带有布置在能量吸收层处的促滑物的头盔的制作方法
【专利说明】带有布置在能量吸收层处的促滑物的头盔
[0001 ] 本申请是申请日为2011年5月3日、申请号为201180022948.1、发明名称为“带有布置在能量吸收层处的促滑物的头蓝”的分案申请。
技术领域
[0002]本发明总体上涉及一种头盔，该头盔包括能量吸收层(带有或不带有任何外部壳体)以及设置在所述能量吸收层内侧的促滑物(sliding facilitator)。
【背景技术】
[0003]为避免或减少颅骨和脑受伤，人们在很多活动中需要使用头盔。多数头盔由坚硬的外部壳体(通常用塑料或复合材料制造)和称为衬里的能量吸收层组成。如今，保护性头盔必须设计为满足特定的法定要求，这特别涉及特定撞击下将在脑的重心处产生的最大加速度。通常会进行一些测试，在测试中，配有头盔的所谓假人颅骨受到朝向头部的径向冲击。这促成了在针对颅骨的径向冲击方面具有良好的能量吸收能力的现代头盔，然而对于其他的撞击方向的能量吸收并不理想。
[0004]在径向冲击的情况下，头部将以平动运动进行加速，产生线加速度。平动加速度将导致颅骨破裂和/或脑组织的压迫或磨损伤害。然而根据伤害统计，纯粹的径向冲击很少见。
[0005]另一方面，仅使头部产生角加速度的纯粹的切向撞击也很少见。
[0006]最常见的冲击类型是斜向冲击，其是同一时刻作用于头部的径向力和切向力的组合，引起(例如)脑震荡。斜向冲击产生脑的平动加速度和转动加速度。转动加速度使得脑在颅骨中转动，对将脑连接至颅骨的机体组织和脑本身造成伤害。
[0007]转动伤害的示例一方面是硬膜下血肿(SDH)—一血管破裂导致的出血，而另一方面是弥散性轴索损伤(DAI)—一这可以概括为由脑组织中的高度剪切形变导致的神经纤维过度拉伸。根据转动力的特点，例如持续时间、幅度和增大速率，引发SDH或DAI，或者并发SDH和DAI。一般来说，SDH出现在短时且大强度的撞击情况下，而DAI出现在加速度持续时间更长且分布更广的撞击情况下。考虑到这些现象以便可以为颅骨和脑提供良好的保护是非常重要。
[0008]头部具有天然的保护系统，该系统使用头皮、坚硬的颅骨和在颅骨下的脑脊髓液来缓冲这些力。在冲击过程中，通过压缩和在颅骨上滑动，头皮和脑脊髓液起到转动减震器的作用。如今使用的多数头盔并不提供针对于转动伤害的保护。
[0009]例如自行车、骑马和滑雪用头盔的重要特征是，它们的空气流通性很好并且具有空气动力学形状。现代的自行车头盔通常是模内成型壳体的类型，其通过在成型过程中纳入薄的刚性壳体而制造。该技术允许制造出比坚硬壳体的头盔更复杂的形状并产生更大的通气孔。
【发明内容】
[0010]本发明公开了一种头盔，该头盔包括能量吸收层和设置在所述能量吸收层内侧的促滑物。
[0011 ]根据一个实施例，所述头盔包括附接设备，用于将头盔附接至佩戴者的头部。所述附接设备旨在至少部分地与头部或颅骨的顶部接触。附接设备还可以额外地具有紧固装置，用于调整与佩戴者的头顶部附接的尺寸和程度。下颏部的带或类似装置不是根据本文的头盔实施例的附接设备。
[0012]所述促滑物能够固定至附接设备和/或能量吸收层的内侧，用于提供能量吸收层和附接设备之间的滑动性。
[0013]优选地，外部壳体设置在能量吸收层的外侧。据此设计的头盔可以使用模内成型技术制造，但是可以将所公开的想法用于所有类型的头盔，例如坚硬壳体类型的头盔(例如摩托车头盔)。
[0014]根据另一实施例，所述附接设备通过至少一个固定件固定至能量吸收层和/或外部壳体，所述至少一个固定件能够适于通过弹性、半弹性或塑性方式的形变来吸收能量和力。在冲击过程中，能量吸收层通过被压缩而起到冲击吸收物的作用，并且如果使用外部壳体，其将使冲击能量在壳体上分散。促滑物将允许附接设备和能量吸收层之间的滑动，提供了一种将原本传递至脑的转动能量吸收的可控方式。该转动能量能够通过摩擦热、能量吸收层形变或者至少一个固定件的形变或移位而被吸收。吸收的转动能量将减小影响脑的转动加速度的量，由此减小了脑在颅骨中的转动。
[0015]所述固定件可以包括至少一个具有第一部分和第二部分的悬吊件。悬吊件的第一部分能够适于固定至能量吸收层，而悬吊件的第二部分能够适于固定至附接设备。
[0016]所述促滑物赋予头盔一种功能(滑动性)并且可以以多种不同的方式设置。例如，其可以是低摩擦材料，设置在附接设备的面对能量吸收层的表面上或与附接设备的面对能量吸收层的表面结为一体，和/或设置在能量吸收层的面对附接设备的内侧表面上或与能量吸收层的面对附接设备的内侧表面结为一体。
[0017]本发明还提供了一种制造包括促滑物的头盔的方法。该方法包括步骤:提供模具，在模具中提供能量吸收层，以及提供接触能量吸收层的促滑物。根据一个实施例，该方法可以进一步包括步骤:使用至少一个固定件将附接设备固定至壳体、能量吸收层和促滑物中的至少一个。
[0018]促滑物提供了在任何方向上的滑动运动的可能性。并不将运动限制为围绕特定轴线。
[0019]注意，任何实施例或者实施例的一部分，以及任何方法或者方法的一部分可以以任意方式组合。
【附图说明】
[0020]现在通过示例的形式，参照附图描述本发明，其中:
[0021 ]图1示出了根据一个实施例的头盔的截面图，
[0022]图2示出了根据一个实施例的头盔戴在佩戴者头上时的截面图，
[0023]图3示出了当受到前方冲击时戴在佩戴者头上的头盔，
[0024]图4示出了当受到前方冲击时戴在佩戴者头上的头盔，
[0025]图5更加详细地示出了附接设备，
[0026]图6示出了固定件的可选择实施例，
[0027]图7示出了固定件的可选择实施例，
[0028]图8示出了固定件的可选择实施例，
[0029]图9示出了固定件的可选择实施例，
[0030]图10示出了固定件的可选择实施例，
[0031]图11示出了固定件的可选择实施例，
[0032]图12示出了固定件的可选择实施例，
[0033]图13示出了固定件的可选择实施例，
[0034]图14示出了固定件的可选择实施例，
[0035]图15示出了固定件的可选择实施例，
[0036]图16示出了测试结果的表格，
[0037]图17示出了测试结果图，以及
[0038]图18示出了测试结果图。
【具体实施方式】
[0039]下面将给出对实施例的具体描述。将会理解的是，附图只是用于例示的目的而不以任何方式对范围进行限制。由此，对方向的任何参考(例如“上”或“下”)仅针对图中所示的方向。
[0040]保护性头盔的一个实施例包括能量吸收层以及设置在所述能量吸收层内侧的促滑物。根据一个实施例，提供了适合骑自行车使用的模内成型的头盔。该头盔包括外部的优选为薄的刚性壳体，该壳体由聚合物材料制造，例如聚碳酸酯、ABS、PVC、玻璃纤维、Aramid、Twaron、碳纤维或Kevlar。还可以想到略去外部壳体。在壳体的内侧上设置能量吸收层，所述能量吸收层可以是聚合物泡沫材料，例如EPS(发泡聚苯乙烯)、EPP(发泡聚丙烯)、EPU(发泡聚氨酯)或其他结构(例如类蜂窝结构)。促滑物设置在能量吸收层的内侧，并且适于相对于所述能量吸收层或者相对于附接设备滑动，所述附接设备设置为将头盔附接至佩戴者的头部。附接设备通过固定件固定至能量吸收层和/或壳体，所述固定件适于吸收冲击能量和力。
[0041]促滑物可以是具有低摩擦系数的材料，或者涂覆有低摩擦材料:可以想到的材料的示例是PTFE、ABS、PVC、PC、尼龙、纤维材料。还可以想到的是能够通过材料的结构实现滑动，例如通过具有纤维结构的材料，使得纤维相对于彼此滑动。
[0042]在冲击过程中，能量吸收层通过被压缩而起到冲击吸收物的作用，并且如果使用外部壳体，其将使冲击能量在能量吸收层上分散。促滑物将允许附接设备和能量吸收层之间的滑动，提供了一种将原本传递至脑的转动能量吸收的可控方式。该转动能量能够通过摩擦热、能量吸收层形变或者至少一个固定件的形变或移位而被吸收。吸收的转动能量将减小影响脑的转动加速度的量，由此减小了脑在颅骨中的转动。转动伤害(例如硬膜下血肿(SDH)、血管破裂、脑震荡和DAI)的风险由此减小。
[0043]图1示出了根据一个实施例的头盔，其中该头盔包括能量吸收层2。能量吸收层2的外表面I可以用与能量吸收层2相同的材料设置，或者还可以想到的是，外表面I可以是由与能量吸收层2不同的材料制造的刚性壳体I。促滑物5相比于附接设备3设置在能量吸收层2的内侧，附接设备3的设置是用于头盔与佩戴者头部的附接。根据图1所示的实施例，促滑物5固定至能量吸收层2或者结合到能量吸收层2中，然而同样可以想到的是，出于提供能量吸收层2和附接设备3之间的滑动性的这个同样的目的，促滑物5设置在附接设备3上或者与附接设备3结为一体。图1的头盔具有多个通气孔17，允许气流通过头盔。
[0044]附接设备3通过四个固定件4a、4b、4c和4d固定至能量吸收层2和/或外部壳体I，所述四个固定件4a、4b、4c和4d适于通过弹性、半弹性或塑性方式的形变来吸收能量。还可以通过摩擦生热和/或所述附接设备或头盔的任何其他部分的形变来吸收能量。根据图1所示的实施例，四个固定件4a、4b、4c和4d是具有第一部分8和第二部分9的悬吊件4a、4b、4c、4d，其中悬吊件4a、4b、4c、4d的第一部分8适于固定至附接设备3，而悬吊件4a、4b、4c、4d的第二部分9适于固定至能量吸收层2。
[0045]促滑物5可以是低摩擦材料，其在示出的实施例中设置在附接设备3的面对能量吸收层2的外侧上，然而在其他实施例中，同样可以想到的是促滑物5设置在能量吸收层2的内侦U上。所述低摩擦材料可以是蜡质聚合物(例如PTFE、PFA、FEP、PE和UHMWPE)，或者是能够注入润滑剂的粉状材料。所述低摩擦材料可以应用于促滑物和能量吸收层