專利名稱：與保護性安全帽一起使用的能量吸收襯墊及形狀適應(yīng)層的制作方法
與保護性安全帽一起使用的能量吸收襯墊及形狀適應(yīng)層 相關(guān)申請的交叉引用本申請為2005年2月16日提交的、名稱為"用于保護性安全帽構(gòu) 造中的具有能量吸收層的多層氣墊殼體，'、申請序列號為11/059,427 的共同未決美國專利申請的部分繼續(xù)申請，且本申請要求其優(yōu)先權(quán)。 這個共同未決專利申請的全部內(nèi)容通過引用而結(jié)合于此處。發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明主要涉及保護性安全帽(protective headgear)。更具體地， 本發(fā)明涉及保護性安全帽的分層構(gòu)造，其包括具有開口配置的內(nèi)層， 該開口配置減少層的重量，并允許頭部更多的通風(fēng)，還包括由頭部 仿形(contounng)材料形成的內(nèi)部襯墊，其提高安全帽的適配性和舒 適性，并進一步降低傷害的風(fēng)險，保護個人頭部免受傷害。背景信息腦震蕩，也稱為輕度顱腦損傷，在運動中是常見的、嚴(yán)重的問 題，公知地在短期及長期內(nèi)對人們具有不利影響。對于運動員，腦 震蕩是臨時性及可逆性的神經(jīng)損傷，帶有或不帶有意識喪失。腦震 蕩的另一種定義是外傷引起的腦功能的改變，表示為l)知覺或意識的 改變，以及2)通常與顱腦損傷后綜合征相關(guān)的體征和癥狀，如持續(xù)性 頭痛、失去平衡、及記憶力障礙，僅列出這些，但還有很多。由于 腦震蕩， 一些運動員不得不縮短其職業(yè)生涯，特別是由于那些持續(xù) 性的多重腦震蕩，其顯示出進一步的腦震蕩及愈加嚴(yán)重的癥狀的更 強烈傾向。雖然腦震蕩在運動員中很普遍，但腦震蕩的研究是困難 的，治療選擇實際上是不存在的，且"回到比賽"的指導(dǎo)方針是推測性的。因此，腦震蕩的當(dāng)前最佳解決方法是防止及最小化。施加于腦部的力所導(dǎo)致的腦震蕩通常是對腦部直接撞擊的結(jié) 果，其導(dǎo)致對腦部組織的剪切力，及并發(fā)的不利的神經(jīng)代謝及神經(jīng) 電生理的連串反應(yīng)。在頭部沖擊中，由腦部經(jīng)受的力有兩種主要類 型，線性加速度與旋轉(zhuǎn)加速度。兩種類型的加速度被認(rèn)為是引起腦震蕩的重要因素。因此，加速度大小的降低減小了施加于腦部的力， 并因此降低了腦震蕩的風(fēng)險或嚴(yán)重程度。眾所周知，保護性安全帽通過降低它們的佩帶者經(jīng)受的加速度(或 減速度)的大小而保護佩帶者免受頭部傷害。當(dāng)前市場上銷售的安全 帽主要針對線性力，但一般不減小由腦部經(jīng)受的旋轉(zhuǎn)力。頭盜一般分為兩種類型單次沖擊頭盔和多次沖擊頭盔。單次沖擊頭盔在沖擊下遭受永久變形，而多次沖擊頭盔能夠承受多次撞擊。單次沖擊 頭盔的應(yīng)用包括，例如，自行車或摩托車。身體接觸性運動的參與 者，如曲棍球和足球，使用多次沖擊頭盔。兩種頭盔具有類似的構(gòu) 造。半剛性的外部殼體在廣泛的區(qū)域上分配沖擊力，可壓扁的內(nèi)層 減小作用于佩帶者頭部的力。單次沖擊頭盔的內(nèi)層通常由熔合的發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)構(gòu)成，聚 合體添加有發(fā)泡劑。EPS通過在沖擊力下的永久變形而減少到達頭部 的能量總量。為了有效抵制沖擊，內(nèi)層必須足夠厚，以不會在其整 個厚度上完全地壓扁。然而，厚的內(nèi)層要求相應(yīng)地增大外殼的尺寸， 這增大了頭盔的尺寸，使其笨重。為多次沖擊頭盔設(shè)計的內(nèi)層通過彈性的及黏彈性的變形吸收能 量。為吸收多次連續(xù)的碰撞，這些安全帽需要快速回彈以回復(fù)它們 的初始形狀。然而，回彈太快的材料允許一些沖擊的動能傳遞到佩 帶者的頭部。具有正回彈特性也稱為彈性記憶的材料的示例包括發(fā) 泡聚氨酯、膨脹聚丙烯、膨脹聚乙烯、及發(fā)泡乙烯基腈。雖然這些 材料中的一些具有希望得到的回彈性質(zhì)，由其制造的內(nèi)層必須足夠 厚以防止來自穿透其整個厚度的有力沖擊。如前所述，厚層的缺點是導(dǎo)致頭盔笨重。此外，這種材料的能量吸收特性隨溫度逐漸增加 而趨于減小，但是，正回彈特性隨溫度逐漸減小而增加。因此，仍 然要求改進的安全帽構(gòu)造以降低腦震蕩的風(fēng)險及嚴(yán)重程度，而不具 有前面提到的當(dāng)前頭盔設(shè)計的缺點。發(fā)明概述在一個方面，本發(fā)明揭示的保護性安全帽包括具有向內(nèi)朝向面 的外層、具有朝向外層的表面的內(nèi)層、及具有多個可壓縮部件的中 層，可壓縮部件安置于由內(nèi)層及外層限制的容納流體的空隙區(qū)域內(nèi)。 每個可壓縮部件附接于內(nèi)層的表面上，并附接于外層的向內(nèi)朝向面 上。本實施例的保護性安全帽還包括至少一個通道，通過該通道， 當(dāng)保護性安全帽經(jīng)受沖擊時，流體可以離開中層。相應(yīng)于本發(fā)明，提供一種制造保護性安全帽的方法，包括通過 形成多個單獨可壓縮部件而形成多層殼體、提供外層及內(nèi)層、以及 產(chǎn)生具有單獨可壓縮部件的復(fù)合結(jié)構(gòu)，可壓縮部件安置于由外層和 內(nèi)層限制的空隙區(qū)域內(nèi)，各個壓縮部件附接于外層的向內(nèi)朝向面上， 并附接于朝向外層的內(nèi)層表面上。在另一方面，本發(fā)明揭示的保護性安全帽包括具有向內(nèi)朝向面的外層；具有朝向外層的表面的內(nèi)層；以及具有多個可壓縮部件的 中層，可壓縮部件安置于由外層和內(nèi)層限制的空隙區(qū)域內(nèi)；以及內(nèi) 層的向內(nèi)安置的內(nèi)部襯墊層。該內(nèi)層具有開口配置或為不連續(xù)的形 式。內(nèi)部襯墊層由仿形材料形成，其增強使用者的適應(yīng)性及舒適性 而不危及使用者的安全。附圖簡要說明本發(fā)明的上述及另外的優(yōu)點可以通過參考下面結(jié)合附圖的描述 而更好地理解，其中，各個圖中的類似標(biāo)號表示類似的結(jié)構(gòu)元件及 特征。附圖不必依比例確定，而是重點在于舉例說明本發(fā)明的原理。

圖1為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的保護性安全帽的 一個實施例的側(cè)視圖。 圖2為圖1的保護性安全帽的截面圖，具有安置于可壓縮內(nèi)層和 中層之間的堅硬內(nèi)層。圖3為本發(fā)明保護性安全帽的另 一 實施例。圖4為用于體現(xiàn)本發(fā)明的保護性安全帽的分層構(gòu)造的再另一實施 例的截面圖，該實施例具有多層殼體，多層殼體具有安置于外表面 和內(nèi)表面之間的多個可壓縮部件。圖5為用于形成多層殼體，例如用于構(gòu)造保護性安全帽的方法的 示意圖。圖6為用于在圖5的多層殼體中加入內(nèi)層的方法的一個實施例的 示意圖。圖。圖7B為在切向沖擊過程中的本發(fā)明保護性安全帽的操作示意圖。圖8A為具有用于保持流體量的空腔的可壓縮部件的一個實施例 的圖示。圖8B為模擬對圖8A的可壓縮部件進行高能量沖擊的效果的連續(xù) 示圖。圖8C和圖8D為圖8A的可壓縮部件的拉伸能力和彎曲能力的說明示意圖。圖8E為圖8A的可壓縮部件在壓縮時的圖示。 圖9A為具有用于保持流體量的空腔的可壓縮部件的另一實施例圖示。圖9B為具有開口的殼體的實施例的截面圖，開口形成于其外層 和內(nèi)層中，用于流體通道。圖10A為具有外殼、內(nèi)層、和多個可壓縮部件的殼體的一個實施 例的截面圖，多個可壓縮部件安置于外殼和內(nèi)層之間。圖10B為圖10A的外殼在佩帶者頭部上的示意圖。圖IOC為在直接沖擊過程中的圖IOA的保護性安全帽的操作示意圖。圖10D為在切向沖擊過程中的圖10A的保護性安全帽的操作示意圖。圖11A為圖9A的使用可壓縮部件的保護性安全帽的一個實施例 的后視圖。圖11B為具有外殼、內(nèi)層和多個可壓縮部件的殼體的一個實施例 的截面圖，多個可壓縮部件安置于外殼和內(nèi)層之間。 圖12示出了本發(fā)明的內(nèi)殼層的一個實施例。 圖13示出了本發(fā)明的內(nèi)殼層的另一個實施例。 圖14示出了本發(fā)明的內(nèi)殼層的第三個實施例。 圖15示出了本發(fā)明的內(nèi)殼層的第四個實施例。示例性實施例的詳細(xì)描述本發(fā)明涉及保護性安全帽，其設(shè)計用于減少頭部沖擊到達佩帶 者腦部的力的總量。安全帽包括具有多層構(gòu)造的殼體，用于緩沖沖 擊，從而減慢佩帶者頭部速度的改變，相應(yīng)地減小由佩帶者經(jīng)受的 加速度或減速度的大小。如下面的進一步描述，保護性安全帽傳動 裝置可以包括外層、能量吸收中層、及內(nèi)層，這些層的一個或多個 由能量吸收可壓縮材料構(gòu)造成，且內(nèi)部襯墊層由可仿形材料形成， 其仿形個人頭部的形狀。在優(yōu)選實施例中，可仿形材料是使用依賴 性(use-dependent)的仿形形式。在另一優(yōu)選實施例中，可仿形材料是 均壓仿形流體。其它實施例可以包括這些可壓縮及可仿形材料的結(jié) 合。殼體的能量吸收層的各種實施例用于在沖擊安全帽過程中提供 空氣襯墊。在優(yōu)選實施例中，沖擊造成空氣從能量吸收層中被排出。 本發(fā)明保護性安全帽可以通過以下任何一種方式或結(jié)合方式的移動而響應(yīng)沖擊，包括(l)在殼體的廣泛區(qū)域上全面地壓縮，(2)在沖擊點處局部地壓縮，(3)通過殼體的外層而彎曲，及(4)通過外層和內(nèi)層相對于能量吸收層旋轉(zhuǎn)。可以采用本發(fā)明的多層構(gòu)造用于多種類型的保護性安全帽，包 括但不限于，安全頭盔、摩托車頭盔、自行車頭盔、滑雪頭盔、長 曲棍球頭盔、曲棍球頭盔、及足球頭盔、棒球和壘球的打球頭盔、 攀巖及登山安全帽、及拳擊安全帽。保護性安全帽的其它應(yīng)用包括 在建筑工地、防御和軍事應(yīng)用、及地下活動中使用的頭盔。雖然下 面的描述重點首要在于保護性安全帽，可以理解，本發(fā)明的系統(tǒng)的面具、肘墊、肩墊、及脛墊。圖l示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的保護性安全帽2的一個實施例的側(cè) 視圖。這里，保護性安全帽2是具有空氣動力學(xué)形狀的為自行車騎乘 者而設(shè)計的頭盔。這個形狀僅為示例性的；可以理解，頭盔形狀可 以變化，取決于頭盔所設(shè)計應(yīng)用的具體運動事件或活動。而且，本 發(fā)明的保護性安全帽可以與各種其它特征一起構(gòu)造，如用于曲棍球 頭盔的籠子、用于足球頭盔的面罩、用于摩托車頭盔的臉盔、固定 束帶、下巴束帶等等。圖1的保護性安全帽或頭盔2包括接近頂部的通風(fēng)開口 6,以為冷 卻佩帶者頭部允許空氣流通。這里，通風(fēng)開口6為淚滴狀，各指向頭 盔2的后面10,以給予速度的視覺。為清楚起見，用于頭盔2構(gòu)造中 的材料的各種層作為單個層14而顯露于開口6中。如果頭盔具有對稱 設(shè)計，通風(fēng)開口還可以在頭盔2的另一側(cè)上(未示出)。這種開口6為示 例性的，并根據(jù)頭盔的類型，可以具有各種其它形狀或一起省略。 本領(lǐng)域那些技術(shù)人員可以理解，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的保護性安全帽還 可以包括其它類型的開口，如耳洞。圖2示出了圖1中沿A-A'的頭盔2的截面圖。在所示的實施例中， 頭盔2包括外殼層20、可壓縮中層24、堅硬內(nèi)殼層28、及可壓縮內(nèi)部襯墊32。外殼層20、中層24,及內(nèi)殼層28—起提供沖擊吸收殼體30。 如此處所使用，由于層基于相對的松弛是可壓縮的，所以該層響應(yīng) 于作用力而減少厚度。通常，可壓縮層比堅硬層更易于響應(yīng)于作用 力而減少厚度?？蓧嚎s層24、 32可以響應(yīng)于作用力而可辨識地壓縮。 相反，當(dāng)由輕易可辨識的厚度減少所限定時，如果類似的力直接作 用于內(nèi)殼層28上，沒有輕易可辨識的壓縮發(fā)生，即使那個層可能通 過彎曲而暫時地變形。根據(jù)任何一種硬度測試而確定的數(shù)字表示的 硬度值，如Shore(硬度計)測試，可用于測量各個層的相對硬度。通 常，可壓縮層測量出比堅硬層更軟。如下面的更詳細(xì)描述，各個層可以由輕量級材料構(gòu)造，從而有 助于構(gòu)造輕量級頭盔。雖然沒有按比例繪出，圖2示出了各種層和覆 蓋層的相對厚度的一個例子。這些相對厚度還可以脫離圖2所示的那 些而不脫離本發(fā)明的原理。例如，自行車頭盔可以用厚的內(nèi)殼層 28(如，膨脹聚苯乙烯)及用比內(nèi)殼層28更薄的TPE中層24制成。同樣， 另外的層可以安置于中層24與內(nèi)殼層28之間，或內(nèi)部襯墊32與內(nèi)殼 層28之間，而不脫離本發(fā)明的原理。外殼層20覆蓋中層24并提供各種功能。例如，外殼層20可以通 過保護頭盔2免受刺破及刮擦而提供耐久性。其它功能包括為偏轉(zhuǎn)切 向沖擊而展現(xiàn)的平滑表面、防水、及顯示裝飾特征，如顏色和識別 產(chǎn)品的商標(biāo)名稱。在優(yōu)選實施例中，這個外殼層20由TPE材料制成。在外殼層20的下面，可壓縮的中層24覆蓋內(nèi)殼層28的外表面。 中層24附接于內(nèi)殼層28上。中層24的首要功能是沖擊能量的吸收。 優(yōu)選地，中層24由熱塑性彈性體材料構(gòu)成。熱塑性彈性體或TPE為聚合體混合物或化合物，在加熱到超過它 們的熔化溫度時，其展現(xiàn)熱塑性特性，使其能夠成形為制作的物品， 且當(dāng)冷卻至它們設(shè)計的溫度范圍時，其擁有彈性特性。因此，TPE結(jié) 合了塑膠和橡膠的有益特征，即當(dāng)加熱時，TPE是可模壓的并可成形 成希望得到的形狀，且當(dāng)冷卻時是可壓縮及可伸展的。相反，熱塑性塑料和傳統(tǒng)的橡膠均不能單獨地展示這個結(jié)合的特征。為達到滿意的目的，傳統(tǒng)的橡膠必須是用化學(xué)交聯(lián)的，處理方 法通常稱作硫化。這個處理方法慢、不可逆，并導(dǎo)致由共價鍵鏈接 在一起的單獨聚合體鏈在正常處理溫度下保持有效。結(jié)果，當(dāng)加熱 至這些正常處理溫度時，硫化橡膠不會變成流體(即，橡膠不會被熔 化)。當(dāng)正好加熱超過正常處理溫度時，硫化橡膠最終分解，導(dǎo)致基 本上所有有用特征的喪失。從而，傳統(tǒng)的硫化橡膠不能通過包括熔化材料成形的處理方法而形成有用的物體。這種處理方法包括注射 成型、吹塑及擠壓，廣泛地用于從熱塑性塑料生產(chǎn)有用的物品。當(dāng)冷卻時，熱塑性塑料通常不具彈性，且使用當(dāng)前用于以熱塑性塑料運作的制造方法及設(shè)備時，如注射成型及擠壓，傳統(tǒng)的橡膠不可模制。然而，這些處理方法適合以TPE運作。大多數(shù)的TPE具有共同的特性它們是相分離(phase-serparated) 系統(tǒng)。在室溫下，至少一個相是堅硬及堅固的，且另一相是彈性及 流體的。通常相通過嵌段或接枝聚合而化學(xué)結(jié)合。在其它情形下， 相的良好分散是明顯足夠的。硬質(zhì)相給予TPE以它們的強度。沒有硬 質(zhì)相，彈性體相將會在壓力下自由流動，且聚合體會是不能用的。 當(dāng)熔化硬質(zhì)相時，或溶解于溶液中時，可以發(fā)生流動，并由此可以 處理TPE。由于冷卻或溶劑的蒸發(fā)，硬質(zhì)相凝固且TPE恢復(fù)它們的強 度。因此，從某種意義上說，TPE的硬質(zhì)相的表現(xiàn)類似于傳統(tǒng)硫化橡 膠中的化學(xué)交聯(lián)，硬質(zhì)相的這種處理通常稱作物理交聯(lián)。同時，彈 性體相給予TPE以彈性和柔性。TPE的例子包括嵌段共聚物，嵌段共聚物容納化學(xué)聯(lián)接于硬質(zhì)熱 塑性塑料嵌段的彈性體嵌段，以及這些嵌段共聚物與其它材料的混 和物。合適的硬質(zhì)熱塑性塑料嵌段包括聚苯乙烯嵌段、聚亞安酯嵌 段、及聚酯嵌段。TPE的其它例子包括硬質(zhì)熱塑性塑料與硫化彈性體 的混和物，其中，硫化彈性體呈現(xiàn)小粒子擴散。這些后來的混和物 公知為熱塑性硫化物或動態(tài)硫化物。TPE還可以用多種硬度值制造，如軟的凝膠，或硬度為90邵氏 (Shore)A硬度或更大。TPE材料的 一個特征是作用于頭盔2上的力被 移開時，其能夠回復(fù)其初始形;R(即，TPE材料顯示有記憶力)。TPE 材料的其它特征包括其抗撕裂、能接受染料、及回彈性(rebound resilience elasticity)。回彈性是'恢復(fù)能量相對于施加能量的比率，并 表示為百分率范圍從0%到100%。理想的能量吸收體具有0%的百分 率；理想的彈性材料具有100%的百分率。通常，具有低回彈性的材 料從沖擊目標(biāo)處吸收大多數(shù)所施加的能量，并很少或不會再轉(zhuǎn)移那 些能量。為舉例說明，鋼球落在具有低回彈性的材料上表現(xiàn)出很小 的回彈或不回彈；材料吸收了落下的球的能量。相反，如果球落在 具有高回彈性的材料上，球充分地回彈。這些TPE的另 一優(yōu)點是它們的可以存在于寬溫度范圍內(nèi)的有利特 征。優(yōu)選地，中層24的TPE材料具有低于華氏零下20度的玻璃轉(zhuǎn)變 (glass-transition)溫度。玻璃轉(zhuǎn)變溫度是低于損失其柔軟性質(zhì)及彈性性 質(zhì)的材料的溫度。根據(jù)頭盔2的具體應(yīng)用(如，華氏O度的玻璃轉(zhuǎn)變溫 度可以足夠用于棒球頭盔，而華氏零下40度的玻璃轉(zhuǎn)變溫度可能需 要用于足球頭盔及曲棍球頭盔上)，具有適當(dāng)玻璃轉(zhuǎn)變溫度的TPE材 料可以選用于中層24。TPE還可形成各種結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，中層24加工處理成單 獨的部件，如圓柱體，或其它形狀如棱錐體、球體、或立方體，允 許每個部件結(jié)構(gòu)的獨立運動，并在沖擊過程中，允許部件周圍的空 氣自由流動。優(yōu)選地，各個單獨的部件具有空氣填充腔，如下面的 更詳細(xì)的描述。在另一實施例中，層具有蜂窩結(jié)構(gòu)(即，華夫餅式， waffle-type)。蜂窩結(jié)構(gòu)的相互連接的六邊形單元提供沖擊吸收及高強 度-重量比，其允許輕量級的頭盔構(gòu)造。相互連接的單元均勻地在整 個結(jié)構(gòu)上吸收并分配沖擊能量。由于大多數(shù)的材料量由開口的單元 制成，蜂窩結(jié)構(gòu)還降低材料成本。這個結(jié)構(gòu)可以為任何一種在其中 材料形成相互連接的側(cè)壁及開口單元的結(jié)構(gòu)。單元可以具有除了六邊形以外的形狀，例如，正方形、矩形、三角形、及圓形，而不脫 離本發(fā)明的原理。將中層24形成于內(nèi)殼層28上可以利用擠壓、吹塑、鑄造、或注 射成型的處理方法完成?？蓧嚎s的中層24和內(nèi)殼層28可以分別制造 并在生產(chǎn)之后粘結(jié)在一起，或可以將它們作為一個構(gòu)件制造，并在 制造過程中，將兩層相互粘結(jié)。TPE易于粘合到各種類型的基層上， 如塑膠，并因此，TPE和基層一般一起制造。至于TPE結(jié)構(gòu)的固體形 態(tài)及泡沫形態(tài)，中層24的柔軟度(或相反地，硬度)也可以在硬度計的 范圍之上確定。優(yōu)選地，這些形態(tài)的硬度范圍在邵氏A硬度5和90之 間，包含5和90。中層24的厚度可以變化而不脫離本發(fā)明的原理。在 一個實施例中，中層24大約為1/4至1英寸厚。內(nèi)殼層28由堅硬材料構(gòu)成，如剛性的熱塑性塑料、熱塑合金、 膨脹聚苯乙烯、或如玻璃纖維、TWINTEX 、 KEVLAR 、或BP Curv 這樣的玻纖增強材料。內(nèi)殼層28起到為頭盔2提供結(jié)構(gòu)、抗穿刺、及 分配沖擊能量給內(nèi)部襯墊層32的作用。在一個實施例中，內(nèi)殼層28 的厚度為1英寸的1/16。內(nèi)殼層28的厚度可以變化而不脫離本發(fā)明的 原理。內(nèi)殼層28可由單件材料構(gòu)成?；蛘?，可以為不連續(xù)形狀，這樣， 層28包括材料的線、帶或弧，其在頭頂相接，并通過以形成圖案形 式的空隙斷開。如下面的進一步描述，內(nèi)殼層28不連續(xù)形狀的例子 可以包括但不限于巴克球(buckeyball)形狀、柵格形狀、短程線型網(wǎng) 殼(geodesic dome)結(jié)構(gòu)及蜂窩。內(nèi)殼層的不連續(xù)形式的益處是減輕殼 體的重量，熱量更容易從使用者頭部通過由開口限定的開口空間而 通風(fēng)，并可見可壓縮元件及允i午與可壓縮元件的手動接觸。提供另一沖擊能量吸收層，內(nèi)部襯墊層32與佩帶者頭部相接觸。 內(nèi)部襯墊32的其它功能可以包括調(diào)整尺寸、彈性、通風(fēng)、及舒適。 通常，內(nèi)部襯墊32可以由熱塑性彈性體、如大約1/2至1英寸厚度的泡 沫材料構(gòu)成。其可以由膨脹聚苯乙烯構(gòu)成。在一個優(yōu)選實施例中，內(nèi)部襯墊32由使用依賴性仿形泡沫或均壓仿形流體構(gòu)造。在本發(fā)明范圍內(nèi)構(gòu)思的一種類型的使用依賴性仿 形泡沫將永久模制于使用者的頭部，但是將在一段期間之上這樣做。 這種泡沫的另一種類型是在繞使用者頭部壓縮時成形，并僅當(dāng)某物 造成其改變時才變形。均壓仿形流體即刻形成壓縮元件，并不會回 彈，或回復(fù)其初始形式。更合適地，其保持元件的形狀直到由另一 壓縮元件變形，并不會回彈。因此，這種仿形流體能夠重復(fù)形成定 制模，并將保持其暴露的最終元件的形狀。在這個實施例中，可以 在氣嚢中維持流體，并因為是流體，其將到處是等壓的?？蓧嚎s內(nèi)部襯墊32附接于內(nèi)殼層28的內(nèi)表面上。附接方式取決 于使用材料的類型(內(nèi)殼層28和內(nèi)部襯墊32的材料)。使用本發(fā)明頭盔的重點是頭盔完全適合并在沖擊過程中保持在 適當(dāng)?shù)奈恢?。在沒有示出的實施例中，頭盔從接近耳朵的區(qū)域向下 延伸并覆蓋佩帶者的下巴角。這個延伸可以為柔性的，且當(dāng)與下巴 縛帶(chinstrap)結(jié)合使用時，可以拉緊以給下巴周圍提供貼身舒適。 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的頭盔2'的另一個實施例。這里，頭盜2'為 足球頭盔(沒有示出面罩及下巴縛帶)。頭盔2'舉例說明了覆蓋耳朵及 佩帶者的部分下巴的設(shè)計。頭盔2'具有接近于頭盔2'頂部及在頭盔2' 側(cè)面上的通風(fēng)開口6'和耳洞8。再一次為了清楚，用于頭盔2'構(gòu)造的各 種材料層作為單個層14'而呈現(xiàn)于各個開口 6'中。圖4示出了例如用于保護性安全帽的構(gòu)造中的分層殼體30'的實施 例的截面圖。在這個實施例中，殼體30'具有外層20'、內(nèi)層28'、及安 置于內(nèi)層28'和外層20'之間多個獨立的可壓縮部件50。各個部件50附 接于外層20'的向內(nèi)朝向面，并附接于朝向外層20'的內(nèi)層28'的表面。 部件50是獨立的，因為各個單獨的部件50可以獨立于其它部件50而 壓縮或切變(shear)。這里，部件50具有回彈性的、可壓縮的固體構(gòu)造 或泡沫構(gòu)造。部件50的范圍可以為大約1/8英寸至1英寸高，以及1/8英寸至1/2英寸的直徑，并不要求高度或直徑的統(tǒng)一。雖然示出的是圓柱的形狀，但部件50可以具有多種形狀，例如，錐體、立方體、矩形、球 體、圓盤形、及滴狀。優(yōu)選地，部件50由TPE材料(如，固體形態(tài)、本發(fā)明的原理，提供的這種材;葉可以使部件具有足夠的回彈力以響 應(yīng)于由傾斜、拉伸、剪切、及壓縮所產(chǎn)生的各種類型的沖擊。在一個實施例中，各個部件50之間存在空間上的分隔。本文稱 為空隙區(qū)域52 ，限制于內(nèi)層28'和外層20'之間的部件50之間的間距限 定流體量。如本文所使用的，該流體為任何流動物質(zhì)，如氣體和液 體?？梢栽O(shè)計相鄰部件50之間的距離，以使所希望的殼體30'體積比 例(如，〉50%)包括流體。在一優(yōu)選實施例中，空隙區(qū)域52內(nèi)的流體 為空氣。容納空氣的空隙區(qū)域52提供用于輕量級的安全帽。在圖4中，為了揭示中層24'的部件50，夸大了外層20'和內(nèi)層28' 之間的距離。(此處，中層24'包括部件50和空隙區(qū)域52)。通常，外層 20'和內(nèi)層28'靠近并可以相互接觸，以使層20'、 28'之間的任何間隙或 是極細(xì)微的或是不存在的。優(yōu)選地，外層和內(nèi)層在沿殼體30'的任何 點上不直接相互附接。不直接地附接層能使外層在沖擊過程中獨立 于內(nèi)層以類似頭皮的形式移動。在沿殼體邊緣的一個或更多的點上， 外層接近于內(nèi)層，彈性粘合劑或另一插入物質(zhì)或材料，可以應(yīng)用于 兩層之間，以使層20'、 28'緊密地相互接近。這種粘合劑可為彈性的 凝膠(類似于橡膠接合劑)或附^接于各個層20'、 28'上的膠帶。盡管這 種插入材料的粘合附接于各個層20'、 28'上，但外層仍然可以相對于 內(nèi)層以類似頭皮的形式移動。在沿殼體邊緣的不同位置處的這種粘 合劑中可以存在間隙，以允許在沖擊殼體過程中，空氣離開中層24'， 或當(dāng)沖擊結(jié)束時，空氣進入中層24',如下面更詳細(xì)的描述。圖5示出了生產(chǎn)用于構(gòu)造保護性安全帽中的殼體30'的方法。根據(jù) 這個方法，可壓縮部件50由TPE材料54構(gòu)成。在步驟60， TPE泡沫58 由TPE材料54生產(chǎn)，如前所述。在步驟64， TPE泡沫58擠壓成所希望的結(jié)構(gòu)61，此處，例如，柱形部件?？蓧嚎s部件的初始構(gòu)造可為鏈 條形式(即，多個部件的單一連續(xù)串，類似于火車車廂之間的聯(lián)結(jié))?；蛘撸蓧嚎s部件可以共同形成更大的單元，當(dāng)TPE結(jié)構(gòu)61放平時， 其具有類似于耙子(rake)的外觀，當(dāng)放置于內(nèi)層28'上時，其呈現(xiàn)半球 形狀。用于一起形成部件的其它技術(shù)可以用于生產(chǎn)所希望的結(jié)構(gòu)61。TPE泡沫結(jié)構(gòu)61安置于(步驟68)材料的第一薄片62和第二薄片63 之間，并附接于材料的第一薄片62和第二薄片63上，材料的第一薄 片62作為內(nèi)層28',且材料的第二薄片63作為外層20'?？梢酝ㄟ^例如 粘結(jié)劑將可壓縮部件一次一個部件50地附接在內(nèi)層28'上?；蛘?，各 個部件50可以具有尖端、管口、桿，其可以插入內(nèi)層28'中的適當(dāng)成 形的開口中，以支撐該部件于適當(dāng)位置。在一個實施例中，TPE泡沫 結(jié)構(gòu)61具有與用于內(nèi)層和外層的薄片62、 63相同的化學(xué)成分，從而， 在制造加工過程中，能使TPE泡沫結(jié)構(gòu)與各個層之間進行化學(xué)粘結(jié)。 從而，盡管不排除使用，但二次粘結(jié)劑對于將TPE泡沫結(jié)構(gòu)附接于這 些層上不是必需的。接著可以切割(步驟72)所產(chǎn)生的復(fù)合結(jié)構(gòu)65的薄 片，并形成(步驟76)殼體30'(僅示出了部分殼體)的所希望的形狀。作為一起剪切及成形內(nèi)層、中層、及外層的代替，如前所述，殼體的三個層的各個層的制造和成形可以單獨地發(fā)生，及然后單獨 成形的層可以相互粘結(jié)。如另一個實施例，中層和內(nèi)層可以一起成 形，且外層單獨地成形；然后，可以粘結(jié)外層于中層上。這個實施 例可以導(dǎo)致頭盔的制造模塊化。例如，頭盔的內(nèi)部構(gòu)件，即，襯墊、 內(nèi)層、及中層，可以具有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)(即，使用內(nèi)部構(gòu)件的運動頭盔 具有相同的外觀，而與其類型無關(guān))，外部的運動特有層粘結(jié)于中層 上，或在內(nèi)部構(gòu)件周圍注射成形，以為特定的運動提供專用頭盔。如圖6所示，可壓縮(如，泡沫)內(nèi)部襯墊32'可接著附加到(步驟80) 多層殼體30'上。圖6示出了部分殼體30'及內(nèi)部襯墊32'的截面圖。襯 墊32'附接(如，用粘結(jié)劑)于內(nèi)層28'的向內(nèi)朝向面上。內(nèi)部襯墊32'的 形狀與殼體30'的總體形狀及佩帶者的頭部形狀相一致。本發(fā)明的殼體30'可減小安全帽佩帶者頭部經(jīng)受的線性加速度及旋轉(zhuǎn)加速度。線性加速度發(fā)生于佩帶者頭部的重心在線性方向上迅 速轉(zhuǎn)移時，例如可能發(fā)生于安全帽從側(cè)面被撞擊時。旋轉(zhuǎn)加速度， 廣泛認(rèn)為是腦震蕩的主要原因，可以發(fā)生于頭部圍繞重心快速地旋 轉(zhuǎn)，例如可以發(fā)生于安全帽被切向撞擊時。大多的沖擊造成兩種類 型的加速度。圖7A示出了殼體30'的示例性的模擬操作，殼體30'同固體或泡沫 部件50—起經(jīng)受來自物體100的直接沖擊。在這個例子中，殼體30'操 作以減小安全帽佩帶者頭部104的線性加速度。當(dāng)物體100撞擊外層20' 時，部件50直接在沖擊壓點處的外層20'之下。殼體30'的壓縮還造成 空氣穿過殼體30'邊緣處的一個或更多的開口而退出中層24'(箭頭 108),在殼體30'邊緣處，內(nèi)層和外層28'、 20'相互靠近?？諝膺€穿過 空隙區(qū)域而離開沖擊點(箭頭IIO)。通過可壓縮部件50的能量吸收及 通過釋放和移動空氣的空氣緩沖的組合效應(yīng)，減少了到達佩帶者頭 部104的能量總量。當(dāng)沖擊力減弱時，內(nèi)層和外層28'、 20'的形狀及彈 性進行操作以回復(fù)殼體30'和壓縮的部件50至它們的初始形狀。當(dāng)還 原為初始形狀時，殼體30'通過在邊緣處的各個開口有效地吸入空氣。圖7B示出了殼體30'的示例性的模擬操作，殼體30'同固體或泡沫 部件50—起經(jīng)受來自物體100的切向沖擊。在這個例子中，殼體30'操 作以減小安全帽佩帶者頭部104的旋轉(zhuǎn)加速度。當(dāng)由物體切向撞擊 時，外層20'相對于內(nèi)層28'在物體的運動方向上切變，如箭頭112所示。 外層20'的平滑可以操作以減小與物體100的摩擦，相應(yīng)地，減小由殼 體30'經(jīng)受的旋轉(zhuǎn)力。部件50在沖擊點處壓縮至某一程度并與外層20' 一起切變。如圖7A的例子，壓縮造成空氣退出中層24'并在空隙區(qū)域 內(nèi)移動。外層20'和部件50的切變運動、中層24'的能量吸收壓縮、空 氣的釋放和移動的組合效應(yīng)進4亍操作以減小到達佩帶者頭部104的旋 轉(zhuǎn)力。當(dāng)沖擊力減弱后，殼體30，和部件50回復(fù)至它們的初始形狀。部件50'的一個實施例。本發(fā)明的實施例可用這種類型的部件50'協(xié)助 或代替在殼體30'邊緣處的開口 。制造TPE材料的部件50'還進行操作 以改進殼體的能量吸收效果，雖然可壓縮材料的其它類型可以用于 生產(chǎn)部件50'。部件50'具有上表面120、下表面124、及側(cè)壁128，上表 面120、下表面124、及側(cè)壁128限定中空內(nèi)腔132。上表面120附接于 外殼74的外層20'上，且下表面124附接于內(nèi)層28'上。下表面124具有 成形于其內(nèi)的小開口136。例如，當(dāng)部件50'在箭頭140所示的大致方 向上壓縮時，氣流144退出小開口136。設(shè)計開口 136的尺寸以對造成部件50'壓縮的任何沖擊產(chǎn)生速度靈 敏(rate-sensitive)的響應(yīng)。例如，如果部件50'上的力的應(yīng)用是漸進的 或相對低能量的，開口136允許足夠的空氣通過，以使部件50'漸漸地 壓縮并展現(xiàn)對力的小阻抗力。例如，因為在某些實施例中，能量吸 收中層和外層和內(nèi)層由可壓縮材料制成，個人可以用手或手指的適 度觸碰而手動地壓縮保護性安全帽的殼體。由于力的施加是漸進的， 佩帶者的頭部不會明顯地加速，并由此較少可能地經(jīng)受腦震蕩。另 外，佩帶者可以感覺空氣正從部件50'排出至他或她的頭部，如下面 的描述。如圖8B所示，如果部件50'上的力的施加是瞬時發(fā)生的或相對高 能量的，沖擊能量被轉(zhuǎn)換成熱量，薄片狀的或紊亂的空氣在腔132內(nèi) 流動。開口136的尺寸相對于由力而移動的空氣量較小，其限制了紊 亂的或薄片狀的空氣從腔132的排放，并由此造成腔132內(nèi)的抵抗力。 最后抵抗力被克服且空氣流出，但在這個處理過程中，沖擊能量由 此轉(zhuǎn)換至熱量。依賴于能量輸入，這個可變的響應(yīng)稱作速度靈敏的 或非線性的響應(yīng)。這個結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是，當(dāng)部件50'壓縮并排空全部空 氣量時，TPE材料的長度保持不變，其進一步吸收能量。這有助于阻 止"降至最低點"("bottoming out"),即，完全地壓縮以使部件50'的 緩沖效應(yīng)消失及碰撞力直接傳送至佩帶者頭部。除了提供這個速度 靈敏的響應(yīng)之外，部件50'還可以在切向沖擊過程中類似于上述的部件50地伸展及彎曲，如圖8C和圖8D所示。圖8E示出了可壓縮部件50'在壓扁后的實施例。由于其彈性特性， 部件50'的趨向是回復(fù)其未被壓縮的形狀。部件50'所附接的內(nèi)層和外 層28'、 20'也有助于部件50'恢復(fù)至其未#_壓縮的形狀。由于它們的半 剛性和彈性，內(nèi)層和外層28'、 20'的趨向是回復(fù)至它們的沖擊前的形 狀，這種趨向操作以推動部件50'回復(fù)其未被壓縮的形狀。因此，在 從殼體30'移開力之后，部件50'向由箭頭150所指示的方向膨脹，從而 所示空氣如箭頭144'所指示通過開口136。圖8F示出當(dāng)力被移開時， 速度靈敏可壓縮部件50'的模擬膨脹順序。圖9A示出了速度靈敏可壓縮部件50"的另一實施例的截面圖，其 形狀大體為矩形的(即，條狀)。部件50"具有上表面160、下表面164、 側(cè)壁168-1、 168-2(總體上，168)、及中空內(nèi)腔172。上表面160附接于 殼體30"的外層20'的向內(nèi)朝向面上，且下表面164附接于內(nèi)層28'的表 面上。各個側(cè)壁168具有分別成形于其內(nèi)的小開口176-1、 176-2(總體 上，168)。(本發(fā)明的實施可以4又以其中一個具有開口的側(cè)壁168而實 現(xiàn))。當(dāng)部件50"大致在箭頭18O所示的方向上壓縮時，氣流184退出 小開口 17 6并通過殼體的空隙區(qū)域。本實施例示出了各種類型的形 狀，例如圓盤形、圓柱形、及錐體形，其可以用于實現(xiàn)本發(fā)明的速 度靈敏可壓縮部件，能夠?qū)_擊能量轉(zhuǎn)換成紊亂的或薄片狀的氣流 的熱量。圖9B示出了殼體30"'的截面圖，殼體30"'具有多個速度靈敏可壓 縮部件50"',部件50"'安置于外層20'和內(nèi)層28'之間。各個可壓縮部件 50"'具有用于流體(如，空氣)通過的多個開口176。內(nèi)層可以具有形成 于其內(nèi)的開口200,以允許流體的通過。在沖擊過程中，流體溢出速 度靈敏可壓縮部件50"'，或在沖擊之后回復(fù)至可壓縮部件50'"，從而 具有離開或進入殼體30"'的途徑。除了或代替在殼體邊緣處的開口之 外，本發(fā)明的實施例可具有一個或多個這種開口200。而且，其它實 施例可以 -使用這種開口 200和其它類型的可壓縮部件(如，圖4中所描圖IOA示出了殼體230的另 一實施例的截面圖，殼體230具有外層 220、內(nèi)層228、及安置于其間的多個速度靈敏可壓縮部件50'(圖8A)。 各個速度靈敏可壓縮部件50'的開口與內(nèi)層228的表面內(nèi)的開口 (未示 出)對準(zhǔn)并穿過任一襯墊232 ，以使排出的或吸入的空氣(箭頭210)可 以通過進入保護性安全帽的內(nèi)部。類似地，這種開口136可以在可壓 縮部件50'的邊上，允許空氣通過殼體230的空隙區(qū)域釋放及返回。圖 IOB示出了殼體230，殼體230具有速度靈敏可壓縮部件50'及內(nèi)部襯墊 232，在使用者頭部234上。圖10C示出了殼體230的示例性的模擬操作，速度靈敏部件50'經(jīng) 受來自物體236的直接沖擊。在這個例子中，殼體230操作以減小安 全帽佩帶者頭部234的線性加速度。當(dāng)物體236撞擊外層時，部件50' 直接在沖擊壓縮點處的外層之下。殼體230的壓縮還造成空氣穿過部 件50'中的開口及內(nèi)層中的開口而退出部件50'(箭頭238)并進入安全帽 內(nèi)部。圖10D示出了殼體230的示例性的模擬操作，速度靈敏部件50'經(jīng) 受來自物體236的切向沖擊。在這個例子中，殼體230操作以減小安 全帽佩帶者頭部234的旋轉(zhuǎn)加速度。當(dāng)通過物體切向撞擊時，外層相 對于內(nèi)層在物體的運動方向上切變，如箭頭240所示。部件50'在沖擊 點處壓縮至某一程度并與外層一起切變。如圖10C的例子，壓縮造成 空氣退出部件50'并進入安全帽內(nèi)部。外層和部件50'的切變運動、部 件50'的速度靈敏和能量吸收壓縮、及進入安全帽內(nèi)部的空氣釋放的 組合效應(yīng)，進行操作以減、到達佩帶者頭部104的旋轉(zhuǎn)力。如本發(fā)明的示例性使用的圖示，圖11 A示出了具體實施本發(fā)明的 保護性安全帽250的實施例的后視圖。安全帽250包括帶狀部件50"(圖 9A)的樣式254,其安置于殼體的外層和內(nèi)層之間。圖11B示出了具有 帶狀部件50"的另一樣式258的安全帽250。各種其它樣式是可能的而 不脫離本發(fā)明的原理。圖12示出了內(nèi)殼層28的一個實施例，其中，襯墊是非連續(xù)的形 式并設(shè)以巴克球形狀。在這個結(jié)構(gòu)中，內(nèi)部襯墊層32散布有六邊形 和五邊形形狀的切口。圖13示出內(nèi)了殼層28的另一個實施例，其中，襯墊是非連續(xù)的 形式并設(shè)為網(wǎng)格形狀。其中，正方形開口為主要樣式。圖14示出了內(nèi)殼層28的第三個實施例，其中，村墊是非連續(xù)的 形式，并設(shè)為具有三角形形狀切口的短程線型網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形狀。以另 一種方法描述，在這個結(jié)構(gòu)中，熱塑性塑料的排列形成在頂點處會 集的三角形。圖15示出了內(nèi)殼層28的第四種實施例，其中，襯墊是非連續(xù)的 形式并設(shè)為蜂窩形狀，其中，襯墊限定為六邊形形狀。本領(lǐng)域的那 些技術(shù)人員可以理解，內(nèi)部村墊結(jié)構(gòu)的其它例子包括所描述的樣式的組合。雖然本發(fā)明已示出并通過參考具體的優(yōu)選實施例描述，本領(lǐng)域 的那些技術(shù)人員可以理解，可以做出各種形式和細(xì)節(jié)的變化而不脫 離由下面的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍。例如，多于一種
權(quán)利要求
1.一種保護性安全帽，包括外層，其具有內(nèi)表面；內(nèi)層，其具有朝向所述外層的表面；中層，其具有多個可壓縮部件，所述可壓縮部件安置于由所述內(nèi)層和外層形成的容納流體的空隙區(qū)域中；以及至少一個通道，當(dāng)所述外層響應(yīng)于在所述外層上的沖擊而變形時，流體可以通過所述通道離開所述中層。
2. 如權(quán)利要求l所述的保護性安全帽，其特征在于，所述至少 一個通道包括在所述外層的外周邊緣與所述內(nèi)層的外周邊緣之間的 間隙，以允許流體響應(yīng)于沖擊而離開所述空隙區(qū)域。
3. 如權(quán)利要求l所述的保護性安全帽，其特征在于，所述至少 一個通道包括在所述內(nèi)層中的開口 。
4. 如權(quán)利要求3所述的保護性安全帽，其特征在于，流經(jīng)所述 內(nèi)層中的所述開口的流體由所述保護性安全帽的佩帶者感覺到。
5. 如權(quán)利要求l所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可壓 縮部件中的至少 一個由熱塑性彈性體(TPE)材料制成。
6. 如權(quán)利要求5所述的保護性安全帽，其特征在于，所述TPE材 料為TPE泡沫。
7. 如權(quán)利要求l所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可壓 縮部件中的至少 一個的形狀是柱形。
8. 如權(quán)利要求l所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可壓 縮部件中的至少 一個包括用于保持流體量的腔，且所述腔包括具有 腔開口的腔表面，所述腔開口用于流體流入或流出所述腔。
9. 如權(quán)利要求8所述的保護性安全帽，其特征在于，所述腔開 口適于對施加在所述外層上的沖擊力產(chǎn)生速度靈敏響應(yīng)。
10. 如權(quán)利要求8所述的保護性安全帽，其特征在于，當(dāng)所述可壓縮部件由所述沖擊力壓縮時，至少一個可壓縮部件從所述腔穿過 所述腔開口排出流體，且當(dāng)施加于所述外層上的壓縮力減輕時，至 少一個可壓縮部件膨脹以將流體吸回所迷腔內(nèi)。
11. 如權(quán)利要求8所述的保護性安全帽，其特征在于，所述腔開 口與所述內(nèi)層中的開口對準(zhǔn)，以使流體能夠穿過所述內(nèi)層流過。
12. 如權(quán)利要求l所述的保護性安全帽，其特征在于，所述內(nèi)層包括內(nèi)表面，且所述安全帽還包括在所述內(nèi)層的內(nèi)表面向內(nèi)安置的 可壓縮內(nèi)部4十墊。
13. 如權(quán)利要求l所述的保護性安全帽，其特征在于，至少一個 可壓縮部件包括用于保持流體量的腔，且所述腔包括具有至少一個 腔開口的腔表面，所述腔開口用于流體流入或流出所述空隙區(qū)域， 所述空隙區(qū)域由所述外層和所迷內(nèi)層形成。
14. 如權(quán)利要求l所述的保護性安全帽，其特征在于，還包括彈 性附件，用于彈性地附接并保持所述外層相對于所述內(nèi)層的方位。
15. 如權(quán)利要求l所述的保護性安全帽，其特征在于，當(dāng)所述外 層響應(yīng)于所述沖擊而變形時，所述外層相對于所述內(nèi)層旋轉(zhuǎn)地切變。
16. —種用于制造保護性安全帽的方法，所述方法包括步驟 通過以下方法形成多層殼體形成多個單獨可壓縮部件； 提供外層和內(nèi)層；及產(chǎn)生復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中，所述可壓縮部件安置于由所迷外層和所 述內(nèi)層形成的容納流體的空隙區(qū)域內(nèi)，以使所述外層響應(yīng)于對所述 外層的沖擊而變形且所述可壓縮部件相應(yīng)地壓縮。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，至少一個可壓縮 部件由熱塑性彈性體材料形成。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括步驟引導(dǎo)化學(xué)發(fā)泡劑進入所述熱塑性彈性體材料，以產(chǎn)生由熱塑性 彈性體泡沫制成的可壓縮部件。
19. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括步驟 形成所述可壓縮部件中的至少一個，以包括用于保持流體量的腔，所述腔限定具有至少一個腔開口的腔表面，所述腔開口用于流 體流入或流出所述腔。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括步驟 當(dāng)所述外層響應(yīng)于對所述外層的沖擊而變形時，穿過所述至少一個腔開口將流體釋放進入由所述內(nèi)層和所述外層形成的所述空隙 區(qū)域。
21. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括步驟 將所述至少一個腔開口與所述內(nèi)層的開口對準(zhǔn)；及 當(dāng)所述外層響應(yīng)于對所述外層的沖擊而變形時，穿過所述至少一個腔開口朝向佩帶者的頭部釋放流體。
22. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生步驟為
23. 如權(quán)利要求l所述的保護性安全帽，其特征在于，所述外層 包括內(nèi)表面，所述內(nèi)層包括朝向所述外層的表面，且所述多個可壓 縮部件中的至少一個附接于下列中的至少一個所述外層的內(nèi)表面、 以及朝向外表面的所述內(nèi)層的表面。
24. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述外層包括內(nèi) 表面，所迷內(nèi)層包括朝向所述外層的表面，且所述方法還包括步驟將所述多個可壓縮部件中的至少一個附接于下列中的至少一 個所述外層的內(nèi)表面、以及朝向所述外層的所述內(nèi)層的表面。
25. —種保護性安全帽，包括 具有向外朝向面的相對薄的外層；具有與所述外層間隔開的區(qū)域的相對薄的內(nèi)層；及 安置于由所述外層和所述內(nèi)層形成的區(qū)域中的中層，所述中層 包括多個可壓縮部件；所迷中層適于響應(yīng)于所述外層的彎曲變形而彈性地壓縮，以吸收沖擊能量；及所述外層適于響應(yīng)于對所述外層沖擊的切向分量而相對于所述 內(nèi)層切變。
26. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，所述外 層的所述向外朝向面相對較滑，以減小所述沖擊的切向分量。
27. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，還包括 所述內(nèi)層的向內(nèi)安置的相對可壓縮內(nèi)部襯墊。
28. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，所述中 層具有大約百分之五十(50。/。)或更小的回彈彈性。
29. 如權(quán)利要求28所述的保護性安全帽，其特征在于，所述中 層具有大約百分之二十五(25%)或更小的回彈彈性。
30. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，所述多 個可壓縮部件安置于由所述外層和所述內(nèi)層限制的容納流體的空隙區(qū)域內(nèi)。
31. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，所述外 層包括向內(nèi)朝向面，且所述中層的所述可壓縮部件中的至少一個附 接于下列中的至少一個朝向所述外層的所述內(nèi)層的表面、以及所 述外層的向內(nèi)朝向面。
32. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，還包括 至少一個通路，用于使流體響應(yīng)于所述沖擊而從所述中層通過。
33. 如權(quán)利要求32所述的保護性安全帽，其特征在于，所述至 少一個通路包括在所述外層和所述內(nèi)層之間的間隙。
34. 如權(quán)利要求32所述的保護性安全帽，其特征在于，所述至 少一個通路包括在所述內(nèi)層中的至少一個開口 。
35. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可 壓縮部件中的至少一個包括壁，所述壁限定容納流體的內(nèi)腔，且所 述壁包括至少一個開口 ，以允許流體響應(yīng)于所述沖擊而離開所述內(nèi) 腔。
36. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可 壓縮部件中的至少一個具有類似風(fēng)箱的側(cè)壁構(gòu)造。
37. 如權(quán)利要求35所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可 壓縮部件的所述壁具有類似風(fēng)箱的側(cè)壁構(gòu)造，以響應(yīng)于所述沖擊而 促進所述可壓縮部件的壓縮。
38. 如權(quán)利要求35所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可 壓縮部件的所述壁中的所述至少一個開口適于產(chǎn)生對施加在所述外 層上的所述沖擊力的速度靈敏響應(yīng)，使得當(dāng)所述沖擊具有相對較低 的能量時，所述可壓縮部件以相對較小的阻力壓縮，并使得當(dāng)所述 沖擊力具有相對較高的能量時，所述可壓縮部件以相對較高的阻力 壓縮。
39. 如權(quán)利要求38所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可 壓縮部件的所述壁中的所述至少一個開口適于使得當(dāng)所述沖擊具有 相對較高的能量時，所述可壓縮部件以足夠高的阻力壓縮，以在所 述可壓縮部件內(nèi)將所述沖擊能量轉(zhuǎn)換成熱量。
40. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，所述中 層的所述可壓縮部件中的至少一個響應(yīng)于所述外層的彎曲變形而壓 縮，并響應(yīng)于所述切向沖擊分量而相對于所述內(nèi)層彈性地切變。
41. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，所迷中 層的所述可壓縮部件具有互連單元的蜂窩結(jié)構(gòu)。
42. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，所述中設(shè)置。
43. 如權(quán)利要求41所述的保護性安全帽，其特征在于，所述蜂 窩結(jié)構(gòu)的中層的互連單元在所述外層和所述內(nèi)層之間以預(yù)先確定的 樣式設(shè)置。
44. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可 壓縮部件由熱塑性彈性體(TPE)材料制成。
45. 如權(quán)利要求44所述的保護性安全帽，其特征在于，所述TPE 材料是TPE泡沫。
46. 如權(quán)利要求44所述的保護性安全帽，其特征在于，所述TPE 材料具有低于大約華氏零下20度(-20。)的玻璃轉(zhuǎn)變溫度。
47. 如權(quán)利要求41所述的保護性安全帽，其特征在于，所述蜂 窩結(jié)構(gòu)的中層由熱塑性彈性體(TPE)材料制成。
48. 如權(quán)利要求47所述的保護性安全帽，其特征在于，所述TPE 材料是TPE泡沫。
49. 如權(quán)利要求47所述的保護性安全帽，其特征在于，所述TPE 材料具有低于大約華氏零下20度(-20。)的玻璃轉(zhuǎn)變溫度。
50. 如權(quán)利要求35所述的保護性安全帽，其特征在于，當(dāng)隨著 所述沖擊力的減輕，所述可壓縮部件彈性地膨脹時，所述至少一個 可壓縮部件中的所述至少一個開口允許流體進入其內(nèi)腔。
51. 如權(quán)利要求35所述的保護性安全帽，其特征在于，所述內(nèi) 層包括與所述至少一個可壓縮部件中的至少一個開口相連通的至少一個開口，以便當(dāng)流體被壓縮到流經(jīng)所述內(nèi)層時，允許流體從所述 至少一個可壓縮部件離開。
52. 如權(quán)利要求35所述的保護性安全帽，其特征在于，還包括 所述內(nèi)層的向內(nèi)安置的相對可壓縮內(nèi)部襯墊層，且其中所述內(nèi)層和 所述內(nèi)部襯墊層包括與所述至少一個可壓縮部件中的至少一個開口 相連通的至少一個開口 ，以便當(dāng)流體被壓縮到流經(jīng)所述內(nèi)層和所述 內(nèi)部襯墊層時，允許流體從所迷可壓縮部件離開。
53. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可 壓縮部件彼此相互獨立。
54. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可 壓縮部件相互連接。
55. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，所述內(nèi) 層是相對硬的熱塑性材料。
56. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，所述外層是熱塑性材料。
57. 如權(quán)利要求56所述的保護性安全帽，其特征在于，所述外 層的熱塑性材料的厚度使得所述外層通過響應(yīng)于所述沖擊的向內(nèi)彎 曲而彈性地變形。
58. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，作為對 所述沖擊的響應(yīng)，所述外層的彎曲變形與所述中層的可壓縮部件的 壓縮相結(jié)合，以減小由于所述沖擊引起的佩帶者頭部速度的線性變 化。
59. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，作為對 所述沖擊的響應(yīng)，所述外層相對于所述內(nèi)層的切變與所述中層的可 壓縮部件的切變相結(jié)合，以減小由于所述沖擊引起的佩帶者頭部速 度的旋轉(zhuǎn)變化。
60. 如權(quán)利要求25所述的保護性安全帽，其特征在于，所述外 層包括多個通風(fēng)開口 。
61. —種沖擊吸收保護性安全帽，包括內(nèi)層；外層，所述內(nèi)層和所述外層具有相對的表面；以及 中層，其包括多個可壓縮部件，所述中層延伸于所述內(nèi)層和所 述外層之間，所述內(nèi)層和所述外層至少部分地共同延伸，以使當(dāng)所 述外層受到?jīng)_擊時，所述外層響應(yīng)于所述沖擊而局部偏轉(zhuǎn)，從而吸 收由所述沖擊產(chǎn)生的至少一些能量，且所述中層的所述可壓縮部件 中的至少一個相對于所述內(nèi)層壓縮及切變，以吸收所述外層沒有吸 收的沖擊能量。
62. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，所述中 層在至少一個位置上被錨接于所述內(nèi)層和所述外層的所述相對表 面，所述內(nèi)層和所述外層至少部分地共同延伸。
63. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，所述外層包括向外朝向面，且所述外層的所述向外朝向面相對較滑，以減 小所述沖擊的切向分量。
64. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，還包括 所述內(nèi)層的向內(nèi)安置的相對可壓縮內(nèi)部襯墊。
65. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，所述中 層具有大約百分之五十(50%)或更小的回彈彈性。
66. 如權(quán)利要求65所述的保護性安全帽，其特征在于，所述中 層具有大約百分之二十五(25%)或更小的回彈彈性。
67. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，所述多 個可壓縮部件安置于由所述外層和所述內(nèi)層限制的容納流體的空隙 區(qū)域內(nèi)。
68. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，所述中 層的所述可壓縮部件中的至少一個附接于朝向所迷外層的所述內(nèi)層 的表面，并附接于所述外層的向內(nèi)朝向面。
69. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，還包括 至少一個通路，通過所述通路，流體能響應(yīng)于所述沖擊而離開所述中層。
70. 如權(quán)利要求69所述的保護性安全帽，其特征在于，所述至 少一個通路包括所述外層和所述內(nèi)層之間的間隙。
71. 如權(quán)利要求69所述的保護性安全帽，其特征在于，所述至 少一個通路包括所述內(nèi)層中的至少一個開口 。
72. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可 壓縮部件中的至少一個包括壁，所述壁限定容納流體的內(nèi)腔，且所 述壁包括至少一個開口 ，以允"^午流體響應(yīng)于所述沖擊而離開所述內(nèi) 腔。
73. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可 壓縮部件中的至少一個具有類似風(fēng)箱的側(cè)壁構(gòu)造。
74. 如權(quán)利要求72所述的保護性安全帽，其特征在于，所述至少一個可壓縮部件的所述壁具有類似風(fēng)箱的側(cè)壁構(gòu)造，以響應(yīng)于所 述沖擊而促進所述可壓縮部件的壓縮。
75. 如權(quán)利要求72所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可 壓縮部件的所述壁中的至少一個開口適于產(chǎn)生對施加在所述外層上 的所述沖擊力的速度靈敏響應(yīng)，使得當(dāng)所述沖擊具有相對較低的能 量時，所述可壓縮部件以相對4交小的阻力壓縮，并使得當(dāng)所述沖擊 力具有相對較高的能量時，所述可壓縮部件以相對較高的阻力壓縮。
76. 如權(quán)利要求75所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可 壓縮部件的所述壁中的所述至少一個開口適于使得當(dāng)所述沖擊具有 相對較高的能量時，所迷可壓縮部件以足夠高的阻力壓縮，以在所 述可壓縮部件內(nèi)將所述沖擊的能量轉(zhuǎn)換成熱量。
77. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，所述中 層具有互連單元的蜂窩結(jié)構(gòu)。
78. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，所述中 層的所述可壓縮部件在所述外層和所述內(nèi)層之間以預(yù)先確定的樣式 設(shè)置。
79. 如權(quán)利要求77所述的保護性安全帽，其特征在于，所述蜂 窩結(jié)構(gòu)的中層的所述互連單元在所述外層和所述內(nèi)層之間以預(yù)先確 定的樣式設(shè)置。
80. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可 壓縮部件由熱塑性彈性體(TPE)材料制成。
81. 如權(quán)利要求80所述的保護性安全帽，其特征在于，所述TPE 材料是TPE泡沫。
82. 如權(quán)利要求80所述的保護性安全帽，其特征在于，所述TPE 材料具有低于大約華氏零下20度(-20。)的玻璃轉(zhuǎn)變溫度。
83. 如權(quán)利要求77所述的保護性安全帽，其特征在于，所述蜂 窩結(jié)構(gòu)的中層由熱塑性彈性體(TPE)材料制成。
84. 如權(quán)利要求83所述的保護性安全帽，其特征在于，所述TPE材料是TPE泡沫。
85. 如權(quán)利要求83所述的保護性安全帽，其特征在于，所述TPE 材料具有低于大約華氏零下20度(-20。)的玻璃轉(zhuǎn)變溫度。
86. 如權(quán)利要求72所述的保護性安全帽，其特征在于，當(dāng)所述 可壓縮部件響應(yīng)于所述沖擊力的減輕而彈性地膨脹時，所述可壓縮部件內(nèi)的所述至少 一個開口允i牛流體^^吸回所述內(nèi)腔中。
87. 如權(quán)利要求72所述的保護性安全帽，其特征在于，所述內(nèi) 層包括與所述可壓縮部件中的所述至少一個開口相連通的至少一個 開口，以便當(dāng)流體^f皮壓縮到流經(jīng)所述內(nèi)層時，允許流體從所述可壓 縮部件離開。
88. 如權(quán)利要求72所述的保護性安全帽，其特征在于，所述外 層包括與所述可壓縮部件中的所述至少一個開口相連通的至少一個 開口 ，以便當(dāng)流體被壓縮到流經(jīng)所述外層時，允許流體從所述可壓 縮部件離開。
89. 如權(quán)利要求72所述的保護性安全帽，其特征在于，還包括 所述內(nèi)層的向內(nèi)安置的相對可壓縮內(nèi)部襯墊層，且其中所述內(nèi)層和通的至少一個開口 ，以便當(dāng)流體被壓縮到流經(jīng)所述內(nèi)層和所述內(nèi)部 襯墊層時，允許流體從所述可壓縮部件離開。
90. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可 壓縮部件彼此相互獨立。
91. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，所述可 壓縮部件相互連接。
92. 如權(quán)利要求91所述的^f呆護性安全帽，其特征在于，所述可 壓縮部件中的至少一個的第一端附接于所述外層，且所述至少一個 可壓縮部件的第二端附接于所述內(nèi)層。
93. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，所述內(nèi) 層是相對硬的熱塑性材料。
94. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，所述外層是熱塑性材料。
95. 如權(quán)利要求94所述的保護性安全帽，其特征在于，所述外 層的熱塑性材料的厚度使得所述外層通過響應(yīng)于所述沖擊的向內(nèi)彎 曲而彈性地變形。
96. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，作為對 所述沖擊的響應(yīng)，所迷外層的彎曲變形與所述中層的壓縮相結(jié)合， 以減小由于所述沖擊引起的佩帶者頭部速度的線性變化。
97. 如權(quán)利要求61所述的保護性安全帽，其特征在于，作為對 所述沖擊的響應(yīng)，所述外層相對于所述內(nèi)層的切變與所述中層的壓 縮相結(jié)合，以減小由于所述沖擊引起的佩帶者頭部速度的旋轉(zhuǎn)變化。
98. 如權(quán)利要求l、 25和61中任一項所述的保護性安全帽，其特 征在于，所述內(nèi)層在形狀上是不連續(xù)的。
99. 如權(quán)利要求98所述的保護性安全帽，其特征在于，所述內(nèi) 層具有類似巴克球的形狀。
100. 如權(quán)利要求98所述的保護性安全帽，其特征在于，所述內(nèi) 層具有類似網(wǎng)格的形狀。
101. 如權(quán)利要求98所述的保護性安全帽，其特征在于，所述內(nèi) 層具有類似短程線型網(wǎng)殼的形狀。
102. 如權(quán)利要求101所述的保護性安全帽，其特征在于，所述 內(nèi)層具有類似蜂窩的形狀。
103. 如權(quán)利要求12、 27和64中任一項所述的保護性安全帽，其 特征在于，所述內(nèi)部襯墊由使用依賴性的仿形材料制成。
104. 如權(quán)利要求12、 27和64中任一項所述的保護性安全帽，其 特征在于，所述內(nèi)部襯墊包括均壓仿形流體。
全文摘要
一種用于保護性安全帽構(gòu)造中的多層殼體，該殼體包括外層、內(nèi)層、安置于內(nèi)層和外層之間的中層，及安置于內(nèi)層內(nèi)部的內(nèi)部襯墊，該中層響應(yīng)于對外層的沖擊而彈性地壓縮。中層包括多個可壓縮部件，可壓縮部件彈性地壓縮，以吸收對外層的直接沖擊能量，并響應(yīng)于對外層的切向沖擊而相對于內(nèi)層彈性地切變。內(nèi)層包括開口配置，開口配置減輕殼體的重量，為來自使用者頭部的更多的熱量提供通風(fēng)，并允許可壓縮元件的是可見的。內(nèi)部襯墊由可仿形材料形成，可仿形材料增強使用者的適合性及舒適性而不危及使用者的安全。
文檔編號A42B3/04GK101227842SQ200680012336
公開日2008年7月23日 申請日期2006年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月16日
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