专利名称：具有增强结构的自行车头盔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种保护性头盔，具体而言，本发明涉及一种自行车头盔。更具体而言，本发明涉及一种具有通过增强结构互相连接的多密度泡沫部分(multiple-density foam parts)的头盔。
背景技术：
传统的自行车头盔代表性地利用可压碎材料层，通常是人工合成的树脂泡沫，遍布在穿戴者的头部周围以减轻诸如因为下跌产生的碰撞力。为了增加头盔的冲击强度，传统头盔的制造通常是增加厚度或可压碎材料的密度。然而，这些方法会增加头盔的整体重量。另外，增加可压碎材料层的厚度会使头盔变得更大。
因此，提供一种在不增加头盔整体重量的情况下提高冲击强度的头盔设计是必须的。
发明内容
本发明的优选实施例提供了一种改良的自行车头盔及其制造方法。优选地，改良的自行车头盔包括具有不同密度的多个泡沫区的主体，该泡沫区通过增强结构至少部分地互相连接。
根据本发明的一实施例，一种自行车头盔被设置为包括主体，所述主体具有凹陷内表面，该凹陷内表面被构造成适合使用者的头部。所述主体包括具有第一材料密度的第一区和具有与所述第一材料密度不同的第二材料密度的第二区。头盔还包括增强结构，所述增强结构被安置在主体中，其中所述增强结构接合所述主体的所述第一和第二区。
根据本发明的另一实施例，一种自行车头盔被设置为包括主体，所述主体具有凹陷内表面，该凹陷内表面被构造成适合使用者的头部，所述主体具有多个区，所述多个区中的第一区的第一材料密度不同于所述多个区中的第二区的第二材料密度；头盔还包括增强结构，所述增强结构的至少一部分被嵌入在所述主体中，其中所述增强结构至少延伸通过至少两个相邻的区，这样所述区通过所述增强结构至少部分地相互连接。
根据本发明的又一实施例，一种自行车头盔被设置为包括主体，所述主体包括具有第一材料密度的第一区和具有与所述第一材料密度不同的第二材料密度的第二区；头盔还包括增强结构，所述增强结构包括连接至所述第一和第二区的至少一个壳，其中，所述增强结构延伸横过所述区，使得所述区通过所述增强结构至少部分地互相连接。
根据本发明的再一实施例，一种制造自行车头盔的方法被设置为包括形成具有第一材料密度的第一主体区，所述第一主体区与增强结构的至少一部分相接合；以及形成具有与所述第一材料密度不同的第二密度的第二主体区。所述第二主体区与所述第一主体区和增强结构的至少一部分相接合，所述增强结构使所述第一和第二主体区互相连接。
这些和本保护头盔的其他的特征、方面以及优点将在以下参照几个优选实施例作更详细的描述，该优选实施例将说明但是不限制本发明。附图包括24张图。
图1A是参照增强结构的一实施例的自行车头盔的原理正立体图；图1B是图1A中的自行车头盔的原理主视图；图1C是图1A中的自行车头盔的原理后视图；图1D是图1A中的自行车头盔的原理左侧视图；图1E是图1A中的自行车头盔的原理顶视图；
图2A是用于图1A的自行车头盔的制造的增强结构的一实施例的原理侧视图；图2B是用于互相连接图1A中的增强结构的不同部分的扣件的一实施例的原理侧视图；图3是部分成形的自行车头盔与预选密度的底部泡沫部分关于图2A的增强结构成型的原理侧视图；图4A是用于图1A的自行车头盔制造的增强结构的另一实施例的原理侧视图；图4B是在中间制造步骤中，用于图1A的自行车头盔的制造的增强结构的另一实施例的示意侧视图，该增强结构具有在其上成型的底部泡沫部分；图4C是在中间制造步骤中，用于图1A的自行车头盔的制造的增强结构的另一实施例的示意侧视图，该增强结构具有在其上成型的底部泡沫部分；图5A是图4A-4C中示出的用于形成该增强结构的模的顶部的原理正立体图；图5B是图4A-4C中示出的用于形成该增强结构的模的底部的原理正立体图；图6A是图4A-4C中示出的用于关于在增强结构周围形成泡沫部分的模的底部的原理主视图；图6B是图4A-4C中示出的用于关于在增强结构周围形成泡沫部分的模的顶部的原理主视图；图7A是图6A中的模的底部的原理主视图，该模具有安置在其中的增强结构，在增强结构周围的模部分的预先成形；图7B是图7A中的底部的原理主视图，在增强结构周围的模部分的随后成形；图8A是用于自行车头盔的增强结构的另一实施例的原理后视图；图8B是图8A中的增强结构的原理顶视和后侧视图；图8C是头盔主体的前部与图8A的增强结构结合的部分原理图；图8D是头盔主体的前部与图8A的增强结构结合的部分原理图；
图8E是头盔主体的后部与图8A的增强结构结合的部分原理图；图8F是头盔主体的后部与图8A的增强结构结合的部分原理图；以及图9是用于自行车头盔的增强结构的另一实施例的后视图。
具体实施例方式
在随后详细的描述中，将使用诸如“顶”、“底”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”以及“中心”等方位术语用于简化图示实施例的内容的描述。同样地，诸如“第一”和“第二”的次序术语将用于简化图示实施例的描述。然而，因为其他位置和次序也是可能的，所以本发明不应被局限在图示的方位上。本领域的技术人员会意识到上述的多种部件的其他位置是可能的。在此使用中，“前”、“后”、“左”和“右”是从保护性头盔的使用者的角度来图示说明的。同样地，“顶”、“底”、“上”和“下”也是从头盔佩戴者的角度来图示说明的。
图1A-1E说明了特别适合作为自行车头盔100使用的保护头盔的一个优选实施例。头盔100包括主体10，较佳的，该主体10是组合结构。优选地，头盔主体10构成头盔100的保护性、抗冲击部分。在图示的布置中，主体10包括前端12、后端14、底缘16和顶端18。另外，主体还包括左侧20和右侧30。优选地，头盔主体10还限定了凹口的尺寸以使主体10能戴在使用者的头上。例如，凹口可具有凹陷表面，这样在戴上头盔100时凹陷表面的至少一部分包围使用者头部的一部分。在一个优选实施例中，主体10是按规定尺寸制作的，因此在戴上头盔100时，在左右侧20、30上的底缘16位于接近使用者耳朵的地方，并且后端14位于或在低于使用者头骨的地方。另外，如现有技术中的，头盔10可具有多种尺寸以便适合于不同使用者的多种头部尺寸。例如，在一实施例中，头盔100可以被制成适合儿童的尺寸。在另一实施例中，头盔100可被制成适合成人的尺寸。在又一实施例中，头盔100可被制成适合一定范围的头部尺寸的尺寸。
头盔主体10优选地限定了底部区40和顶部区50。在图示实施例中，底部区40被限定为低于虚线(见图1D)并从后端14延伸至最接近主体10的前端12的P点。优选地，头盔主体10关于纵轴X对称，如图1B、1C和1F所示，所以主体10的左侧20和右侧30彼此成镜像对称。在另一实施例中，底部区40从后端14延伸至前端12。
继续参照图1A-1E，许多的开口60在头盔主体10上形成，开口60被构造成允许空气通过其流动以利于冷却戴头盔100的使用者的头部。在图示实施例中，头盔主体10具有在主体10的底部区和顶部区40、50之间形成的至少一个空气开口62。在图示实施例中，两个开口62在底部区和顶部区40、50之间的边界处形成。优选的，开口62被拉长并沿纵向布置在主体10的前端12和后端14之间。另外，主体10中的凹部62a相邻每个开口62被设置并被构造成将空气引导向开口62。然而，开口62可以其它适当模式布置。
图1D还说明了在主体10的顶部区50中形成的多个开口64。优选地，开口62、64被设制成规定的尺寸以引导理想量的空气流至使用者的头部。开口64同样地被地拉长并沿纵向布置在主体10的前端12和后端14之间。然而，开口64可以其它适当模式布置。顶部区50也具有形成在其中的凹部64a，其中一个凹部64a相邻每个开口64被设置。如上所述，凹部64a被构造成引导空气流至开口64并引导至使用者的头部。顶部区50包括在相邻的一系列开口64之间的至少一个细长的支撑件52。优选地，支撑件52在头盔主体10的前端12和后端14之间纵向地延伸。
主体10还具有形成在其前端12处的开口66。在图示实施例中，示出了3个开口66。然而，任何主体10都可具有任何适当数量的开口66。优选地，开口66在底缘16的上方限定了狭槽，该底缘16从主体10的左侧20横向地延伸至右侧30。优选地，当使用者戴上头盔100时，开口66允许空气通过其至少部分流动至使用者的前额上。在一实施例中，主体10还优选地具有形成在其后端14处的开口68，如图1C所示。在图示中，主体10具有在前端12处的3个开口66和在后端14处的5个开口68。在另一实施例中，多于或少于3个的开口66可在前端12处被设置，并且多于或少于5个的开口68可在后端14处被设置。在图示实施例中，在前端12处的开口66被拉长并在头盔主体10的左侧和右侧20、30之间延伸。相同地，在后端14处的开口68被优选地拉长。
头盔主体10优选地由吸收能量的材料制成，诸如膨胀的泡沫材料。然而，其他适当的材料也可被使用。更优选地，头盔主体10由不同的膨胀泡沫材料部分组成，每部分具有不同的泡沫密度。在图示实施例中，底部区40限定了具有第一泡沫密度的一个部分，顶部区50限定了具有与第一泡沫密度不同的第二泡沫密度的第二部分。在一实施例中，第一泡沫密度大于第二泡沫密度。在另一实施中，第二泡沫密度大于第一泡沫密度。在又一实施例中，底部区40限定了多个泡沫部分，每个具有不同的泡沫密度。相同地，在另一实施例中，顶部区50限定了多个泡沫部分，每个具有不同的泡沫密度。有利地，在满足头盔100的抗冲击标准时，由该不同泡沫密度区构成的头盔主体10提供了较轻的头盔100。在优选实施例中，头盔主体10具有在大约60克/升至大约112克/升之间的第一泡沫密度。在另一实施例中，第一泡沫密度在大约98克/升至大约112克/升之间。在又一实施例中，第一泡沫密度大约是104克/升。在另一实施例中，头盔主体10具有在大约60克/升至大约112克/升之间的第二泡沫密度。在另一实施例中，第二泡沫密度在大约60克/升至大约98克/升之间。在又一实施例中，第二泡沫密度大约是72克/升。
图2A图示说明了用于构成头盔的框架70的一实施例，诸如上述讨论的头盔100。框架70优选地包括托盘，该托盘具有设定为规定尺寸的凹腔以容纳泡沫，将在下面作进一步描述。在图示实施例中，框架70包括右侧托盘72和左侧托盘74。在优选实施例中，右侧和左侧托盘72、74互相成镜像对称。在一实施例中，托盘72、74由塑料材料制成。然而，托盘72、74可由其它适当的轻质材料制成。优选地，托盘72、74具有与头盔主体10的要被模制的区相对应的形状。在图示实施例中，右托盘和左托盘72、74分别具有与头盔主体10的底部区40的左、右侧相同的形状。
右侧和左侧托盘72、74优选地包括开口72a、74a，带子75能分别通过开口72a、74a延伸。用于与保护头盔一起使用的带子75可由尼龙或其他适当的材料制成。另外，带子75可被设置成将构成的头盔100安全地紧固在使用者身体上。例如，带子可包括前带75a和后带75b，其中前、后带75a、75b一起保持构成的头盔100与使用者的头部通常成固定关系。右侧和左侧托盘72、74的带75a、75b可以以任何适当的方式被互相紧固以保持构成的头盔通常戴在使用者的头上。每个带75a、75b优选地在其一端具有封闭端75c。在图示实施例中，带75a、75b的封闭端75c被设置在托盘72、74的凹陷中。在一实施例中，封闭端75c包括由带75a、75b通过缝合紧固在一起的部分限定的通道。然而，封闭端75c可通过以其它适当的方式紧固带75a、75b来限定，诸如粘合的方式。
继续参照图2A，框架70包括增强结构80。在图示实施例中，增强结构80包括柔性线性材料81的结构。例如，在一种布置中，增强结构80包括复合材料的结构，优选地，该复合材料具有单向纤维取向(unidirectionalfiber orientation)的。一个适当的柔性线性材料增强结构在于2006年6月20日提出的标题为具有增强结构的自行车头盔同族专利申请11/425，331中被讨论(代理人摘要编号为SPECBIC.172A)，其全部内容将结合于此并应当被考虑作本说明的一部分。然而，增强结构80可另外或可选地包括其他适当的结构，诸如将在以下进一步讨论的增强壳或面板。在图示实施例中，增强结构80包括右侧框架82、左侧框架84、和顶部框架86。在一个优选实施例中，框架82、84、86由连续的细丝限定。在另一实施例中，增强结构可由右侧框架82和左侧框架84组成，而没有顶部框架86。
在图示实施例中，右侧和左侧框架82、84优选地具有相同的L形布局(layout)。因此，以下描述的L形布局被应用至右侧和左侧两个框架82、84。L形布局优选的包括多个细长件，至少一个细长件沿托盘72、74的长度的至少一部分纵向延伸并且至少一个细长件与其大致横向地延伸。在图示实施例中，L形布局包括第一细长件80a，该细长件80a沿托盘72、74的整个长度或大致整个长度大致纵向地延伸。如图2A所示，第一细长件80a延伸通过带75a、75b中的通道。因此，带75a、75b经由第一细长件80a接合至增强结构80。L形布局还包括第二细长件80b，该细长件80b沿托盘72、74的整个长度或大致整个长度大致纵向地延伸，且大致平行于第一细长件80a。第二细长件80b优选地经由在其间延伸的横向件80c连接至第一细长件80a。L形布局还包括第三细长件80d，该细长件80d沿托盘72、74的长度的一部分大致纵向地延伸，且大致平行于第二细长件80b。第三细长件80d优选地经由在其间延伸的第二横向件80e连接至第二细长件80b。如图2A所示，布局还包括既沿第二和第三细长件80b、80d的长度又在第二细长件80b和横向件80c、80e之间的交叉点的连接点(junction)80f。优选地，细长件80a、80b、80d以及横向件80c、80e在完整的头盔主体10中至少部分限定开口60。
在一实施例中，增强件88在第三细长件80d和第二细长件80b之间延伸(见图3)。增强件88优选地定位在最接近L形布局的前端的位置。在图示实施例中，增强件88具有颠倒的Y形形状。然而，增强件88也可具有其它适当的形状。有利地，增强件88为右侧和左侧框架82、84提供额外的硬度。优选地，增强件88由轻且硬的材料制成，诸如硬塑料。在一实施例中，增强件88经由连接点80f紧固至右侧和左侧框架82、84，以下将进一步描述。在另一实施例中，其它适当的构件也可用于将增强件88紧固至右侧和左侧框架，诸如粘合。然而，增强件88是可选的，并且在其他实施例中的增强结构可在不使用该增强件88的情况下被构成，如图4A-4C所示。
在图2A中示出的一实施例中，细长件80a、80b、80d以及横向件80c、80e优选地由单向线性材料制成，该单向线性材料可以是单个连续的细丝。例如，线性材料可被成形以限定细长件80a、80b、80c以及横向件80c、80e。在一实施例中，线性材料被弯曲或扭曲以形成所述构件80a-80e。另外，线性材料也可被弯曲或扭曲以形成连接点80f。例如，线性材料自身也可打环圈结以形成连接点80f。然而，在其它实施例中，增强结构80可由互相重叠的多个单独的区组成。例如，增强结构80可由许多单向线性材料制成的线圈组成，其中线圈互相重叠以限定增强结构80的布局，如图4C所示并在以下作进一步讨论。
在图示实施例中，增强结构80还包括如图2A所示的顶部框架86，尽管在前文中提出了该顶部框架，但是该顶部框架是可选的。顶部框架86优选地具有细长的形状并包括第一细长件86a和第二细长件86b。两个细长件86a和86b都大致纵向地延伸且经由大致的横向件86c互相连接。在图示实施例中，顶部框架86具有大致椭圆形的形状。然而，顶部框架也可具有其他适当的诸如长方形的形状。顶部框架86还优选地限定了沿细长件86a、86b的至少一个连接点86f。在图示实施例中，顶部框架86限定了4个连接点86f，两个沿第一细长件86a且两个沿第二细长件86b。然而，顶部框架86可具有适当数量的连接点86f。
在一实施例中，右侧和左侧框架82、84经由连接点80f、86f连接至顶部框架86。例如，在一实施例中的在右侧框架82的第二细长件80b上的连接点80f可被连接至顶部框架86的第一细长件86a上的连接点86f。另外，在一实施例中的在右侧框架82的第三细长件80d上的连接点80f可被连接至顶部框架86的第二细长件86b上的一个连接点86f。同样地，在一实施例中的在左侧框架84的第二细长件80b上的连接点80f可被连接至顶部框架86的第二细长件86b上的连接点86f。另外，在一实施例中的在左侧框架84的第三细长件80d上的连接点80f可被连接至顶部框架86的第一细长件86a上的连接点86f。然而，可使用任何适当的连接点80f、86f的组合将右侧和左侧框架82、84紧固至顶部框架86。例如，在另一实施例中，可经由连接点80f、86f将顶部框架86紧固至右侧和左侧框架82、84的第二细长件80d。
连接点80f、86f可与紧固件连接。例如，连接点80f、86f可通过铆钉紧固在一起，比如图2B中所示的接合铆钉(snap rivet)90。然而，也可以使用其它种类的铆钉和其他种类的紧固件，诸如螺丝钉、夹具、销、钉子以及其它相似的件。优选地，紧固件由刚性的且轻质材料制成。在一实施例中，紧固件由诸如聚乙烯的硬塑料制成。在另一实施例中，可经由粘合剂将连接点80f、86f紧固在一起。一旦(连接点被)紧固在一起，右侧框架82、左侧框架84和顶部框架86限定了组合结构增强80。
图3说明了部分形成的头盔主体10。特别地，图3示出了右侧和左侧框架82、84的右和左底部泡沫部分40。在图示实施例中，头盔主体10是围绕右侧和左侧框架82、84的底部以及围绕右侧和左侧托盘72、74注模的。泡沫的成型工艺可以是在现有技术中已知的任何工艺。将参照附图6A-7B在以下对一个适当工艺作进一步描述，该工艺是图示说明的用于在右和左侧框架82、84的周围形成泡沫部分的成型的实施例的工艺。优选地，在右侧和左侧框架82、84的剩余物仍暴露的时候，第一细长件80a，和连接第一和第二细长件80a、80b的横向件80c的至少一部分被插入模压(insertmolded)至该底部泡沫部分中。在此使用的，“插入模压”是指将增强结构80的至少一部分嵌入到泡沫中，这样泡沫可遮盖住结构80的该部分。在另一实施例中，右侧和左侧框架82、84的不同的部分可被插入模压或嵌入在泡沫部分中。例如，在一实施例中的所述的第一和第二细长件80a、80b和横向件80c可被全部嵌入或大致上全部嵌入在底部泡沫部分之中。在一实施例中，部分形成的头盔主体10的右和左侧从模处被除去，这样允许底部部分变硬。在另一实施例中，底部被允许全部变硬。然后部分形成的头盔主体10可被插入至另一模中，并且重新开始注模以形成头盔主体10的剩余部分。例如，泡沫可被成型至右侧和左侧框架82、84的暴露的部分上以形成完整的如图1A-1E所示的头盔主体10的顶部区50。
在一实施例中，底部泡沫部分形成头盔主体10的底部区40并与随后形成的顶部区50至少一部分经由增强结构80互相连接。在另一实施例中，右侧和左侧82、84的底部泡沫部分的组合和暴露部分被插入模压至限定完整的头盔主体10的顶部区50的泡沫部分中。因此，在优选实施例中的头盔主体10包括多种泡沫部分，该多种泡沫部分形成为以连续工艺步骤成型的整体结构的单独层，以形成所述整体结构。有利地，右侧和左侧框架82、84一起接合并紧固到不同的泡沫部分。
尽管上述的成型工艺包括首先使头盔主体10的底部40成型，然后使头盔主体10的顶部50成型，其它适当的顺序也可用于使头盔主体10成型。例如，在一实施例中，当使右侧和左侧框架82、84被暴露时，泡沫可在右侧和左侧框架82、84的顶部周围被注模成型。然后，具有不同密度的泡沫可在所述右和左框架82、84的暴露的底部，以及在框架82、84的顶部周围成型的先前形成的泡沫部分的周围被注模成型。
在优选实施例中，用于形成主体10的底部区40的泡沫与用于形成顶部区50的泡沫相比具有不同的密度。在一实施例中，用于形成底部区40的泡沫具有高于形成顶部区50的泡沫的密度。在又一实施例中，底部区40可被形成有不同密度的多个泡沫区。例如，在一实施例中的框架82、84的第一部分可被插入模压至具有第一密度的第一泡沫区中。相似的，框架82、84的第二部分可被插入模压至具有第二密度的第二泡沫区中。另外，框架82、84的第三部分可被插入模压至具有第三密度的第三泡沫区中。第一、第二、以及第三泡沫区可然后经由框架82、84而互相连接或经过在框架82、84和第一、第二和第三泡沫区中的至少一个泡沫区的周围注模成型的随后的泡沫区而互相连接。相同地，顶部区50可被形成有不同密度的多个泡沫区。因此，头盔主体10的不同部分可被构成为具有经过挑选的泡沫密度。有利地，头盔主体10的特定区的泡沫密度可被最优化以降低重量并被设置成整体组合结构。
在一实施例中，低密度泡沫首先在框架82、84的一部分的周围被注模成型，且然后高密度泡沫在框架82、84的另一部分的周围被注模成型。在另一实施例中，高密度泡沫区首先在框架82、84的一部分的周围被注模成型，且然后低密度泡沫在框架82、84的另一部分的周围被注模成型。该工艺可被一直重复直到完全形成头盔主体10为止。
如上所述，且如图4A所示，在一实施例中，线性材料81的结构可在没有增强件88的情况下被形成。在图示实施例中，线性材料81的结构包括至少一个线性材料线圈83。优选地，线圈83在结构81的特定位置上被安置，该特定位置是具有第一密度的的第一泡沫部分和具有第二密度的第二泡沫部分相遇的位置，第二密度与第一密度不同。因此，线圈83优选地沿泡沫密度边界(“border”)被定位。有利地，线圈83加强了线性材料81的结构与完整的头盔主体10中的泡沫部分之间的接合。
图4B说明了在没有增强件88的情况下，具有线性材料的框架82’的增强结构80的另一实施例。在图示实施例中，框架82’相应于头盔主体的右侧框架，并由单向连续的细丝限定。在图示实施例中，头盔主体在中间的制造步骤中，该步骤是底部泡沫部分40被成型至框架82’上，将在以下作进一步讨论。左侧框架优选地是框架82’的镜像因此未示出。
如上所述，头盔主体80的框架82’可由连续单向的细丝制成。在另一实施例中，如图4C所示，框架82”可由线性材料的多个线圈82a’组成，其中每个线圈82a’被连接至至少一个其它的线圈82a’，这样线性材料的线圈82a’互相重叠。在优选实施例中，线圈82a’的重叠的长度在大约3cm至大约4cm之间。然而，线圈82a’可重叠更长或更短的距离。
图5A-5B图示示出了模200，该模200用于形成线性材料81的结构。在图示实施例中，模200用于形成适合于头盔主体的右侧增强构架82’、82”。然而，相似结构的模可被用于形成头盔主体的左侧增强框架。
模200包括顶部210和底部250。顶部210限定外框架表面220和在外框架表面220对侧的内框架表面(未显示)。顶部210还具有外缘230。
底部250限定内框架表面260，该内框架表面260包括形成在其上的多个凹槽270。凹槽270被表现以设置成理想的L’形布局，该L’形布局优选地相应于线性材料的框架82’的L形布局。然而，本领域的技术人员将意识到凹槽270可被表现以设置成任何理想的布局，诸如右侧框架82以及上述的左侧框架84的L形布局。底部250也包括外缘280。模200的顶部和底部210、250优选地沿其缘部230、280互相接合以形成封闭模。
在一实施例中，连续的线性材料优选地被安置在底部250的凹槽270中并缠绕在交叉凹槽270之间的连接点周围，以便于限定理想的L形布局。在一实施例中，在凹槽270之间的连接点J插入销，并将线性材料缠绕在销的周围以辅助沿凹槽270布置线性材料。一旦获得理想的L形布局，并使框架82’硬化，所述销可被除去。该工艺可用于形成例如如图4B所示的框架82’。
在另一实施例中，线性材料的离散的线圈可沿凹槽270被安置从而限定理想的L形布局。例如，线性材料的线圈可沿限定L形布局的一个区272的一组凹槽270布置。线性材料的另一线圈可沿限定L形布局的另一区274的一组凹槽270布置。优选地，线性材料的线圈布置在凹槽270之中因此每个线圈的至少一部分与另一线圈的部分相重叠。在优选实施例中，所述线性材料的线圈重叠在大约3cm和大约4cm之间。然而，在另一实施例中，线性材料的线圈可重叠少于3cm，或大于4cm。该工艺可被用于形成例如如图4C所示的框架82”。
当线性材料被布置在凹槽270、250之间后，顶部210被接合至模200的底部250。然后凹槽270内的线性材料可被硬化以提供具有刚性或大致刚性的框架82、82’、82”。例如，线性材料与凹槽一起可被加热以使线性材料硬化成刚性或大致刚性的结构。
图6A-6B示出了模300的一实施例，用于在线性材料81的结构或框架82、82’、82”的周围形成泡沫区。特别地，模300被设定为规定的尺寸以在线性材料81的结构周围形成底部泡沫部分40。
模300优选地包括底部310和顶部340。底部310关于Y轴对称，该Y轴将底部310分至两个相同的等分中，且包括用于将底部310紧固至顶部340的紧固件312。优选地，底部310的每个半分包括凹表面C，凹槽320形成在其中。凹槽320形成L”形布局，该L”布局等于线性材料81的结构的L形布局或增强框架82、82’、82”、84。底部310的每个半边还包括形成在相邻的凹槽320的L”形布局的凹陷部分330。凹陷部分330优选地相对于凹陷表面C凹进。
模300的顶部340同样的关于将顶部340分成相同的等分的Z轴对称，并包括紧固件342，该紧固件342被设定为规定的尺寸以接合底部310的紧固件312，从而形成组合的模300。顶部340优选地包括凸表面350，该凸表面的轮廓相应于通过凹表面C限定的轮廓。顶部340还包括突出360，该突出从凸表面350的轮廓伸出。
一旦线性材料81的结构通过使用模200而成型，结构81处于模300的底部310的凹槽320中。由于凹槽320的布局L”等于或大致等于结构81的L形布局，所以结构81很容易地安装在凹槽320之中。优选地，结构81安装在凹槽320的L”形布局之中，但是结构81的一部分没有被安置在凹槽320内，而是在凹陷部分330之上延伸，如图7A所示。
顶部340接合至底部310。在一实施例中，顶部340的凸表面350接触底部310的凹表面C，以保持结构81的位置以及抑制其从凹槽320的L”形布局处撤回。然后理想密度的泡沫被注射至凹陷部分330中从而形成头盔主体10的底部40。如图7B所示，底部40在结构81的暴露的部分周围形成，该结构81的暴露的部分在凹陷部分330之上延伸。
然后框架82、82’、82”的组合和底部40可从模300处被撤回并转移至另一模(未显示)以形成头盔主体10的顶部50。该模具有与模300相似的结构，并包括凹陷部分，结构81的暴露的部分可位于该凹陷部分上方，因此泡沫可在结构的暴露的部分的周围相似的被注模成型。
图8A-H说明了增强结构80’的另一实施例。如图8A所示，增强结构80’包括柔性线性材料81的结构，如上所述，该结构在底部泡沫区40的周围成型。在图示实施例中，底部泡沫区40包括高密度泡沫。然而，在其它实施例中，底部泡沫区40可包括较低密度的泡沫。在图示实施例中，增强结构80’用于头盔主体10的左侧框架84。然而，如上所述，用于右侧框架82的增强结构80’可被作为图8A中的图示结构的镜像。因此，用于右侧框架的增强结构80’未显示。
继续参照附图8A，增强结构80’还包括壳或面板400，该壳或面板400连接至泡沫部分40。在图示实施例中，前壳410在前端12被连接至底部泡沫部分40的表面，这样在前壳的另一部分空闲时，前壳410的至少一部分与底部泡沫部分40相接触。在一实施例中，大约1/2前壳410被结合至底部泡沫部分40的表面处，并且大约1/2前壳410没有被接合(例如，暴露)。相同地，后壳430在后端14处被连接至底部泡沫部分40的表面，这样在壳430的另一部分空闲时，后壳430的至少一部分与底部泡沫部分40的表面相连接。在一实施例中，大约1/2后壳430被结合至底部泡沫部分40的表面，且大约1/2后壳430没有被结合(例如暴露)。尽管图示的实施例包括前壳和后壳410、430的2个壳，本领域的技术人员将意识到增强结构80’可包括更多或更少的壳。
在图示的实施例中，壳410、430被连接至底部泡沫部分40的内表面40a，一旦头盔主体10完成，该表面为面对使用者头部的一般的凹表面。然而，在另一实施例中，壳410、430可被连接至头盔主体10的底部泡沫部分40的外表面处。
如图8A-8B所示，前壳410优选地具有允许前壳410被结合至头盔主体10的其它区的轮廓412。例如，图8C-8D示出了前壳410连接至完整的头盔主体10的不同区。在图示的实施例中，前壳410被结合至优选地包括具有第一密度的泡沫的底部泡沫区40，并结合至优选地具有第二密度的泡沫的顶部泡沫区50。因此，前壳410在具有不同密度的头盔主体10的不同区之间被桥接，并给头盔主体10提供进一步的支撑。另外，前壳410的轮廓412优选地在头盔主体10中帮助限定至少一些通风口60。
相同地，如图8A-8B所示，后壳430优选地具有允许后壳430被结合至头盔主体10的其它区的轮廓432。例如，如图8E-8F示出了后壳430连接至完整的头盔主体10的不同区。特别地，图8E-8F示出了后壳430结合至底部泡沫区40和顶部泡沫区50。如上所述，头盔主体10的底部和顶部泡沫区40、50具有不同的密度。因此，后壳430给头盔主体10提供额外的支撑，并在具有不同密度的不同区之间起桥接作用。另外，后壳430优选地帮助限定至少一个通风口60。
在图示的实施例中，前、后壳410、430具有预定轮廓412、432，该预定轮廓412、432与壳410、430将连接到的不同泡沫区40、50的形状相对应。然而，在另一实施例中，壳410、430可为具有一般平面形状的柔性面板从而可被弯曲以符合不同的泡沫区40、50的形状。
在一实施例中，壳410、430可插入模压至具有第一密度的底部泡沫部分40中，使用如上所述的用于插入模压线性材料的结构的相似工艺，以获得如图8A所示的组合。然后该组合可被插入模压至诸如顶部泡沫部分50的第二泡沫部分中，该第二泡沫部分具有不同于第一密度的第二密度。因此，获得了如图8D-8F所示的完整的头盔主体10。
在另一实施例中，在诸如底部和顶部泡沫部分40、50的不同的泡沫区在线性材料81的周围插入模压后，壳410、430可被连接至头盔主体10处。例如，一旦形成了完整的头盔主体10，壳410、430可被施加至主体10，因此壳410、430桥接穿过并连接具有不同密度的不同泡沫区40、50。然后完整的头盔主体10的组合可被加热以将壳410、430结合至泡沫区40、50。在一实施例中，壳体410、430经由粘合剂或由加热被激活的壳410、430的表面上的墨结合至泡沫部分40、50。在另一实施例中，粘合剂可被施加至泡沫部分40的表面40a，且壳410、430施加至所述表面40a。然而，用于将壳410、430结合至泡沫部分40、50的其它的适当的方法可被使用。例如，注射成型工艺可改变壳410、430的表面，允许其结合至泡沫部分40、50。
在一实施例中，壳410、430可包括聚碳酸酯材料，该聚碳酸酯材料在泡沫成型工艺期间设定的能经受住通常表现出的温度。在另一实施例中，壳410、430可包括聚氯乙烯(PVC)材料、或聚对苯二亚甲酸丙二醇酯(PETG)材料。然而，也可使用其它具有理想的强度、刚度和重量的适当的材料，包括其它的塑料材料。
在图8A-8F说明的实施例中，壳400在用于线性材料81的结构外，还用于形成增强结构80’。在另一实施例中，如图9所示，增强结构80’只包括壳400，而不包括线性材料81的结构。在图示实施例中，前壳和后壳410、430被连接至底部泡沫部分40以形成中间组合，该底部泡沫部分40具有第一密度。如上所述，该中间组合可然后被插入模压至具有第二密度的另一泡沫区中，第二密度与第一密度不同。
在一实施中，如图1B所示，外壳500优选地覆盖主体10的外表面的至少一部分，并且因此限定头盔100的外表面的至少一部分。在一实施例中，壳连续覆盖主体10的外表面。壳可为主体10提供保护并提高头盔100的总体形象。另外，壳还可提供能量吸收功能。此外，壳可具有象头盔主体10的外部框架一样的功能。在一实施例中，壳可以是相对薄的塑料材料层。另外壳的平均厚度可以理想地大致小于主体10的平均厚度。在一实施例中，在前一工艺步骤中形成壳之后，壳可被注模成型至头盔主体10上。
尽管本发明已在前后文的优选实施例和例证中被公开，但本领域的技术人员将理解本发明在指定公开的实施例之外还将扩充至其它实施例和、或本发明的使用以及显而易见的修改和其同等的情况。具体而言，当现有的头盔在前后文的具体的优选实施例中被描述时，技术人员将意识到、考虑到本公开的某些的优点、特征、和头盔的方方面面可以通过多种的、其它的、其中一些已经在上述被提及的申请而实现。另外，可预期的是本发明描述的多方面和特征可被分开实行、组合在一起、或互相替代，并且特征和方面的多种组合和替代组合将仍然落入本发明的范围之内。另外，可预期的是头盔构成中的步骤的顺序是多变的且仍然落入本发明的范围之内。例如，头盔主体的不同区可以以任何理想的顺序形成，例如首先形成头盔的顶部区，然后再形成头盔的底部区。因此，可确定的是在此公开的本发明的范围不应受到上述的具体公开的实施例的限制，而应该通过对权利要求的仔细的阅读来决定。
权利要求
1.一种自行车头盔，包括主体，所述主体具有凹陷内表面，该凹陷内表面被构造成适合使用者的头部，所述主体具有第一区和第二区，所述第一区具有第一材料密度，所述第二区具有不同于所述第一材料密度的第二材料密度；以及增强结构，所述增强结构被设置在主体中，其中所述增强结构接合所述主体的所述第一和第二区。
2.一种自行车头盔，包括主体，所述主体具有凹陷内表面，该凹陷内表面被构造成适合使用者的头部，所述主体具有多个区，所述多个区中的第一区的第一材料密度不同于所述多个区中的第二区的第二材料密度；以及增强结构，所述增强结构的至少一部分被嵌入到所述主体中，其中所述增强结构至少延伸通过至少两个相邻的区，使得所述区通过所述增强结构至少部分地相互连接。
3.根据权利要求1、2以及12-16中的任一项所述的头盔，其中所述增强结构包括连续的单向细丝。
4.根据权利要求1-3以及12-16中的任一项所述的头盔，其中所述第一材料密度在98克/升和112克/升之间。
5.根据权利要求1-4以及12-16中的任一项所述的头盔，其中所述第一材料密度是104克/升。
6.根据权利要求1-5以及12-16中的任一项所述的头盔，其中所述第二材料密度在60克/升和98克/升之间。
7.根据权利要求1-6以及12-16中的任一项所述的头盔，其中所述第二材料密度是72克/升。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的头盔，其中所述增强结构还包括连接至所述主体的所述第一和第二区的至少一个壳。
9.根据权利要求1-8以及12-16中的任一项所述的头盔，还包括限定在所述主体之中的至少一个通风口，所述通风口被构造成允许空气通过其流通至使用者的头部上，所述增强结构至少部分限定所述通风口。
10.根据权利要求1-9以及12-16中的任一项所述的头盔，其中所述主体的至少一个区包括膨胀泡沫材料。
11.根据权利要求1-10以及12-16中的任一项所述的头盔，还包括外壳，所述外壳设置在所述主体的外表面的至少一部分之上。
12.一种自行车头盔，包括主体，所述主体具有第一区和第二区，所述第一区具有第一材料密度，所述第二区具有不同于所述第一材料密度的第二材料密度；以及增强结构，所述增强结构包括连接至所述第一和第二区的至少一个壳，其中，所述增强结构延伸横过所述区，使得所述区通过所述增强结构至少部分地互相连接。
13.根据权利要求12所述的头盔，其中所述壳被连接至所述第一和第二区的内表面，在头盔被戴上时，所述内表面至少部分地面向使用者的头部。
14.根据权利要求12所述的头盔，其中所述增强结构还包括嵌入在所述主体中的线性材料的结构。
15.根据权利要求14所述的头盔，其中线性材料的所述结构由材料的多个线圈限定，其中所述线圈中的一个与所述线圈中的另一个至少部分地重叠以形成所述结构。
16.根据权利要求15所述的头盔，其中所述线圈重叠3cm至4cm之间。
17.一种制造自行车头盔的方法，包括形成具有第一材料密度的第一主体区，所述第一主体区与增强结构的至少一部分相接合；以及形成具有与所述第一材料密度不同的第二材料密度的第二主体区，所述第二主体区与所述第一主体区和增强结构的至少一部分相接合，所述增强结构使所述第一和第二主体区互相连接。
18.根据权利要求17所述的方法，其中形成所述第一和第二主体区包括在所述增强结构的周围形成泡沫材料。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述泡沫材料是在所述增强结构周围注模成型的。
20.根据权利要求17所述的方法，其中将所述第一和第二主体区接合至所述增强结构包括将壳连接至所述第一和第二主体区的内表面，所述壳延伸横过第一主体区和第二主体区之间的连接点。
21.根据权利要求17所述的方法，其中形成所述第一和第二主体区包括在所述第一和第二主体区中的至少一个上形成至少一个通风口，所述增强结构至少部分地限定所述通风口。
22.根据权利要求17所述的方法，还包括将外壳连接至所述第一和第二主体区中的至少一个的外表面的至少一部分。
全文摘要
一种自行车头盔，包括主体，该主体具有被构造成适合使用者的头部的凹陷内表面，主体包括具有第一密度的第一区和具有与第一密度不同的第二密度的第二区。在主体中设置增强结构，其中增强结构接合主体的第一和第二区。
文档编号A42B3/06GK101073448SQ20071010495
公开日2007年11月21日 申请日期2007年5月17日 优先权日2006年5月19日
发明者克里斯托弗·布勒克 申请人:特种自行车配件公司