头盔的制作方法

本实用新型涉及一种用于在碰撞期间保护用户头部的头盔。

背景技术：

人的头部在各种活动中经常受到反常力的作用。这些力可以是持续很久的，例如在坐过山车时，或者是更极端的情况下，例如飞行员驾驶军用战斗机时。另外，头部在冲击时会经受瞬态力。这些冲击的示例有许多，包括在职业环境中经受的冲击，以及在休闲环境中经受的冲击，例如在进行各种运动中。

在运动环境下，例如赛车运动，对头部的冲击可以在闯入屏障或者其它车辆的情况下发生。在骑马的所有形式中，从娱乐活动到竞赛和表演，头部冲击可以发生在如果骑手跌落或从马匹甩出而导致他们的头部撞击地面时。在板球比赛中，面对以高达90英里/小时的速率击出的球(通常以软木和皮革形成)时，击球手会经历头部冲击。在烤盘足球中，头部冲击可以由在抢断对方成员时或者被抢断时的“碰撞”而造成。在职业环境中，施工人员和其它劳动者会因跌落物品而经历头部冲击，或者在受限的工作区导致头部与障碍物或结构接触的可能性增大。

为保护头部免受这些冲击，人们可以选择戴上头盔。

在受到足够严重的冲击之后，头盔的完整性可能会受损，从而它不再能够提供其预期的保护功能，或者至少不满足所需水平。在这些示例中，最佳的实践是更换头盔以避免受到随后的冲击。但是，使用对佩戴着的生理影响作为指示并不是用于确定何时应该更换头盔的可靠方法，因为例如脑震荡的影响是多元的，并且在某些情况下，人的头部可以忍受更严重的冲击而没有这种不利的影响，虽然头盔很可能仍需要更换。

另外，摘掉的头盔可能经历“离头(off-head)”冲击，例如因跌落或者在运送期间与实体对象碰撞。这些“离头”冲击在某些情况下会是严重的，其足以使头盔的保护功能受到损害。

除了使用对佩戴者的生理影响作为更换头盔的指示之外，监测头盔完整性的一个方法在于寻找头盔的可见损伤，例如划痕、裂缝、凹坑或者孔。但是，并非所有的碰撞都会导致这些可见损伤，因为对头盔的损伤可能未延伸到外壳的表面。在这些情况下，勤奋的佩戴者难以监测到他们的头盔是否已被损伤，使得它对于进一步的使用不再安全。另外，不太勤奋的佩戴者或者那些肯定负担不起更换他们的头盔的佩戴者可能忽视这些可见损伤，特别是如果可见损伤看起来仅相对较小时。相反的，头盔的可见损伤可能不必然是因为冲击引起，且因此，头盔对于进一步使用可能仍是安全的。因此，使用可见损伤指示作为评价是否需要更换头盔的方式也是不可靠的。

本实用新型目的在于解决与现有技术相关联的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的各方面和实施例提供了如在所附权利要求中要求保护的头盔。

根据本实用新型的方面，提供了一种头盔，其包括：用于接收冲击的外壳；联接到外壳以检测冲击的检测器；以及布置为在检测器检测的冲击大于或等于35G且小于50G时提供头盔受损指示的指示器。

我们以“G”表示G-力的度量，即，相对于自由落体的加速度的度量。由此，“35G”指标准重力的加速度的35倍的加速度。如下所述的，检测器没有必要专有地检测大于或等于35G且小于50G的冲击，但是，检测器应能够通过检测大于或等于35G且小于50G的冲击来提供损伤指示。以这种方法，检测器能够指示头盔可能已经遭受到另外的不是由可见损伤所伴生的损伤。

本实用新型的优势在于，在大于或等于35G但是小于50G的冲击的情况下，即使在外壳没有明显的损伤迹象时，头盔的用户将认识到它的结构完整性已受损且可能对于进一步的使用不再安全。这意味着，不仅参与到这样的冲击中的用户将被劝阻不再使用头盔，而且那些未意识到头盔已经经历过这样的冲击的人将被劝阻不去购买和/或进一步使用该头盔。这种冲击不仅在头盔被使用时，即当它被用户佩戴时发生，而且还包括，例如头盔从足够的高度跌落到地面时会发生。这种冲击典型地发生在运送至佩戴头盔的环境或者运送至售卖头盔的零售店期间。

对于由检测器经历的低于大约35G的冲击，头盔结构受损使得它对于进一步使用不安全的可能性较小。如果冲击未使得头盔对于进一步使用不安全，然而仍引起指示器指示头盔已经经历冲击，则会对用户是不方便的。例如，头盔在进行携带时撞击到墙壁或者在邮寄过程中经历的冲击不太可能超过大约35G，并且不会损害头盔的完整性。对于在使用头盔的不同行业中通常使用的任何各种材料形成的外壳，情况如此。

头盔可以由不同材料制成，所有这些材料以不同方式分配冲击能量且由此能够耐受不同的冲击水平。与用于头盔的材料无关地，大约50G或高于大约50G的冲击力几乎将肯定导致头盔损坏，使得它对于进一步使用不再安全。因此，指示50G或者更大冲击几乎没有价值，因此对指示器校准以提供低于50G冲击的指示允许检测到其它的“不可见”的损伤。但是应该理解，检测器不必必须专有地指示大于或等于35G且小于50G的冲击，只要在该范围内的任何冲击被合理指示出即可。例如，指示器不必要不检测50G或者更大的冲击，或者仅检测小于50G的冲击，因为对头盔的破坏可能会因50G或者更大的冲击而发生。相反，指示50G或以上的冲击是不必要的，因为这一水平的冲击将几乎肯定伴生有可见损伤，这些可见损伤可用于质量管理目的，以排出或者至少调查出损坏的头盔。

在一实施例中，指示器布置为在由检测器检测的冲击大于或等于40G且小于50G时提供指示。外壳取决于它们的用途而可以由不同材料制成。例如，以碳纤维材料制成的外壳可要求具有减小的下限即35G的检测范围。由诸如防火玻璃的其它材料制成的外壳可能在损伤发生之前能够耐受更高冲击，且因此具有40G以上的下限的范围将更适用于使不引起任何有害损伤的“假阳性”冲击检测的数目最小化。

在一实施例中，指示器布置为在由检测器检测的冲击大于或等于45G且小于50G时提供指示。其它材料也可用于外壳。例如，塑料材料可能能够在损伤发生之前耐受更高冲击。由于这个原因，仍较高的下限可用于该指示范围，诸如高于45G，以减少“假阳性”检测的数目。

在一实施例中，指示器布置为在由检测器检测的冲击大于或等于40G且小于或者等于45G时提供指示。可替代地，将上限从小于50G减少到小于45G可能是需要的。这可能会特别期望外壳材料对于45G或以上的冲击较有可能示出明显的损伤迹象，且因此指示45G至50G的冲击将是多余的。

在一实施例中，指示器布置为在由检测器检测的冲击大于或等于35G且小于或者等于45G时提供指示。这一范围是上述的扩展，其中上限已经从小于50G减小至小于45G，但由于展现了较低的耐冲击性而需要降低下限的材料。

在一实施例中，指示器布置为当由检测器检测的冲击大于或等于35G且小于或者等于40G时提供指示。在这种情况下，对于不太可能内部受损而在材料外部上无任何明显的损伤迹象的材料，上限已被进一步降低至低于40G

上述所有数值以最接近的整数报出，使得术语“小于50G”可表示为小于或等于49G，因为以更高精度或分辨率测量几乎没有附加益处。

检测器可以设置在头盔的背中线上。背中线是本领域中的术语，其定义为沿着人的纵分面的脊柱的延伸。证据表明大多数的冲击在头盔的顶部处经受。因此，将检测器安装在背中线上在冲击情况下将提供冲击力至检测器的充分传输。即使从头盔侧面经受的那些冲击也会受益于检测器被布置在背中线上或附近，因为向一侧偏离设置的检测器将会判定同一侧上的冲击比相反侧上的等量冲击更严重。因此，将检测器安装到头盔一侧上将需要增大数目的检测器，以补偿与将检测器设置在背中线上相比在检测到的侧面冲击量级的不一致。在经历到冲击的情况下，头部很可能大致前后移动(即，点头动作)，而不是左右地移动。因而，沿着头盔的背中线的点在冲击时会经受到最大的加速度。因此，将检测器沿着背中线定位将允许以更大精度检测所接收的冲击量级。

可替代地，或者另外地，检测器可以定位在头盔的测试线的下方。“测试线”是技术术语，其为在各种测试标准中列出的理论边界线，这些测试标准是头盔专用的，甚至是国家专用的。已知的标准包括Snell M 2005和M 2010标准、DOT标准、Pas 15标准和ECE R22-05标准。测试线的实际位置可以在这些测试标准之间变化。因此，将该线定义为“测试线”而非尺寸和几何位置更为准确，以适应所有类型头盔。在测试期间，测试线作为边界，在此边界以上测试头盔的结构，例如通过用诸如小锤的敲击工具击打外壳的各部分，来确保它们使用安全。将检测器定位在测试线的下方是有利的，因为以最纯粹的形式测试头盔是期望的；即，用以避免在冲击试验中不必要影响到容纳在头盔中或附接到头盔的任何其它部件。

在一些实施例中，检测器定位在外壳的边沿附近。在本实用新型范围内的一些头盔可以仅需要依据不包括测试线的标准来测试。例如，建筑工人的安全帽或者施工头盔不会根据测试线来测试。将检测器定位在边沿附近将确保检测器不会对于头盔所经受的任何冲击试验的结果有任何影响。

指示器可以是视觉指示器，其允许用户易于判定头盔是否已被损坏。

在一些实施例中，检测器为机械式检测器。机械式检测器的功能性不会随时间而劣化，并且因此用户能够保持确信检测器在头盔的寿命上功能完好。其它类型的检测器，例如电子检测器，例如可能需要来自电池的电功率，而其电力会随时间而劣化。机械式检测器在头盔用在潮湿或其它极端条件下时也不太可能于出现故障。

在一些实施例中，检测器与指示器以膜盒(capsule)的形式一体地形成，膜盒包括以膜片(diaphragm)分开的第一和第二隔室，膜盒包括在使用中冲击之前存储在第一隔室中的流体，并且其中膜片布置为不允许流体进入第二隔室以提供指示。

因此，检测器和指示器可以作为单个部件提供，因为它们一体地形成为膜盒。与流体隔室结合的膜片是简单的结构，且允许对于大到足以必需更换头盔的冲击的无源检测。

膜盒可以是细长的。细长的膜盒允许使用优化的材料。例如，均匀的三维形状的膜盒，诸如球体或者立方体是可能的，但为使得第一和第二隔室对于冲击检测可见，立方体或者球体将不得不在所有尺寸上按比例放大，以适应这样的缩放。相反，细长的结构将允许对膜盒的其它尺寸影响最小的长度增大。

膜盒可以相对于外壳相切地安装。这确保在冲击时，膜盒的边缘不可能穿透头盔且可能到达头部。这对于细长的膜盒尤为可能。另外的益处在于，相切地安装细长的膜盒允许在外壳和膜盒之间的较大接触点，以增大冲击力到膜盒的传输，而例如对于径向安装的细长膜盒，不会是这样的情况。

膜盒可以通过弹性卡子集成在头盔中。这意味着膜盒可易于装配到头盔，且在制造过程中被锁定就位。弹性卡子和外壳可有利地形成为大致整体结构，例如通过注塑成型实现。以这种方法，卡扣配合连接器被容易地且以较低成本提供，且另外也不会如通过紧固件安装到外壳的连接器那样易于脱离或者相对于外壳松动。

卡扣配合连接器可以包括弹性偏压件，以保持外壳和膜盒之间的接触。弹性偏压件使得膜盒和外壳之间的任何游隙最小化，这样的游隙对于由检测器检测的冲击的精确有不利影响。具体地，由膜盒检测的G-力的值应该是外壳所经受冲击的准确传输，且由此确保指示器在适当冲击时在构造之间的转换。

在一些实施例中，检测器包括磁体，并且指示器包括磁性元件。在这些实施例中，磁性元件布置为在使用中在冲击之前由磁体保持，且被允许从磁体离开以提供指示。当头盔经受足够力的冲击时，由磁体的磁场强度所产生的吸引力可以被克服，使得磁性元件从磁体移开。磁性元件相对于磁体的位置允许容易判定头盔是否可认为已损坏。使用磁体意味着检测器随时间以及在极端条件下的退化是复原的。

磁性元件的截面可为大致平面，且大致相切于外壳而定向。例如，当在足够猛烈的冲击下离开磁体时，大致球形或者立方形的元件更可能穿透头盔且可能到达头部，因为它在足够严重的冲击的情况下从磁体离开。相切于外壳而定向的分段平面元件可被缩放，从而横截面面积足够大使得它在冲击时不穿透头盔结构，而其深度足够小以不会不利地影响头盔的设计(就美学和/或安全性而言)。

在一些实施例中，头盔包括用于在使用中在冲击之前固定磁性元件的中心插口，并且包括多个周向布置的插口。在这些实施例中，各周向插口布置为将磁性元件固定为与位移方向一致，以提供指示。这有利地意味着不仅在头盔损坏时提醒用户，而且也提供关于冲击的可能位置以及很可能损坏的头盔的可能的具体区域的一些信息。

检测器和指示器可以设置在外壳内部。以这种方法，更难以移除它们。头盔可以包括通过永久性连接器连接到外壳的衬垫，并且其中检测器和指示器定位在外壳和衬垫中间。检测器和指示器的这种定位确保了头盔的防篡改性，因为检测器和指示器的接近是受限的，除非破坏连接。

外壳可以包括用于在使用中观看指示器的窗口。这意味着简单地通过视觉检查即可判定头盔的构造，而无需例如拆卸头盔。

在一些实施例中，头盔包括通过可破坏机构连接到外壳的衬垫，该可破坏机构形成检测器且布置为响应于冲击而断裂，以使衬垫相对于外壳移位用于提供指示。如上所述，可破坏机构可以是接缝、卡箝布置、粘合剂或者喷射沉积。该可破坏机构明确指示头盔已经涉及冲击的情况，且不易于可逆。

视觉指示器可以包括在外壳和衬垫中间的标记，该标记定位为在使用中在冲击之前隐藏，而由于衬垫相对于外壳的位移暴露以提供指示。同样，这意味着可通过检查简单地实现关于头盔是否损坏的判定。

任何上述公开的头盔可为运动头盔。这些运动可包括但不限于赛车、马术、曲棍球、自行车、滑雪和烤盘足球。

上述实施例的进一步替代将是在冲击情况下检测转矩变动的检测器。在这样的示例中，头盔可以包括联接到外壳的两个或更多个转矩检测器。

附图说明

现在将参考附图仅举例说明本实用新型的一个或多个实施例，其中：

图1示出了根据本实用新型的实施例的头盔的侧面截面图；

图2示出了图1的头盔的前视图；

图3示出了图2的头盔的膜盒，其中具体地，图3a示出了在使用中在冲击之前的膜盒，而图3b示出了提供潜在破坏性冲击的指示的膜盒；

图4示出了用于将图3的膜盒集成在图1、2中的头盔中的弹性卡子，其中具体地，图4a示出了处于中立位置的弹性卡子，而图4b示出了处于偏转位置的弹性卡子；

图5示出了头盔的前视图，类似于图2的视图；

图6a和6b示出了根据本实用新型的另外实施例的图2的头盔的相反侧视图，其中头盔包括侧装的膜盒；

图7a、7b和7c分别示出了根据本实用新型的替代实施例的头盔的后视图、前视图和侧视图，该头盔为封闭面赛车头盔的形式；

图8示出了根据本实用新型的替代实施例的头盔的透视图，该头盔为公路自行车头盔的形式；

图9示出了在图6a和6b中示出的替代弹性卡子；

图10示出了根据本实用新型的替代图2的实施例的骑行帽形式的头盔，其中以可破坏机构替代了膜盒，该可破坏机构在图10a中未受损，而在图10b中破裂以使得外壳和衬垫中间的视觉指示器可见；

图11示出了本实用新型的替代实施例，其中以磁性装置替代了膜盒，其中图11a示出了在冲击之前的磁性装置的侧面截面图，图11b示出了在冲击之前的磁性装置的前视图，图11c示出了与磁性装置的图11a类似的图，其在冲击之后提供指示，并且图11d示出了与磁性装置的图11b类似的图，其在冲击之后提供损伤指示。

具体实施方式

参考图1，骑行帽形式的头盔10包括外壳12、衬垫14和遮阳帽舌16。当然，头盔10可以包括其它部件，诸如在衬垫14和佩戴者头部之间的填料或者美学衬垫，但那些其它部件未示出，因为它们会可能模糊附图且使之过于复杂。

外壳12设计成防止在冲击情况下异物刺穿头盔到达佩戴者头部。另外，外壳12用以将其在使用中接收到的冲击力分配在佩戴者头部的较宽区域上。为此目的，外壳12由硬质材料制成。特别地，外壳12由塑料材料制成，诸如热塑性聚合物，例如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)塑料。

衬垫14用以吸收由外壳12接收的冲击。衬垫14由闭孔挤出的聚苯乙烯泡沫制成。用作衬垫14的适当泡沫是泡沫聚苯乙烯(RTM)。衬垫14的外表面顺应外壳12的内表面。在头盔10的前侧处，在遮阳帽舌16以上，通道18形成在衬垫14的前表面中。通道18可以在形成衬垫14时被切制在衬垫14中，或可以直接模制到衬垫14中。

遮阳帽舌16向前延伸并且通过粘合剂连接到外壳12。遮阳帽舌16位于头盔的边沿20处。

参考图2，头盔10还包括位于边沿20附近在遮阳帽舌16上方的窗口22。窗口22由透明的或者半透明的材料制成。窗口22通过粘合剂固定到切制在外壳12中的孔，或替代地，窗口22可以通过任何合适形式、诸如摩擦焊或导电焊焊接到外壳12。

仍参考图2，头盔10还包括膜盒(capsule)24。膜盒24位于外壳12内部，且集成到头盔10的窗口22后方。稍后将更详细地描述膜盒24，但仍参考图2，仅膜盒24的一半通过窗口22可见。这样的原因在稍后描述膜盒24的检测和指示功能时将变得明显。

膜盒24的实际位置与其初看起来相比更为具体。具体地，膜盒24位于背中线D上。背中线D是技术术语，指沿着头盔10的佩戴者的纵分面延伸的线，并且可想象成佩戴者脊柱的延伸。另外膜盒24定位在测试线T的下方。测试线T也是技术术语，并且涉及如下的几何线，头盔在该几何线以上经受各种测试，诸如用小锤等等敲击以测试任何外围物体的完整性，诸如保持头盔系带(未示出)的接缝或甚至轴销。测试线的实际位置是头盔类型特定的，且甚至根据使用头盔的国家而改变。例如，PAS标准用以在英国测试骑行帽，而Snell标准在美国用于赛车头盔。因此，更合适的是将膜盒24的部位限定为在“测试线”T的下方，而不是按照在头盔10上的任何特定几何或者尺寸部位来限定膜盒24的部位。因此，膜盒24在测试期间不会通过用小锤等等敲击来测试，允许头盔以其纯粹的形式被测试。

参考图3a，膜盒24是细长的圆柱，且由透明或者半透明材料制成。典型地，膜盒24将具有大约3-4mm的直径。长度在大约14mm和18mm之间范围内的、或更具体地为大约16mm的膜盒将足以确保作用为视觉指示器的功能(见下文)，而不过多消耗原材料以提供膜盒。膜盒24包括在外圆柱罩壳28内的以墨汁或者染料的形式的指示流体26。外罩壳28在一端处为平面的，而在另一端处为凸起的，或更特别地是半球形或拱顶形。罩壳28可以是不易碎的。由于膜盒24仅仅包括机械部件，可认为膜盒24是与视觉指示器一体地形成的机械式检测器。

仍参考图3a，在膜盒24的内部，第一隔室30通过膜片(diaphragm)34从第二隔室32分离开。第一和第二隔室30、32在体积和形状上是等同的。膜片34由比罩壳28更易碎的材料制成，且布置为在预定G-力或者阈值或以上时失效，特别地是破裂。在本实施例中，预定G-力大于35G，虽然引述这一值是例示性目的，且该值能够依据头盔10(图1)的结构组成来改变。应指出，预定的G-力布置为在冲击期间由膜盒(图1)经受的G-力。示例性地，48G的冲击很可能破坏头盔10，这将要求更换或者至少检查及维修头盔10。

参考图3b，外壳12(图1)经受的冲击借助于膜盒集成在头盔10(图1)中的方式传输到膜盒24，如稍后将进一步详细描述。但是，总体上，48G的冲击导致膜片34破碎，且使得染料26从第一隔室30流动到第二隔室32。因此，可认为膜盒24用于两个目的。首先，膜盒24是用于检测冲击的量级的检测器。第二，膜盒24是指示器，用于指示头盔是否未受损，其中染料26仅在第一隔室30中，或者受损，其中膜片34已经破裂，并且染料26在第一和第二隔室30、32两者中。

返回图2，第二隔室(仅图3所示)是通过窗口22可见的唯一隔室。因此，膜盒24作用为视觉指示器，因为通过窗口22看得见任何染料26(图3所示的)时，可以用肉眼判定头盔10已损坏。

参考图4a，头盔包括弹性卡子38。弹性卡子38连接到外壳12。弹性卡子38包括根部40，用以将连接器38连接到外壳12的内表面。连接器38另外包括臂42，臂42通过根部40从外壳12悬置。臂42是弓形的，具有顺应膜盒24(图3所示的)的罩壳28的外表面的内表面。臂42是有回弹力的，且在未受到外力时朝向中立位置偏压。凸缘44设置在臂42的与根部40相对的端部上。凸缘44是线性的，且在连接器38的中立位置中，凸缘44平行于外壳12的内表面。具有恒定宽度的间隙46设置于凸缘44和外壳12的内表面之间，但可理解，凸缘44是倾斜的以便从外壳12背离。这样做将提供朝向根部40减小的间隙46。

参考图4b，弹性卡子38示出为在偏转位置。在向偏转位置移动中，凸缘44由用户的手指或者通过将膜盒24(图3)朝向根部40按压而背离外壳12移动。一旦膜盒24(图3)已经经过凸缘44，则臂42由于它的回弹能力而偏压，且急速回到中立位置，将膜盒24抵靠外壳12的内表面固定就位。由于膜盒24(图3)是细长的，膜盒的全长与外壳接触，以使外壳和膜盒之间的力传递最大化。有益地，膜盒相对于外壳12相切地安装，以在外壳12接收冲击时不会穿透衬垫14(图1)。

臂44的回弹能力用以将膜盒24(图3)朝向和靠着外壳12偏压。以这种方法，将使得外壳12和膜盒24之间的任何游隙最小化，并且膜盒不会不工作。另外，或者甚至作为连接器38的替代，可以将粘合剂施加到外壳12以将膜盒固定就位。

弹性卡子38通过注塑成型与外壳12一起形成，以提供大致整体的结构。

返回图1，在制造时外壳12和衬垫14装配到一起，以便膜盒24(图3)被接收在衬垫14的通道18中。接着，衬垫14和外壳12被结合在一起，以便两者被永久连接。以这种方法，两者不太可能因足以不可逆地破坏两个部件的力或者其它手段而断开。因此，头盔10的构造提供了固有的防篡改性。

所述固定连接可通过任何的永久性连接器48提供。例如，永久性连接器48可以是粘合剂。永久性连接器48在图2中显示为围绕头盔10的边沿20，但粘合剂可以扩展到大致整个头盔，以将外壳12在头盔整体上完全地固定到衬垫14。

参考图1至4，当因为例如佩戴者跌倒而被戴上或者因为例如头盔10从一定高度跌落到地板上而脱离时，外壳12接收冲击。冲击力通过外壳12传输到膜盒24(图2和3)。

在由此戴上的头盔接收冲击的情形中，冲击的力导致外壳12且因此衬垫14偏转。在短时间段中，外壳12和衬垫14将可能以波纹状运动背离冲击部位偏转。该波纹状运动由于偏转的变化率而可归类为G-力。实际的G-力将取决于多个参数，包括制成外壳12和衬垫14的材料，及它们各自的质量。由于在头盔10中的头部的质量，戴上头盔10或者摘去头盔10也将影响到G-力。

由于外壳12和衬垫14的吸收性能，衬垫14抵靠头盖骨的力低于冲击到外壳12上的力。这减小的力将以与外壳12的情况类似的方式冲击头盖骨，但由于头盔已经分散了冲击力，该力将是在较大的面积上冲击头盖骨。具体地，头盖骨将具有从冲击部位发出的波纹效应。但是，头盖骨不会像衬垫14偏转那么多，且此外，头部的质量高于衬垫14的质量，由此G-力在头盖骨处与在外壳12处相比要高得多，即使头盖骨经受的力低于衬垫14经受的力。然而，即使头部经受的G-力高于戴上的头盔10经受的力，头部的G-力也将远低于在相同的力直接地、即无头盔地冲击头部情况下头部的G-力。

如果冲击小于48G，则膜片34(图3)将保持未受损，并且将无染料26通过窗口22(图2)可见。但是，如果冲击12大于或等于35G，例如48G，则膜片34将失效并允许染料26流动到第二隔室32(图3b)中，从而通过窗口22(图2)可见。通过窗口22(图2)看到染料存在的用户将知道现在头盔是损坏的并且将更换头盔10。

以这种方法对佩戴者指示头盔10的可用性比依赖于如可见的头盔损伤的其它指示器更为可靠，因为一些将破坏头盔的冲击可能不会留下可见的损伤，并且相反地，损伤可见的头盔10可能不一定结构上受损，并且仍是使用安全的。另外，也能够更可靠地检测到戴上的冲击。例如，用户正在佩戴头盔时的冲击可能或者不可能引起生理影响，例如脑震荡。不需要使用这些物理影响作为更换头盔的指示器，因为指示器将明确地建议冲击是否足以更换头盔或者其对于进一步使用是否为安全的。鉴于此，应指出，本实用新型不用于评估这些生理影响为脑震荡，因为冲击的阈值并不指示头部经受的相应冲击。在任何情况下，可能的是，阈值对应于头部经受的冲击，该冲击远低于引起震荡性影响所需的冲击。

鉴于此，实际的转换阈值不必局限于35，其中高于该实际的转换阈值时，检测器从未受损状态转换到损坏状态。这是因为外壳可以由展现不同吸收冲击特性的不同材料制成。但是，检测上限不必是大于50G的任何情况，或者另外地，应小于50G。对于以一些方式强化的大多数外壳，可接受的指示范围被认为是大于或等于45G且小于50G。但是，45G的该下限能够减小以适应低品级的头盔，该低品级的头盔可能响应于小于45G的冲击而损坏。以这种方法，指示范围可以大于或等于40G且小于50G。但是，不建议将转换阈值或者指示范围的下限降低至35G或者更低，因为大多数头盔能够在这一水平的冲击下幸存，否则在诸如20或者25G的低幅值冲击时，会不必要地指示应更换头盔。这是重要的，因为头盔将因摘下时被跌落而经受相对高频率的这种低幅值冲击。为此，大约35G的下限被认为是对于所有构造和能量吸收等级的头盔的最低容许极限。

取决于头盔的材料和构造，其它的“指示范围”被认为是同样重要的。例如，对于具有较低耐冲击性并且易于在45G和49G之间显示明显的损伤迹象的材料，指示范围大于或等于35G且小于45G。在一些示例中，指示范围大于或等于35G且小于或者等于40G。或者可替代地，可以采用大于或等于40G且小于或者等于45G的指示范围，以涵盖在40G或者低于40G的冲击下不太可能受损的材料，但将上限减小至小于或等于45G，以便降低任何“假阳性”指示的风险。

将理解，膜盒不必在50G或以上停止指示冲击，因为这些高级别的冲击将导致对头盔的破坏。然而，指示这些高级别的冲击(50G或以上的冲击)是多余的，因此那些冲击将可能伴生有可见损伤，这些可见损伤本身就指示了头盔是损坏的。以这种方法，指示范围即是用以指示至少在前述的任何范围内的冲击。也就是说，能够想象如下的替代实施例，该替代实施例可以构造成专有地检测在大于或等于35G且小于50G的范围内的冲击。例如，加速计形式的检测器和包括发光二极管(LED)和布置为监测加速计的输出并照明LED的指示器仅用于大于或等于35G且小于50G的冲击，而不用于例如50G或者更大的冲击。.

为校准膜盒24(图3)以在未受损状态和损坏状态之间转换，能够通过改变图示相应的材料和/或厚度来校准。

在本实用新型的其它实施例中，膜盒24可以位于不同于图2所示的位置处。例如，参考图5，膜盒24可位于头盔10的后部，同样是沿着背中线D并且在测试线T的下方(未示出，但等同于图2)。后部安装的膜盒24的安装方式与图2中膜盒的相同。实际上，头盔10可以具有后部安装膜盒24(图5)和前部安装膜盒24(图2)两者，或者可仅具有安装在头盔10的后部或在头盔10的前部处的单个膜盒。

在本实用新型的另外实施例中，膜盒24可以位于离开背中线D，例如如图6a和6b中所示的侧装方式。侧装的膜盒24对于在头盔10的侧面接收到的冲击将更为准确。然而，在这样情形中有利的是在右侧和左侧均包括膜盒24，因为在左侧冲击具有与右侧冲击同样大小的情况下，右侧膜盒24将判定右侧冲击的大小高于左侧冲击。无论如何，由于以上所列原因，仍是侧装膜盒24位于测试线以下的情况。

参考图7a至7c，头盔的替代实施例可以是封闭面头盔110，例如机车运动头盔的形式。再次，头盔110包括图1至6中头盔10的全部特征，不同在于用护目面罩116代替了遮阳帽舌16，用于在以高速行驶时保护佩戴者的眼睛免受异物冲击。护目面罩116通过枢轴117连接至外壳112。枢轴117为销的形式。图7a的头盔具有安装在后部的膜盒。图7b中的头盔110具有安装在前部的膜盒，并且图7c中所示的头盔110具有安装在侧部的膜盒。膜盒隐藏在半透明的窗口122的后面以表示未受损构造，但将理解，如果头盔处于受损构造，则染料将可见。

参考图8，头盔210为公路自行车头盔210的形式。头盔210包括外壳212和衬垫214。外壳212是薄壳，并且更多出于美学目的而不是防止异物穿透衬垫214的目的来提供，但冲击力的分配度将通过薄壳212实现。再次，外壳212通过永久性连接器248或更具体地通过粘合剂连接至衬垫214。头盔210中切制有冷却通风孔215，以防止佩戴者过热。

参考图9，衬垫214包括通道218。然而，这一次，膜盒(未示出)通过从通道218形成的弹性卡子230集成到头盔。弹性卡子230包括对置的弹性臂242a、242b。弹性臂242a、242b显示为处在中立位置。当插入膜盒时，弹性臂242a、242b布置为偏转到偏转位置，或在图9上的向下方向偏转。在膜盒已经通过弹性臂242a、242b之后，它们回到中立位置。弹性臂朝向通道218渐缩，从而插入膜盒比移除膜盒更容易。臂242a、242b的后侧是水平的，以抵靠膜盒的罩壳支承，并快速地相对于衬垫214保持其位置。以这种方法，膜盒和衬垫214之间的任何游隙将最小化。另外，可以施加粘合剂以将膜盒固定就位。可替代地或者除臂242a、242b之外，通道218可以定尺寸为与膜盒过盈配合，以将膜盒保持就位且与衬垫214相接触。通道218示出为具有垂直底部，但能够想象提供凹形底部以顺应罩壳的形状。当然，在其它的头盔实施例中以这种方法在衬垫214中设置弹性卡子230也是可能的。

参考图10a和10b，提供了同样为骑行帽形式的头盔310的另外实施例。除窗口22、弹性卡子30和膜盒24之外，骑行帽310的构造与图1、2中的相同。相反，检测器在功能上由围绕边沿320延伸的胶层形式的可破坏机构360提供。另外，在帽子310的顶部处的外壳312和衬垫314之间存在间隙。衬垫314和外壳312之间的间隙大于图1中所示的间隙。标记362被施加到外壳312的内表面。标记362是颜色标记，例如是位于边沿320附近的红条纹。

使用中，可破坏机构360布置为响应于在指示范围内的冲击而损坏。在这种情况下，衬垫314相对于外壳312移位并且向上移动到外壳中，以封闭在衬垫314和外壳312之间的空间。以这种方法，先前被衬垫314隐藏的标记362现在暴露且可见，用于指示头盔310处于受损构造中。

参考图11a至11d，还提供了本实用新型的另外实施例，其中膜盒24(图3)在图2的头盔中由磁性装置70代替。

磁性装置70可以联接到头盔10(图2)的外壳12，以便检测外壳12经历的冲击。在本实施例中，检测器为磁体72的形式，并且指示器为磁性元件74的形式。磁性装置70包括分段平面的圆形中心插口76，该中心插口76由分段平面的圆形外唇78包围，其中插口76和唇部78的面大致平行(如在图11a和11c中所见)。中心插口76定位为邻近磁体72。在中心插口76和唇部78之间在高度上经由中间部分或壁80存在台阶变化。具体地，插口76和中间部分80以钝角接合，而中间部分80和唇部78也以钝角接合。

磁性元件70为由含铁材料制成的盘的形式，以便在位于中心插口76中时被吸引到磁体72。具体地，磁性元件70由软钢制成。磁性元件70被以颜料例如红漆着色，以增强其可见性。

磁性元件70相对于磁体72的位置指示未受损构造或者受损构造，如将在下面更详细地描述。

磁性装置74另外包括多个圆形的周向布置的边缘插口82，这些边缘插口82在角度上彼此等距地分离开以包围中心插口76。在本实施例中，存在彼此以45°分离开的八个边缘插口82。但是，依据磁性元件70的大小和/或从中心插口76至各边缘插口82的距离，可使用任意数目的插口，并且各边缘插口82之间的分离角度相应地变化。

图11a和11b分别示出了处于未受损构造的指示器或者磁性元件70的侧视图和俯视图。这一构造的特征在于，磁性元件70由磁体72保持在中心插口76。

图11c和11d示出了处于受损构造中的指示器或者磁性元件70的侧视图和底视图。这一构造的特征在于，磁性元件70定位在周向插口或者边缘插口82中的一个中。具体地，各周向插口82布置为将处于受损构造的磁性元件70固定成与位移方向一致。从下方看，如在图11d中所示，磁性装置74包括八个透明或者半透明的窗口84，各窗口84对应于并且邻近于边缘插口82中的一个。窗口是箭头状的，直接背离中心插口76。如在图11d中所示，当磁性元件70设置在边缘插口82中的一个中时，通过相应的窗口84可从磁性装置74的下方看到磁性元件70。

磁性装置74，并且具体地，磁性元件70在被集成在头盔10(图2)中时大致相切于外壳12而定向。磁性元件70布置为由磁体72保持，用于未受损构造的冲击指示，且允许离开磁体72，用于受损构造的冲击指示。

当头盔10(图2)经历在指示范围的那些边界或更高的冲击时，冲击产生的力足以克服磁体72的磁场强度。在这种情况下，从图11a和11b中绘出的起动位置开始，磁性元件70在横向上移动并且完全地越过壁80和唇部78，并且“跌落”入边缘插口82中的一个中且固定在该一个边缘插口82中，如图11c和11d所示。支承元件70依赖的边缘插口82指示头盔10(图2)经受的冲击的方向，因此这一实施例具有添加的特征，即对用户提供额外的冲击信息，具体地，关于头盔10上接收到冲击的位置的信息。当处于边缘插口82中的一个中时，唇部78部分地突出边缘插口82和元件70。在图11c中能够看到，这意味着磁性元件70被控制在边缘插口82中，而不能容易地返回到中心插口76。

上述实施例决非限制性地，而是示例性地以各种方式实施本实用新型。原则上，本实用新型能够扩展至所有类型的头盔，不管是运动头盔或者诸如职业头盔(例如，建筑工人的帽子)的类型的头盔。关于建筑工人帽子的情况，检测器和指示器的操作相同，但应指出，将仅有外壳而无衬垫，因为衬垫被索带替代了。在这些情况中，用于执行本实用新型的上述教导应相应地修改。例如，测试线应根据用于该类型头盔的适当测试标准或者使用该头盔的国家而修改。对于那些头盔，诸如不根据所谓测试线进行测试的建筑工人帽子，检测器和指示器应集成在头盔中的边沿附近。