부분들(217, 218, 219, 220)이 유사한 높이들을 가지는 것으로 도시되긴 하지만, 대안으로 그것들의 높이들이 다를 수 있다. 제2 중간 부분(219) 및 상부 부분(120) 사이의 접합점(junction)은 또한 하부 부분(218) 및 제1 중간 부분(217) 사이의 접합점의 것과는 다른 폭을 형성할 수 있다. 따라서, 만일 2개의 벨로우 구획들이 다른 기하학적 설계들을 가지면, 그것들은 다른(varying) 레이트들에서 붕괴하도록 만들어질 수 있다. 이것은 하나의 설계 내에서 낮은 에너지로부터 높은 에너지로의 더 나은 에너지 관리를 제공할 수 있다. 설계의 이 유형에서, 예를 들어 중간 부분들(217, 219) 사이의 접합점 아래까지 연장된 2차적 부재(240)는 제3 에너지 관리(managing) 부재로 작용한다.
타격 흡수 요소들(14, 114, 214)은 따라서 선형 및 각도 가속들의 관리 및 2차적 부재(40, 140, 240)의 존재를 통해 다중 충격 레벨들의 관리를 가능하게 한다. 타격 흡수 요소(14, 114, 214)의 기하학적 구조는 제어된 붕괴를 제공하고, 이는 그것의 움직임(behavior)의 예측 가능성(predictability)을 증가시킨다. 통합적으로 성형된 타격 흡수 요소들(14, 114, 214) 및 베이스 플레이트(12)는 제조 작업들을 용이하게 할 수 있다. 타격 흡수층(10)은 베이스 플레이트(12) 상 타격 흡수 요소들(14, 114, 214)의 분포를 통해 그리고 동일한 크기를 가질 수 있거나 또는 가질 수 없는 그리고 동일한 구성을 가질 수 있거나 또는 가질 수 없는 개개의 타격 흡수 요소들(14, 114, 214)의 크기 조정을 통해 특정한 적용을 위해 최적화될 수 있다.
위에서 서술된 본 발명의 실시예들은 모범적인 것으로 의도된다. 그러므로 이 기술 분야에서 숙련된 자들은 앞의 서술이 오직 예시적이며 여러 가지 대안의 구성들 및 변경들이 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있음을 인식할 것이다. 그에 따라, 본 발명은 첨부된 청구항들의 범위 안에 있는 그러한 모든 대안의 구성들, 변경들 및 변동들을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (36)

  1. 헬멧을 위한 타격 흡수층으로서, 상기 층은:
    베이스 플레이트(base plate); 및
    상기 베이스 플레이트 상에 배치되며, 상기 베이스 플레이트를 통해서만 상호 연결되는 복수의 떨어져 이격된 타격 흡수 부재들을 포함하고,
    상기 타격 흡수 부재들의 각각은 상기 헬멧 상의 충격 로드(load)를 적어도 부분적으로 흡수하기 위해 독립적으로 그리고 탄력적으로 붕괴 가능하고(collapsible),
    상기 타격 흡수 부재들은 속이 비며(hollow), 상기 베이스 플레이트로부터 개방 상부 말단(open top end)까지 위쪽을 향해 연장된 폐쇄된 경계 벽을 형성하고, 상기 개방 상부 말단은 타격 흡수 부재로부터 나가는 유체 흐름의 무시할 수 있는 감소를 야기하기 위한 크기이며,
    상기 타격 흡수 부재 각각의 폐쇄된 경계 벽은 적어도 하나의 벽 구획(section)을 포함하고, 각 벽 구획은:
    각각 절두체(frustum)의 형상을 가지는 대향되는 안쪽 표면 및 바깥쪽 표면을 구비하는 제1 부분, 그리고
    상기 제1 부분으로부터 위쪽을 향해 연장되며, 상기 제1 부분과 함께 통합적으로 형성되는 제2 부분을 구비하고,
    상기 제2 부분은 각각 절두체의 형상을 가지는 대향되는 안쪽 표면 및 바깥쪽 표면을 구비하고,
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 안쪽 표면들은 자신들 각각의 절두체들의 상대적으로 방사상으로 더 넓은 말단들을 통해 상호 연결되어, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 안쪽 표면들 사이에 180도보다 작은 안쪽 각도를 형성하고, 그리고 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 바깥쪽 표면들은 자신들 각각의 절두체들의 상대적으로 방사상으로 더 넓은 말단들을 통해 상호 연결되어, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 바깥쪽 표면들 사이에 180도보다 큰 바깥쪽 각도를 형성하는, 타격 흡수층.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타격 흡수 부재들의 각각은 1차적 타격 흡수 부재이고, 그리고
    상기 타격 흡수층은 2차적 타격 흡수 부재를 더 포함하되, 상기 2차적 타격 흡수 부재는 상기 베이스 플레이트로부터 위쪽을 향해 독립적으로 연장되며, 상기 1차적 타격 흡수 부재 각각의 폐쇄된 경계 벽 안에 배치되고, 상기 2차적 타격 흡수 부재들은 독립적으로 붕괴 가능한, 타격 흡수층.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 2차적 부재는 속이 비며 원형 단면을 가지는, 타격 흡수층.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 2차적 타격 흡수 부재들은 상기 1차적 타격 흡수 부재들의 높이보다 상기 베이스 플레이트로부터 떨어진 더 낮은 높이를 가지는, 타격 흡수층.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부분 및 제2 부분의 바깥쪽 표면들과 상기 제1 부분 및 제2 부분의 안쪽 표면들은, 상기 타격 흡수 부재가 압축되지 않는 때 상기 부재가 상기 베이스 플레이트로부터 상기 개방 말단까지 연장된 재료의 연속적인 관 형상 부분을 포함하도록 상대적으로 지향(orient)되는, 타격 흡수층.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 타격 흡수 부재들은 브림(brim)을 포함하며, 브림은 폐쇄된 경계 벽의 개방 말단에 외접하며(circumscribing), 폐쇄된 경계 벽으로부터 방사상으로 연장되는, 타격 흡수층.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 타격 흡수 부재 각각은 폐쇄된 경계 벽으로부터 방사상으로 밖을 향하여 그리고 방사상으로 안쪽을 향하여 중 적어도 하나의 방향으로 연장된 복수의 리브(rib)들을 포함하고, 상기 리브들은 상기 베이스 플레이트로부터 상기 개방 상부 말단까지 연장되는, 타격 흡수층.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 타격 흡수 부재들의 각각은 상기 벽 구획들 중 단일의 하나(single one)의 벽 구획을 가지고, 상기 벽 구획의 제1 부분은 상기 베이스 플레이트로부터 위쪽을 향해 연장되고, 그리고 상기 벽 구획의 제2 부분은 상기 타격 흡수 부재의 상기 개방 상부 말단을 형성하는, 타격 흡수층.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 타격 흡수 부재들의 각각은 상기 벽 구획들 중 적어도 2개의 구획들을 가지고, 상기 구획들 중 제1 구획은 상기 베이스 플레이트로부터 위쪽을 향해 연장되고, 그리고 상기 구획들 중 제2 구획은 상기 구획들 중 상기 제1 구획으로부터 위쪽을 향해 연장되며 상기 개방 상부 말단을 형성하고,
    상기 제1 구획 및 상기 제2 구획의 안쪽 표면들 중 인접한 것들은 자신들 각각의 절두체들의 상대적으로 방사상으로 더 좁은 말단들을 통해 상호 연결되고, 그리고 상기 제1 구획 및 상기 제2 구획의 바깥쪽 표면들 중 인접한 것들은 각각의 절두체의 상대적으로 방사상으로 더 좁은 말단들을 통해 상호 연결되는, 타격 흡수층.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 타격 흡수 부재들의 각각은 상기 베이스 플레이트로부터 상기 개방 말단까지 한정된 높이를 가지며, 벽 구획의 제1 부분 및 제2 부분 사이의 연결에서 형성된 최대 폭을 가지고, 상기 높이는 상기 최대 폭과 적어도 동일한, 타격 흡수층.
  11. 제1항에 있어서,
    안쪽 표면 및 바깥쪽 표면 각각은 절단된-원뿔형(frusto-conical) 형상을 가지는, 타격 흡수층.
  12. 헬멧을 위한 타격 흡수층으로서, 상기 타격 흡수층은:
    베이스 플레이트;
    복수의 떨어져 이격되고 독립적으로 붕괴 가능한 1차적 타격 흡수 부재로, 속이 비며 상기 베이스 플레이트로부터 개방 상부 말단까지 연장된 폐쇄된 경계 벽을 구비하는 1차적 타격 흡수 부재[상기 폐쇄된 경계 벽은 방사상으로 밖을 향하여 구부러진 형상을 가지는 적어도 하나의 벽 구획을 형성하고, 방사상으로 밖을 향하여 구부러진 형상은 방사상으로 더 좁은 상위 말단과 하위 말단 및 방사상으로 더 넓은 중심 부분을 형성하는 발산-수렴(diverging-converging) 벽 프로필을 형성하고, 벽 구획의 방사상으로 더 넓은 중심 부분은 1차적 타격 흡수 부재의 개방 상부 말단과 상기 베이스 플레이트 사이의 위치에 배치된, 1차적 타격 흡수 부재의 최대 폭을 형성함]; 및
    상기 1차적 타격 흡수 부재 각각의 폐쇄된 경계 벽 안에서 상기 베이스 플레이트로부터 연장되며, 상기 1차적 타격 흡수 부재와 독립적으로 작용하는 2차적 타격 흡수 부재를 포함하는 타격 흡수층.
  13. 제12항에 있어서,
    2차적 타격 흡수 부재들은 1차적 타격 흡수 부재의 높이보다 낮은 높이를 가지는, 타격 흡수층.
  14. 제12항에 있어서,
    2차적 타격 흡수 부재는 속이 비며, 1차적 타격 흡수층의 것과는 다른 형상을 가지는 폐쇄된 경계 벽을 형성하는, 타격 흡수층.
  15. 제14항에 있어서,
    2차적 타격 흡수 부재는 관 형상이며, 원형 단면을 가지는, 타격 흡수층.
  16. 제12항에 있어서,
    폐쇄된 경계 벽의 개방 상부 말단은 1차적 타격 흡수 부재로부터 나가는 유체 흐름의 무시할 수 있는 초킹(choking)을 야기하기 위한 크기인, 타격 흡수층.
  17. 제12항에 있어서,
    1차적 타격 흡수 부재 및 2차적 타격 흡수 부재는 탄력적으로 편향 가능한(deflectable), 타격 흡수층.
  18. 제12항에 있어서,
    1차적 타격 흡수 부재의 폐쇄된 경계 벽의 적어도 하나의 벽 구획은:
    각각이 절두체의 형상을 가지는 대향되는 안쪽 표면과 바깥쪽 표면을 구비하는 제1 부분, 그리고
    상기 제1 부분으로부터 위쪽을 향해 연장되며, 제1 부분과 통합적으로 형성되는 제2 부분을 포함하고,
    상기 제2 부분은 절두체의 형상을 가지는 대향되는 안쪽 표면과 바깥쪽 표면을 구비하고,
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 안쪽 표면들은 자신들 각각의 절두체들의 상대적으로 방사상으로 더 넓은 말단들을 통해 상호 연결되어, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 안쪽 표면들 사이에 180도보다 작은 안쪽 각도를 형성하고, 그리고
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 바깥쪽 표면들은 자신들 각각의 절두체들의 상대적으로 방사상으로 더 넓은 말단들을 통해 상호 연결되어, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 바깥쪽 표면들 사이에 180도보다 큰 바깥쪽 각도를 형성하는, 타격 흡수층.
  19. 제12항에 있어서,
    적어도 하나의 벽 구획은 2개의 구획들을 형성하고, 2개의 구획들 각각은 상기 방사상으로 밖을 향하여 구부러진 형상을 가지고, 그리고 통합적으로 형성되며 다른 것의 상부 위에 쌓인 것이고, 적어도 하나의 벽 구획은 2개의 구획들 사이에 방사상으로 안쪽으로 굽음(bend)을 형성하는, 타격 흡수층.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트, 1차적 타격 흡수 부재들 및 2차적 타격 흡수 부재들은 상기 층이 단일체(monolithic)가 되도록 통합적으로 형성되는, 타격 흡수층.
  21. 제12항에 있어서,
    1차적 타격 흡수 부재의 각 벽 구획은 방사상으로 더 넓은 중심 부분의 각각의 대향측들 상에 배치되는 하부 부분 및 상부 부분을 구비하고, 상기 하부 부분 및 상기 상부 부분의 안쪽 벽 표면들은 서로 180도보다 작은 각도에서 연장되는, 타격 흡수층.
  22. 제12항에 있어서,
    폐쇄된 경계 벽은 타격 흡수 부재가 압축되지 않을 때 상기 베이스 플레이트로부터 상기 개방 말단까지 연장된 재료의 연속적인 관 형상 부분을 포함하는, 타격 흡수층.
  23. 제12항에 있어서,
    상기 타격 흡수 부재들은 브림을 포함하며, 브림은 폐쇄된 경계 벽의 개방 말단에 외접하며 폐쇄된 경계 벽으로부터 방사상으로 연장되는, 타격 흡수층.
  24. 제12항에 있어서,
    1차적 타격 흡수 부재들은 상기 베이스 플레이트로부터 상기 개방 상부 말단까지 연장된 복수의 리브들을 포함하고, 상기 리브들은 폐쇄된 경계 벽으로부터 방사상으로 밖을 향하여 그리고 방사상으로 안쪽을 향하여 중 적어도 하나의 방향으로 돌출하는, 타격 흡수층.
  25. 제12항에 있어서,
    1차적 타격 흡수 부재들의 각각은 상기 베이스 플레이트로부터 그것의 개방 말단까지 한정된 높이를 형성하고, 상기 높이는 상기 최대 폭보다 크거나 또는 동일한, 타격 흡수층.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 타격 흡수층 및 외피(outer shell)을 포함하는 보호용 헬멧.
  27. 스포츠 헬멧으로서:
    외피; 및
    베이스 플레이트 및 상기 헬멧 상의 충격 로드를 적어도 부분적으로 흡수하도록 탄력적으로 붕괴 가능한 복수의 떨어져 이격되며 독립적으로 작용하는 속이 빈 타격 흡수 부재들을 포함하는 타격 흡수층을 포함하고,
    타격 흡수 부재들은 상기 베이스 플레이트의 바깥쪽 표면으로부터 연장되며, 상기 베이스 플레이트를 통해서만 상호 연결되고,
    상기 타격 흡수 부재들은 상기 외피의 인접한 안쪽 표면에 위치해 있는 개방 상부 말단을 구비하고, 상기 개방 상부 말단은 상기 속이 빈 부재로부터 나가는 유체 흐름의 무시할 수 있는 감소를 야기하기 위한 크기이고,
    상기 타격 흡수 부재들은 적어도 하나의 벽 구획을 구비하는 폐쇄된 경계 벽을 포함하고, 상기 벽 구획의 각각은 각각이 절두체의 형상을 가지는 대향되는 안쪽 표면 및 바깥쪽 표면을 가지는 제1 부분과 각각이 절두체의 형상을 가지는 대향되는 안쪽 표면 및 바깥쪽 표면을 가지는 상기 제1 부분으로부터 위쪽을 향해 연장된 제2 부분을 구비하고, 그리고
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 안쪽 표면들은 자신들 각각의 절두체들의 상대적으로 더 큰 말단들을 통해 상호 연결되고, 그리고
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 바깥쪽 표면들은 자신들 각각의 절두체들의 상대적으로 더 큰 말단들을 통해 상호 연결되는, 스포츠 헬멧.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 안쪽 표면들은 그것들 사이에 180도보다 작은 안쪽 각도를 형성하고, 그리고
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 바깥쪽 표면들은 그것들 사이에 180도보다 큰 바깥쪽 각도를 형성하는, 스포츠 헬멧.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 인접한 안쪽 표면에 배치된 쿠션층을 더 포함하는 스포츠 헬멧.
  30. 제27항에 있어서,
    상기 타격 흡수 부재들의 각각은 상기 베이스 플레이트로부터 연장된 제1 부분 및 개방 상부 말단을 형성하는 제2 부분을 가지는 단일 구획을 구비하는, 스포츠 헬멧.
  31. 제27항에 있어서,
    각 부재는 상기 구획들 중 적어도 2개를 구비하고,
    상기 구획들 중 제1 구획은 상기 베이스 플레이트로부터 연장되며,
    상기 구획들 중 제2 구획은 상기 구획들 중 상기 제1 구획으로부터 위쪽을 향해 연장되며 상기 개방 상부 말단을 형성하고,
    상기 제1 구획 및 상기 제2 구획의 안쪽 표면들 중 인접한 것들은 각각의 절두체의 상대적으로 더 적은 말단들을 통해 상호 연결되고, 그리고
    상기 제1 구획 및 상기 제2 구획의 바깥쪽 표면들 중 인접한 것들은 각각의 절두체의 상대적으로 더 적은 말단들을 통해 상호 연결되는, 스포츠 헬멧.
  32. 제27항에 있어서,
    상기 타격 흡수 부재들의 벽 구획의 안쪽 표면 및 바깥쪽 표면은 절단된-원뿔형 형상을 가지는, 스포츠 헬멧.
  33. 제27항에 있어서,
    상기 타격 흡수 부재들의 각각은 1차적 타격 흡수 부재이고, 그리고 2차적 타격 흡수 부재는 상기 베이스 플레이트로부터 위쪽을 향해 독립적으로 연장되며, 상기 1차적 타격 흡수 부재 각각의 폐쇄된 경계 벽 안에 배치되고,
    상기 2차적 타격 흡수 부재들은 상기 1차적 타격 흡수 부재와 독립적으로 작용하는, 스포츠 헬멧.
  34. 제33항에 있어서,
    2차적 부재는 속이 비며 원형 단면을 가지는, 스포츠 헬멧.
  35. 제33항에 있어서,
    2차적 타격 흡수 부재들은 상기 1차적 타격 흡수 부재들의 높이보다 상기 베이스 플레이트로부터 떨어진 더 낮은 높이를 가지는, 스포츠 헬멧.
  36. 제27항에 있어서,
    상기 제1 부분 및 제2 부분의 바깥쪽 표면들과 상기 제1 부분 및 제2 부분의 안쪽 표면들은, 상기 타격 흡수 부재가 압축되지 않는 때 상기 부재가 상기 베이스 플레이트로부터 상기 개방 말단까지 연장된 재료의 연속적인 관 형상 부분을 포함하도록 상대적으로 지향되는, 스포츠 헬멧.
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