具有集成电子器件和头盔面罩控件的头盔的制作方法

本申请要求2014年7月31日提交的标题为“Helmet Visor With Integrated Electronic Controls”(具有集成电子控件的头盔面罩)的美国临时专利申请62/031,536的权益，该美国临时专利申请的完整公开内容以引用方式并入本文。

技术领域

本公开涉及一种包括集成电子器件和头盔面罩控件的头盔，其中，集成电子器件可设置在头盔本体上或头盔本体内，而所述电子器件的集成控件可设置在头盔面罩内或放置在头盔面罩上。凡是在使用传统头盔的场合，都可使用包括集成电子器件和头盔面罩控件的头盔，而具有如本文所述的额外有益效果。

背景技术：

防护头具以及头盔已经在多种多样应用中并跨多个行业使用，包括在体育运动、田径运动、建筑、采矿、军事防御以及其他领域中使用，以防损伤使用者的头部和脑部。使用防止坚硬物体或尖锐物体直接接触使用者头部的头盔，可避免或减轻使用者受到的损伤。使用吸收、分散或以其他方式管理冲击能量的头盔，同样可避免或减轻使用者受到的损伤。

技术实现要素：

本领域需要对具有集成电子器件和这种集成电子器件的控件的头盔作出改进。因此，本发明在一个方面公开了一种头盔，该头盔可以包括：头盔本体，该头盔本体包括吸能层和外壳，外壳设置在吸能层上方并联接到吸能层；电子装置，该电子装置与头盔本体集成；第一电触点，该第一电触点在外壳的外部形成，并适于与电子装置电气连通；头盔面罩，该头盔面罩利用至少一个面罩臂联接到头盔本体，并包括集成在面罩内的控件；以及第二电触点，该第二电触点在所述至少一个面罩臂的内表面处形成，并适于与集成在面罩内的控件电气连通，该第二电触点适于在第一电触点与第二电触点之间的界面处可配合地与第一电触点耦接，使得电子装置和集成在面罩内的控件适于通过所述界面彼此电接触。

具体实施例可包括下列各项中的一者或多者。头盔面罩可以以可脱开的方式联接到头盔本体。集成在头盔面罩内的控件可被成型为多个按钮。所述多个按钮可包括一体护盖，该一体护盖适于防止碎屑污染所述多个按钮。所述控件可设置在头盔面罩下侧上处于头盔视场内的位置处，使得头盔的使用者戴上头盔后，所述控件能被头盔的使用者看见。与头盔本体集成的电子装置可包括视频记录装置，该视频记录装置具有设置在外壳上方的镜头。所述至少一个面罩臂可包括第一面罩臂和与第一面罩臂相对的第二面罩臂，第一面罩臂和第二面罩臂适于在头盔面孔的上拐角附近联接到头盔本体。

本发明在另一方面公开了一种头盔，该头盔可以包括：头盔本体；电子装置，该电子装置与头盔本体集成；第一电触点，该第一电触点在外壳的外部形成，并适于与电子装置电气连通；头盔面罩，该头盔面罩利用至少一个面罩臂联接到头盔本体，并包括集成在面罩内的控件；以及第二电触点，该第二电触点在所述至少一个面罩臂的内表面处形成，并适于可配合地与第一电触点耦接，使得电子装置和集成在面罩内的控件适于彼此电接触。

具体实施例可包括下列各项中的一者或多者。头盔面罩可以以可脱开的方式联接到头盔本体。集成在头盔面罩内的控件可被成型为多个按钮。所述控件可设置在头盔面罩下侧上处于头盔视场内的位置处，使得头盔的使用者戴上头盔后，所述控件能被头盔的使用者看见。与头盔本体集成的电子装置可包括视频记录装置，该视频记录装置具有设置在外壳上方的镜头。所述至少一个面罩臂可包括第一面罩臂和与第一面罩臂相对的第二面罩臂，第一面罩臂和第二面罩臂适于在头盔面孔的上拐角附近联接到头盔本体。

根据另一方面，公开了一种头盔，该头盔可以包括：头盔本体；电子装置，该电子装置与头盔本体集成；第一电触点，该第一电触点在外壳的外部形成；头盔面罩，该头盔面罩联接到头盔本体，并包括集成在面罩内的控件；以及第二电触点，该第二电触点在面罩上形成，并适于可配合地与第一电触点耦接。

具体实施例可包括下列各项中的一者或多者。头盔面罩可以以可脱开的方式联接到头盔本体。集成在头盔面罩内的控件可被成型为多个按钮。所述多个按钮可包括一体护盖，该一体护盖适于防止碎屑污染所述多个按钮。所述控件可设置在头盔面罩下侧上处于头盔视场内的位置处，使得头盔的使用者戴上头盔后，所述控件能被头盔的使用者看见。与头盔本体集成的电子装置可包括视频记录装置，该视频记录装置具有设置在外壳上方的镜头。所述至少一个面罩臂可包括第一面罩臂和与第一面罩臂相对的第二面罩臂，第一面罩臂和第二面罩臂适于在头盔面孔的上拐角附近联接到头盔本体。

附图说明

图1示出了包括集成电子器件和头盔面罩控件的头盔的透视图。

图2示出了包括集成面罩控件的头盔面罩的下侧的透视图。

图3A和图3B示出了头盔本体与头盔面罩之间的界面的细节。

具体实施方式

本公开、其各方面以及具体实施并不受限于本文所公开的具体头盔或材料类型或者其他系统部件示例或者方法。可设想出许多本领域已知的与头盔制造相符的附加部件、制造和组装工序，以与本公开的特定具体实施一起使用。因此，例如，尽管已公开了特定具体实施，但是此类具体实施和实施部件可包括与预期操作一致的本领域已知的用于此类系统和实施部件的任何部件、型号、类型、材料、版本、数量和/或类似元素。

词语“示例性”、“示例”或它们的各种形式在本文用于表示充当例子、实例或举例说明。本文描述为“示例性”或“示例”的任何方面或设计未必被解释为是优选的或优于其他方面或设计。此外，提供例子仅是出于清楚和理解的目的，并非意在以任何方式限制或约束本公开的公开主题或相关部分。应当理解，本可呈现具有不同范围的大量附加或替代的例子，但出于简洁目的而省略了。

尽管本公开包括了多种不同形式的多个实施例，但是在附图中示出并将在本文中详细描述的是具体实施例，应当理解，本公开应视为是对所公开方法和系统的原理的举例说明，而非意图将所公开概念的广泛内容限定于所示的实施例。

本发明公开了用于提供防护头盔的装置、设备、系统和方法，所述防护头盔可包括外壳和内部吸能层(诸如泡沫)。防护头盔可以是用于山地自行车运动的自行车头盔，用于摩托车越野赛、动力户外、其他运动的头盔，还可以是在使用具有面罩的防护帽盔或头盔的其他行业中供个人诸如建筑工人、士兵、消防员和飞行员使用的头盔。以上列出的运动、职业或活动中每一者都可使用包括采用抗单次冲击或多次冲击设计的防护材料基部的头盔，这种基部还可以在头盔内侧的至少一部分上包括舒适垫料或支撑材料。

一般来讲，防护头盔，诸如上面所列出的防护头盔，可包括外壳和内部能量吸收材料。为了方便起见，通常可将防护头盔分为内部成型头盔或硬壳头盔。内部成型的头盔可包括一层或不止一层，包括薄外壳、吸能层或抗冲击衬里、以及舒适衬里或贴合衬里。硬壳头盔可包括硬外壳、抗冲击衬里和舒适衬里。硬外壳可通过注塑成型来形成，并可包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料或其他类似的或适当的材料。硬壳头盔的外壳通常制作得足够硬，以抵抗冲击和穿刺，并达到相关的安全测试标准，同时又足够灵活以便在受到冲击的期间产生轻微变形，通过变形来吸收能量，从而有助于能源管理。硬壳头盔可用作斗式滑冰头盔、摩托车头盔、冰雪和水上运动头盔、橄榄球头盔、棒球击球员头盔、接球手头盔、冰球运动头盔、并且可用于BMX骑行竞赛。虽然本公开提出的各个方面和具体实施都着眼于包括硬壳头盔的实施例，但本公开也涉及并适用于内部成型头盔和其他头盔。

图1示出了头盔10，该头盔可包括动力户外活动(诸如轻型摩托车骑行或摩托车越野赛)通常所穿戴类型的硬壳头盔。头盔10可包括头盔本体12，即头盔的主要部分(不包括带子、面罩或其他子部件)。头盔本体12可包括外壳14与吸能层或抗冲击衬里16，所述吸能层或抗冲击衬里联接到外壳14并容纳在该外壳内。外壳14可设置在吸能层16上方并联接到该吸能层。外壳14可以是由塑料(诸如ABS或其他类似材料)制成的硬壳，以及由玻璃纤维、碳纤维或其他合适材料制成的硬壳。外壳14可通过注模工艺或允许外壳14模制、铸造或成型的其他合适工艺来形成。吸能层16可包含泡沫或其他材料，诸如发泡聚丙烯(EPP)、发泡聚苯乙烯(EPS)、发泡聚氨酯(EPU)或发泡聚烯烃(EPO)，这些材料将在冲击期间吸收并管理能量，以便管理施加到使用者头部的能量并且/或者在冲击期间保护使用者的头部。

一个或多个电子装置20可与头盔本体12集成。电子装置20可包括相机、摄像机、全景相机即360度相机、视频记录装置、音频装置、MP3装置、收音机、无线对讲机、其他音频或视频记录或显示装置，或者用于向远离头盔10或与该头盔分离的接收装置(诸如蜂窝电话或便携式手持通信装置)发射信号的一个或多个发射器。电子装置20可被成型为部分地容纳在头盔本体12内的电子装置20a，使得电子装置20a的一部分暴露在头盔外部，诸如暴露在该头盔的外壳14的上方或外部。作为一个非限制性例子，电子装置20a可以是定位在头盔10的顶部的全景360度相机，其中一个或多个镜头定位在外壳14的顶部或顶部附近，以便记录视频(诸如比赛或骑乘体验的视频)。在具体实施例中，电子装置20还可被成型为完全地容纳在头盔本体12内的电子装置20b，使得电子装置20b的任何一部分都不暴露在头盔外部。作为一个非限制性例子，电子装置20a可以是音频装置或MP3播放器，所述音频装置或MP3播放器具有向穿戴头盔的使用者发射音频信号的扬声器，或者用于从或向远离该头盔的电子装置诸如便携式手持电子装置(诸如智能电话)或其他装置、自助服务终端或沿路线定位的机器发射信号的电子部件。

电子装置20可以电耦接到头盔电触点即第一电触点26(如图3B所示)，该第一电触点在外壳14的外部形成，并适于与电子装置20电气连通。“电耦接”包括导电耦接，并适于指有或没有电流流过导体的电耦接。例如，电子装置20可与头盔电触点26耦接或发生物理接触，而不携载电流、也不带电荷。电子装置20可适于通过与头盔电触点26直接物理接触或通过与头盔电触点26间接接触而电耦接到头盔电触点26，所述间接接触诸如是通过与一个或多个中间结构(诸如布线28)直接物理接触，所述中间结构又能与头盔电触点26直接物理接触。布线28可由任何导电材料形成，所述导电材料包括可携载、传导或者传输电流或信号的金属，诸如铜。如果存在布线28，则其可整体地成型为头盔本体的一部分，或可设置在头盔本体12内，诸如位于头盔本体12的一个或多个层之间，以便处于视野之外并得到保护以防损坏和磨损。

头盔10还可包括面罩或称头盔面罩30，该头盔面罩可利用至少一个面罩臂32联接或以可脱开的方式联接到头盔本体12。所述至少一个面罩臂可包括任意数量的臂，在一些实施例中，将包括第一面罩臂即右面罩臂32a和与第一面罩臂32a相对的第二面罩臂即左面罩臂32b。第一面罩臂32a和第二面罩臂32b可适于通过头盔电触点26在头盔面孔36的上拐角34附近联接到头盔本体12。

头盔面罩30可包括集成在面罩30内的控件或称电子装置控件40。控件40可以电耦接到、或适于电耦接到头盔10内的一个或多个电子装置20。因此，控件的数量和类型可基于与头盔10集成或一同使用的电子装置20的类型、以及具有特定电子装置20的头盔10的预期应用或用途而变化。在某些情况下，控件40可被成型为多个按钮42，这些按钮可包括记录选项44、快进或跳过选项46、播放/暂停选项48、倒回或跳过选项50，有线停止、发射或接收选项52，以及无线发射或接收选项54，如图2的非限制性例子所示。

图2还示出了控件40或多个按钮42可定位或设置在面罩30上的任何方便位置处，诸如头盔面罩30的下侧60处或该下侧上处于头盔10的视场(FOV)62内的位置处，使得头盔的使用者戴上头盔10后，控件40能被头盔的使用者看见。在某些情况下，控件40将位于面罩30的下侧60上，同时沿面罩30的前缘或称前沿64设置或定位。另外，控件40还可沿第一面罩臂32a、第二面罩臂32b和/或下侧60的其他部分设置或定位。在其他情况下，控件40可定位在面罩30的与面罩30的下侧60相对的上侧或表面66上。在一些别的情况下，控件40可定位在面罩30的侧部68上，诸如沿面罩臂32定位在垂直或基本垂直于面罩30的下侧60或上侧66的一个或多个表面上，其中基本垂直包括处于下侧60或上侧66的0至15度、0至30度或0至45度范围内的角度。

头盔10还可包括面罩电触点即第二电触点70，该第二电触点在所述至少一个面罩臂32的内表面即内侧面72处形成，并适于与集成在面罩30内的控件40电气连通。面罩电触点70可以适于在头盔电触点26与面罩电触点70之间的界面74处可配合地与头盔电触点27耦接，使得所述一个或多个电子装置20和集成在面罩30内的控件40可以或可适于通过界面74彼此电接触。包括头盔电触点26和面罩电触点70的界面74可通过直接接触(诸如物理接触)或通过经由布线和/或电连接器、导管或耦接装置76实现的间接接触(诸如通过经由布线28实现的间接物理接触或电接触)来耦接到控件40。

如果存在布线76，则其可整体地成型为面罩30的一部分，以便处于视野之外并得到保护以防损坏和磨损，这与设置在头盔本体12内或头盔本体的层与层之间的布线28类似。布线76可由任何导电材料形成，所述导电材料包括可携载、传导或者传输电流或信号的金属，诸如铜。布线76可设置在面罩的下侧60或沿面罩的所述下侧延伸，可设置在面罩的上侧66或沿面罩的所述上侧延伸，或者可嵌入面罩30内某一厚度。如果期望实现无线连接或无线通信，诸如在一个或多个电子装置20与便携式手持电子通信装置(诸如智能电话)之间实现无线通信，则布线76可允许支持无线传输的硬件和部件位于头盔本体12中，而不是位于面罩30中或面罩上。于是可通过一根或多根接线或者一个或多个连接器(诸如通过布线76和界面74)把信号或输入从面罩30传输到头盔本体12中。接着可从头盔本体12以无线方式传输信号，因此，无线通信硬件的尺寸、重量、体积以及功率或能量消耗要求无需存储在控件40所处的面罩30之中。所以，面罩30可与摩托车越野赛所用的头盔和其他头盔中的常规面罩类似，保持轻薄极简的设计，同时仍具有控件40的附加功能。

可实现将控件40的附加功能集成在面罩30内，其中控件40电耦接到面罩电触点70并适于与电子装置20电气连通。例如，控件40可与面罩电触点70耦接或发生物理接触，而不携载电流、也不带电荷。所述一个或多个电子装置20还可适于通过与面罩电触点70间接接触而电耦接到控件40，所述间接接触诸如是通过与一个或多个中间结构(诸如布线76)直接物理接触，所述中间结构又能与面罩电触点70和控件40直接物理接触。布线76可整体地成型为面罩30与面罩臂32的一部分(诸如位于面罩30的一个或多个层之间)，以便处于视野之外并得到保护以防损坏和磨损。布线76的一部分也在图2中示出。

因此，如本文示出和讨论的那样形成头盔10，相比常规的头盔来说具备多个优点。头盔10允许电子装置20紧凑地集成在头盔10内，从而通过经由界面74布置和互连控件40而易于使用，从而优化功能，并有利于制造和组装。更具体地讲，控件40被整体地成型为头盔面罩30的一部分，以允许穿戴并使用头盔10以及所述一个或多个电子装置20的使用者轻松地访问控件40，通过头盔电触点28与面罩电触点70之间的界面74实现电连接和电通信。所述一个或多个电子装置20可由来自面罩30上的控件40的输入控制；而且，电子装置20可通过有线耦合和/或无线耦合(诸如通过蓝牙或其他连接)来操作。电子装置20以及/或者向或从电子装置20传送、接收或发射信息的装置可包括一个或多个非附属的、单独的、非专门设计的或现成的独立产品，因为这些产品都与头盔10有关。

图1还包括剖切线2-2和剖切线3B-3B，用于指示头盔10中分别结合图2和图3B更详细地示出和讨论的多个部分。图2提供了图1所示剖切线2-2内指示的面罩30的一部分和控件40的放大视图(或称近距离视图)。图2示出了被成型为多个按钮42的控件40的非限制性例子，所述多个按钮诸如是可整体地成型为面罩30的一部分的视频记录按钮或音频控制按钮。作为一个非限制性例子，按钮42可由具有柔软的或可变形的质地的一体护盖或膜板43形成，使得控件40或按钮42可被压下或接通，从而允许激活电子装置20的基础功能或期望特征，诸如播放、暂停、前跳、快进、后跳、倒转、停止和记录。更具体地讲，如图2所示，控件40和所述多个按钮42可包括记录按钮44、快进或跳过按钮46、播放/暂停按钮48、倒回或跳过按钮50、有线发射按钮52和无线发射按钮54、以及停止按钮或任何其他期望的按钮。通过将所述多个按钮42成型为单张膜42的一部分，已集成在头盔10内的电子特征与电子部件(诸如控件40的电子部件和布线76)可借助下述手段来相对于环境受到保护：消除控件40或按钮42之间的间隙或空间，由此除去水、灰尘、泥浆或其他污染物可从中通过继而损害与控件40和按钮42相关联的电子特征与电子部件的入口点。

可将控件40和/或按钮42设置在面罩30的下侧或下表面60上，以方便使用者触及。还可将按钮42设置在面罩30的侧面上、面罩臂32上、面罩30的上侧66上、或者面罩30的任何合适的表面上。在一些实施例中，可将控件40或按钮42设置在不止一个上述表面上。通过把控件40或按钮42定位在面罩30的下侧60上以及FOV 62内，可提供让使用者能够看到控件40或按钮42的特定优点，从而使按下或激活期望的控件40或按钮42变得更容易。

另外，按钮42(诸如按钮44至54中的一个或多个)的次序或顺序不仅限于图2中呈现的次序。事实上，在一些实施例中，不是将控件40或按钮42的功能恒定或固定地分配给在预先确定的物理位置处的特定的控件或按钮，而是可基于用户偏好由用户将按钮的功能分配给期望的按钮位置。因此，对于具有可分配功能的控件40和按钮42来说，沿面罩30的前缘64从左向右移动，按钮功能的次序可为：记录、快进、播放和倒回。或者，另一用户可能期望不同的次序，所以可能沿前缘64从左向右为按钮42分配如下功能：倒回、播放、快进和记录。由于功能可以是可分配的，并且可被使用者指派给各个按钮42，所以可能剩下一些按钮未被分配功能，使得被分配功能的各个按钮42之间存在空间或物理分隔。

图3A和图3B提供了头盔10的附加细节，以及面罩30和面罩臂32的在头盔面孔36的上拐角34处或附近与头盔本体12连接或接触的那部分的放大视图(或称近距离视图)，如图1中的剖切线3A-3A所示。如本文所用，在头盔面孔36的上拐角34附近可包括在0至10厘米(cm)、2至8cm、4至7cm或者6cm+/-小于1cm范围内的距离或偏移。

图3A示出了面罩30和面罩臂32a的非限制性例子，所述面罩臂利用一个或多个连接器、搭锁或铆钉80联接到头盔本体12，以将面罩30物理地或机械地联接或紧固到头盔本体12。在一些实施例中，连接器80还可采用磁性附接或化学附接。在任何情况下，连接器80都可允许面罩30与头盔本体12之间发生期望量的旋转或相对移动。虽然附图示出的是头盔10的右侧，但是本领域的普通技术人员将会理解，头盔10可具有左右对称性，因此，头盔10的第二侧即左侧(包括第二面罩臂即左面罩臂32b(未示出))将与头盔10的第一侧即右侧以及第一面罩臂即右面罩臂32a相同或成镜像。面罩30和面罩臂32可联接到头盔本体12，从而在面罩电触点70与头盔电触点26之间形成界面74。界面74可将头盔10配置或调适为通过面罩30在控件40与电子装置20之间实现电气连通。

界面74的性质和类型可适于允许连接器80所容许或促成的任何相对移动或旋转。在某些情况下，界面74处的电连接可以在不使用接线的情况下形成，诸如通过使用彼此接触以提供电连接、同时还允许相对移动的平坦或平面的导电结构(诸如头盔电触点26和面罩电触点70)来形成。或者，接线或任何其他合适的结构也可用于在控件40与头盔10内的所述一个或多个电子装置20之间提供电互连，其中所述一个或多个电子装置20可包括摄像机、全景相机即360度相机、记录装置、电池、便携式音频装置、无线通信发射与接收装置或其他装置。如果接线被用作界面74的一部分，则接线可包括端部或附接区域，其允许接线在界面74处以可脱开的方式彼此联接和分离，从而便于并允许更改或更换面罩30、以及与新面罩30和新控件40进行电连接。通过更换面罩30，就允许基于功能互换面罩30(例如，需要更换有缺陷的或破损的零件，或者把适合特定的一组电子装置的面罩更换为适合另一组电子装置的另一个面罩)，允许实现适配性(例如，以适应不同设计或尺寸的面罩)和美观性(例如，面罩的不同颜色或样式)。

图3B通过示出朝头盔本体12取向的来自图3B的第一面罩臂32a的内表面即内侧面72(未在图3A的视图中示出)，示出了所述面罩臂的附加细节。因此，图3B示出了内表面72上的面罩电触点70、以及完全延伸穿过面罩臂32a以接收连接器80的开口82。图3B示出连接器80可延伸穿过面罩臂32a中的开口82，以将面罩30以可脱开的方式联接到头盔本体12，作为头盔10的一部分。在其他情况下，面罩30可被成型为没有开口82，而是具有与面罩30或面罩臂32整体地成型或联接到该面罩或面罩臂的连接器80，用于在头盔本体12中或该头盔本体上对应的开口或附接位置处附接到头盔本体12。

如本文示出和讨论的那样形成头盔10，相比常规的头盔来说具备多个优点。完全集成的电子控件40允许头盔的穿戴者易于控制或调节一个或多个电子装置20的功能，同时，使用通过面罩30到头盔本体12的有线连接能比无线连接更高效节能且更稳健。由于将控件40方便地定位在面罩30上(诸如FOV 62内)，便于头盔的使用者触及和操纵控件40，所以头盔的使用者在穿戴着头盔10、还从事骑乘活动时，可对电子装置20进行操纵。头盔10允许电子装置20无缝地集成在头盔10内，从而通过经由界面74布置和互连控件40而更易于使用，从而优化功能，并有利于制造和组装。经由头盔电触点28与面罩电触点70之间的界面74来部署电连接和电通信，促使更换和互换面罩30变得容易。

在上述例子、实施例和具体实施参考例子的情况下，本领域的普通技术人员应当理解，其他头盔和制造设备及例子可与所提供的那些混用，或被所提供的那些取代。在上述说明涉及头盔以及定制方法的具体实施例的地方，应当显而易见的是，在不脱离本发明的精神的情况下，可以进行多种修改，并且这些实施例和具体实施也可应用于其他头盔定制技术。因此，本发明所公开的主题旨在涵盖落入本发明的精神和范围以及本领域普通技术人员知识内的所有此类更改形式、修改形式和变型形式。