安全帽的悬托件的制作方法

专利名称：安全帽的悬托件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种悬托件，更具体地说涉及一种用于诸如安全头盔的安全帽的悬托件。
背景技术：
工人佩带的用于保护它们的头部免遭伤害的大部分类型的安全帽具有一悬托系统。悬托系统连同头盔一起的作用是吸收物体冲击工人头部引起的冲击震动。悬托系统也用于将头盔戴在工人的头部。
悬托件(suspension)通常是网状的支承系统，它包括几根彼此交叉设置的条状材料。条的端部例如连接在头盔周围的四个或更多的位置上。然后一带或头带一般连接于悬托件的四个或更多的位置上，从而可以将头盔戴在工人头上。为了安全地将头盔戴在工人的头部上，有必要使头带的周长可调节，以适应头部的尺寸。还经常将一后颈带(napes trap)连接在带的后端来达到这些结果。
例如，在来自宾夕法尼亚州的Pittsburgh的Mine Safety Appliance公司的、并在美国专利3,500,474和5,896,586中有所描述的Staz-On悬托件中，一头带，更具体说是头带的后颈带部分可由佩带者手工调节，以适应头部的尺寸。带的两端通过一槽齿结构连接和固定在位。在来自Mine SafetyAppliance公司的、并在美国专利4,942,628和5,950,245中有所描述的Fas-Trac悬托件中，用棘齿类机构控制头带以达到合适的长度。
在市场上销售的用于安全帽的悬托件中，支承带和头带一般由三种或更多的成分制造而成，这样装配时就需要较高的成本，和较长的时间。因此，需要研制一种用于安全帽的悬托件，它比较舒适，能方便地调节到使用者头部的尺寸，而且制造成本较低。
发明概要总的来讲，本发明提供一种用于安全帽的悬托件。该悬托件包括一围绕使用者头部的至少一部分的头带部分和一连接于头带部分的顶部支承部分。在使用悬托件的过程中，顶部支承部分延伸在人的头部顶上。悬托件的头带部分和顶部支承部分由一整块的材料制成。在此所使用的术语“一体”和短语“整块材料”指整体没有接缝的单件材料。
最好是，悬托件由整块的聚合物材料制成。最好是，聚合物的悬托件在一基本是平的模具中模制而成。在模制过程中，头带部分最好包括至少一在其中的第一开口或中断连接的部分和在其中的一第二开口或中断连接的部分，以便于基本是平的模制。用整块材料制造本发明悬托件，尤其是一基本平的整块的模制的聚合物材料，大大降低了安全帽的劳动和制造成本。此外，由于本发明悬托件是在基本平的脱开的状态下模制，所以很容易堆叠，便于存放和/或运输。
悬托件最好还包括将悬托件连接到安全头盔的壳体上的诸连接凸片。这些连接凸片最好是与悬托件的其余部分是一体的(即，凸片是整块材料的一部分)。本发明悬托件的顶部支承部分最好包括至少两个其第一端连接于头带部分、其第二端连接于一基本中心部分的顶部条。在使用悬托件的过程中，基本中心部分最好可接触使用者头部的顶部。
当安全帽受到某一力的冲击时，顶部支承部分的一部分最好能变形。最好是，当安全帽受到某一力的冲击时，顶部条中的至少一个的一部分能变形。顶部支承部分的一部分的这种变形起到吸收部分冲击能的作用。最好是，顶部支承部分的该部分的变形足以提供一容易辨认的迹象，以指示安全帽已受到冲击。
例如，顶部支承部分的可变形的该部分可以包括在顶部条中的第一开口，当安全帽受到一冲击时它具有能直观辨认出的变形。顶部支承部分的该部分还可包括靠近第一开口的第二开口。在该实施例中，当安全帽受到某一力的冲击时，在第一开口与第二开口之间的条状材料可以断开。也可以用另外的孔形成当安全帽受到某一力的冲击时会变形和/或断开的高应力区域。
本发明还提供一包括头带的悬托件，该头带包括一弹性部分。本发明的发明人发现，包括有一段甚至只略微有弹性的材料的头带与某些市售悬托系统相比也能极大地增加使用者的舒适性。此外，本发明人发现，在安全帽的悬托件中采用一段弹性材料仍然符合这种安全帽的顶部冲击标准ANSI Z89.1-1997。
在一个实施例中，跨越头带部分中的开口的弹性材料的长度是可调的，以调节悬托件的适应性。在另一实施例中，开口被封闭，头带部分设置有一连接弹性材料的机构。
在上述的悬托件中，例如，一弹性有限的带或部分可跨越头带部分的第一开口。这个弹性有限的带部分可以接触使用者的前额。弹性有限的前带部分最好由适用于起缓冲垫的作用保护使用者头部并也能作为一吸汗带的材料制成。或者，头带部分的两前臂可连接在一起，取消第一开口。然后在该部分上覆盖一软的柔性材料，以起缓冲垫的作用保护使用者的头部并作为一吸汗带。
本发明还提供一前带部分，在一实施例中它包括一接触使用者前额的第一或前部分和在其使用过程中位于使用者头部与悬托件顶部支承部分之间的第二或上部分。前带部分最好由适用于起缓冲垫作用保护使用者头部的材料制成。前带部分的第一部分和前带部分的第二部分最好由整块的材料制成。与置于安全帽中的已有技术的前带或吸汗带不同，本发明前带部分的第二部分起缓冲垫作用保护使用者的头部避免与悬托件顶部支承部分接触，由此可大大提高使用者的舒适性。如上所述，前带部分最好是弹性的。
本发明还提供安全头盔，它包括上述的悬托系统和/或前带部分。
附图简要说明

图1是一俯视图，它示出了本发明的一个在拆开和总的处在平的状态的悬托件的一个实施例。
图2示出了使用本发明悬托件的安全头盔。
图3A示出了处在拆开状态的图1的悬托件、一头盔和一一起使用的前带。
图3B示出了处在三维连接状态的图3A的悬托件、头盔和前带的剖视图。
图4是一俯视图，它示出了本发明的一个在拆开和总的处在平的状态的悬托件的一个实施例。
图5A示出了在非连接的总的呈平的状态的本发明悬托件的另一实施例。
图5B示出了处在被连接的三维状态的的悬托件、头盔和前带的剖视图。
本发明的详细描述如图1所示，用于安全头盔20(见图2、3A和3B)的悬托件最好是用一整体材料制成。最好是，材料是一种模量在约20000至50000psi范围中的，较好是在约30000至40000psi范围中的可模制的聚合物材料。本领域的技术人员清楚地知道，如果悬托件10的尺寸(例如厚度)改变，那么较佳模量的范围也可以改变。合适材料的一个例子是聚乙烯。悬托件10包括一环绕使用者头部侧面的至少一部分的头带部分30(见图3B)和连接于头带部分30的顶部支承部分40(见图3B)。在使用悬托件10的过程中，顶部支承部分40延伸在使用者头部的顶上。
再如图1所示，悬托件10最好是这样形成的头带部分30包括一第一前端30A和一第二前端30B，两者之间有一第一开口30C。模制后，第一前端30A和第二前端30B可在形成悬托件10的头带时连接在一起。在连接第一前端30A和第二前端30B中，悬托件10开始如图3B所示呈现三维的圆顶形状。
在一个实施例中，当悬托件10处在一连接状态(图3A和3B中所示)时，第一前端30A和第二前端30B不是直接连接在一起的。在这方面，头带部分30最好还包括一连接在第一前端30A与第二前端30B之间跨越第一开口30C的前带500。前带500最好分别通过在第一前端30A和第二前端30B上的凸片32A和32B连接以跨越第一开口30C。凸片32A和32B最好分别与前端500的狭槽510A和510B配合，以可取下地使前带500结合到头带部分30中。头带部分30最好还包括分别与孔或狭槽520A和520B配合的凸片32C和32D，以进一步将前带500保持在头带部分30内。前带500最好能起到衬垫的作用，以将头带部分30配合在使用者的头部上，并作为一吸收使用者排出的汗的吸汗带。下面将更详细地讨论前带500。
在图1的实施例中，头带部分30包括一在其后侧的后颈带50，如图2所示它绕使用者头部的基部延伸。在连接之前，后颈带50包括一第一后端部分50A和一第二后端部分50B，以在它们之间形成一第二开口50C。第二后端部分50B可以例如包括一与在第一后端部分50A中的多个狭槽或孔70之一配合的凸片55，以连接第一后端部分50A和第二后端部分50B，并调节头带30对使用者头部的适应程度。在本领域中已知的还有其它的连接第一后端部分50A和第二后端部分50B以调节头带30对使用者头部的适应程度的方法，诸如用棘齿机构，这些方法也同样适用于本发明。
将悬托件10制造成头带部分30在前部(相对于使用者，即在图1中的右侧)是分开的，以形成第一开口30C，并在后部(例如图1的左侧)也是分开，以形成第二开口50C，使技术人员能够将悬托件10制造成在拆开状态基本是平的或两维的。这种基本平的形状结构能够在一基本平的模具中用聚合物材料模制出悬托件10，由此与市售的用于安全帽的悬托件相比，大大简化了悬托件10的制造，降低了制造成本。
悬托件10的平的形状结构还有利于堆叠多个这样的悬托件，以便于存放和/或运输。而在目前，悬托件通常连接于安全头盔，这些头盔(其内具有悬托件)是被放在单独的盒子中运输的。由于悬托件10的平的形状结构和将悬托件10连接于头盔20或从头盔取下都很方便，悬托件10和头盔20可方便地在拆开状态下运输。在这方面，头盔20最好也形成得使多个这样的头盔20可堆叠/套置，以便于存放和/或运输。
悬托件10的顶部支承部分40包括顶部条70A、70B、70C和70D。顶部条70A至70D最好将头带部分30连接于一基本在中心的中心部分80。基本在中心的中心部分80最好做成在使用悬托件10的过程中接触使用者的头部。在图1的实施例中，顶部条70A至70D的每一个连接于构成基本在中心的中心部分80的第一基本圆形部分80A和第二基本圆形部分80B。
悬托件10还包括一将悬托件10连接于头盔20的连接机构。如上所述，连接结构最好能使悬托件10的连接和拆开都很方便。最好是，连接结构与悬托件10的其余部分一体形成。例如，悬托件10可包括在顶部条70A至70D端部上的凸片90A至90D，以方便地可取下地将悬托件10连接到头盔20上。
凸片90A至90D与头盔20上的对应端口25相配合。凸片90A至90D最好坐落在对应端口25处，从而在使用悬托件的过程中防止悬托件10与头盔20分离，但在不使用时能从头盔20中取下。如图3A和3B所示，端口25包括一由若干凸缘25C形成的槽道25A。在槽道25A内是一在槽道25A的每一侧上的邻接件或壁25B，当使用头盔20时，凸片90A至90D抵靠在邻接件25B上。槽道25A的中心部分25A’朝上延伸较长，越过邻接件25B，坐落在顶部条70A至70D的较低的下部。当头盔20不用时，通过简单地将凸片90A至90D朝下滑动并滑出端口25，就能很容易将悬托件10从中取下。
本发明人已发现了将一段弹性材料加入到悬托件20或其它悬托件的头带30中，能显著增加其使用者的舒适程度，同时仍能安全地和完全满足诸如头盔20的安全帽的顶部冲击标准ANSI Z89.1-1997。较好的是，弹性材料的长度能容易地相对伸长或扩大。例如，伸长率在每磅约1/4英寸至约3英寸的材料适用于本发明。更好的是，伸长率在每磅约1/2英寸至2英寸的范围内。
弹性材料提供的伸长总量不必很大。在头带部分30中只要提供少量的柔性或伸长就能显著提高使用者的舒适程度。悬托件10的头带部分30中的弹性或伸展例如在有力量施加到悬托件10时使头带部分伸长和缩短。此外，在繁重的劳动过程中使用者的头部发胀时，某些市售的悬托件一般所具有“钳夹”(vice clamping)效应在本发明中可以大大减少或消除。
在一实施例中，前带部分500可以被制成具有弹性。前带部分500可例如包括由尼龙稀松织物制成的第一层。这种材料本质上具有弹性，同时也具有强度。尼龙稀松织物还能让湿气透过。但是，如果对侧面的冲击的保护不太重要的情况下，那么加入头带部分30的弹性材料的强度就不成问题。第一层例如可以在暖和的天气放置在使用者的前额，使使用者的汗透过，而保持干燥的表面。前带部分500的靠近第一层的第二层最好是由泡沫材料制成，以提供缓冲衬垫作用和吸收排出的汗。最好还设置一在其与第一层相对的一侧的靠近第二层的第三层。第三层可例如由经过拉毛或编织的聚酯制成。第一层和第三层中最好设置有诸孔或通道，便于热量和湿气通过。如图3B所示，在使用过程中，前带部分500最好在使用者前额区域折叠起来，以进一步提供衬垫作用和舒适度。
前带部分500可方便地从头带部分30内取下。由于前带部分500形状是对称形成的，所以它在头带部分30内也可容易地反过来。例如，在暖和天气，头盔20的使用者可将前带部分500加入头带部分30，使得第一层如上所述对着使用者的前额。在冷的天气，可将前带部分500反过来，使高隔热聚酯第三层对着使用者的前额。本领域的技术人员明白，前带部分500在长期使用之后还可方便地置换。
也可例如将一弹性材料加到本发明悬托件的后面。例如图4中悬托件110有点类似于悬托件10(相同的部分用相同的编号)。但是，悬托件110的后颈带150包括一第一后端部分150A和一第二后端部分150B，它们都比悬托件10的第一后端部分50A和第二后端部分50B短。如图4所示，当悬托件110组装成其三维形式时，第一部分150A和第二部分150B可通过一弹性带160连接或被跨越。或者，将悬托件10的第一后端部分50A和第二后端部分50B可用于悬托件110。
第一部分150A与第二后端部分150B之间的弹性带160的长度可通过分别形成在第一部分150A和第二部分150B的末端上的带扣170A和170B(这在本领域中是已知的)加以调节(以适合每个使用者的头部尺寸)。
在如图4所示的另一实施例中，当悬托件10处在连接状态(如图5B所示)时，第一前带30A和第二前带30B直接连接在一起。在连接中可用任何数量的连接机构。较好的一个如图4所示包括一箭头形状的中间有一朝下裂缝的阳件33和一包括一其中有一开口的凸脊的阴件34，使得箭头能够以锁定的形式插入开口中。此后，一前带500或600如上所述连接于凸片32A和32B。
图5A和5B示出本发明一悬托件210的另一实施例，其中，其顶部支承部分包括至少一个当使用悬托件210的安全帽承受某一力的冲击时会变形的部分。吸收能量的部分最好是悬托件210顶部支承部分的与力(例如压力或拉力)起反应的并且与顶部支承部分的其余部分的不同的区域。在冲击变形时，能量吸收部分起到吸收冲击能量的作用，还能给予能容易认出的指示，即发生过冲击的指示。
在施加某一力(已知材料的性能和能量吸收部分的形状时可计算出/控制该力)时，能量吸收部分的形状最好能变形到与其原来的形状不同的形状。变形最好是模制的聚合物悬托件210的永久性黏弹性或塑性变形。悬托件210最好用模量在5000至20000磅/英寸2(psi)范围内的聚合物材料(例如某些聚乙烯)。当受到一个足以引起给定量变形(包括例如破损)的力时，变形就可以让使用者很容易辨认出来。当看到这样的变形时，使用者应该立即停止使用该安全帽。
在图5A和5B的实施例中，悬托件210通过如上所述坐落在头盔20的端口25中的凸片290连接于头盔20。头带部分230通过诸连接件275连接于顶部条270A至270D，使得在头盔20的顶部受到冲击时，在头带部分230所发生的应变极小，因为对头盔20的冲击所形成的大部分应变都是由悬托件210的顶条270A至270D所承受的，“能量吸收”部分最好位于顶部条270A至270D中。
在图5A和5B的实施例中，能量吸收部分包括顶部条270A至270D中的诸凸出部分285和孔286。凸出部分285和孔286在顶部条270A至270D中形成当施加较大力的冲击力足以变形的窄的大应力区域，以为使用者提供容易辨认的指示，即指示已发生了这样的冲击。而对于市售的安全头盔，使用者可能在受到危害悬托件整体性的较大的冲击时还不知道悬托件业已损坏。
最好是，悬托件210的能量吸收部分变形和/或破裂时基本上能不危害悬托件210的整体性。为此，在顶部条270A至270D中的诸凸出部分285和孔286最好位于基本上靠近顶部部分240的中心部分。最好在连接顶部条270A和270D以及顶部条270C和270D的每一侧上、在顶部条270A至270D中的凸出部分285的径向外面(相对于图5A中的中心点C)的一点上设置一部分环280。这样，对凸出部分285的区域的冲击，能够使顶部条270A至270D破裂而不破坏悬托件210。在这方面，部分环280将保持连接于顶部条270A至270D，并在这种冲击发生时避免使用者的头部接触头盔20。
本发明的能量吸收部分可以有种种形状和尺寸。能量吸收部分可包括例如一个或多个基本在中心的通道或孔。总的来讲，在受到相同张力的情况下，在通道或孔边缘那部分所受到的应力是没有这种通道的类似部分的三倍。因此，顶部条270A至270D最好沿每一外边缘有凸脊，以增加它们的强度。
悬托件210的头带部分230最好采用前带部分600。前带部分600最好包括一前部620和一上部630。在使用时，前部620最好结合到上面联系前带部分500所描述的已连接在一起的头带部分230。在结合到前带部分230时，上部630朝上延伸位于使用者头部的顶部与悬托件210顶部支承部分230之间。如图5A和5B所示，前带600可被制造成通过在一单块材料上形成一裂缝640以把前带600分离成前部620和上部630，由此形成前部620和上部630。这样，前带600可起到本发明的悬托件在使用者的前额和顶部上的缓冲衬垫作用。因此，前带600最好由结合前带部分500所描述的一种或多种材料所制成。
尽管已结合上述例子详细地描述了本发明，但要知道的是，这些细节仅仅是为了举例说明，除下面的权利要求书所限定的范围之外在不脱离本发明的基本精神的情况下，本领域的技术人员可完全可以对它们进行种种改变和变化。
权利要求
1.一种用于安全帽的悬托件，该悬托件包括一围绕使用者头部的至少一部分的头带部分和一连接于头带部分的顶部支承部分，在使用悬托件的过程中，顶部支承部分延伸在使用者头顶上方，头带部分和顶部支承部分由一整块的材料制成。
2.如权利要求1所述的悬托件，其特征在于，悬托件由整块的聚合物材料制成。
3.如权利要求2所述的悬托件，其特征在于，在模制过程中，头带部分包括至少一在其中的第一开口和在其中的一第二开口。
4.如权利要求3所述的悬托件，其特征在于，悬托件是在一基本平的模具中模制而成。
5.如权利要求3所述的悬托件，其特征在于，顶部支承部分包括多个其第一端连接于头带部分的顶部条。
6.如权利要求1所述的悬托件，其特征在于，当安全帽受到某一力的冲击时，顶部支承部分的一部分变形。
7.如权利要求6所述的悬托件，其特征在于，顶部支承部分的该部分变形到足以提供一容易直观辨认的指示，以指示安全帽已受到冲击。
8.如权利要求7所述的悬托件，其特征在于，顶部支承部分包括多个其第一端连接于头带部分的顶部条，当安全帽受到某一力的冲击时顶部条中的至少一个的一部分变形。
9.如权利要求8所述的悬托件，其特征在于，还包括一连接在顶部条之间的部件，以当顶部条中的至少一个的一部分变形时防止悬托件损坏。
10.如权利要求3所述的悬托件，其特征在于，头带部分包括第二开口的第一端和第二开口的第二端，它们连接在一起以消除第二开口。
11.如权利要求10所述的悬托件，其特征在于，一段适用于起缓冲垫作用保护使用者前额的材料连接于头带部分，通常是第二开口的地方。
12.如权利要求1所述的悬托件，其特征在于，悬托件还包括将悬托件连接于安全帽的诸连接凸片。
13.如权利要求12所述的悬托件，其特征在于，这些凸片与头带部分和顶部支承部分一体形成。
14.如权利要求3所述的悬托件，其特征在于，头带部分包括一其第一端连接于第二开口的第一端、其第二端连接于第二开口的第二端、以跨越第二开口的前带，前带由适用于起缓冲垫作用保护使用者前额的材料制成。
15.如权利要求14所述的悬托件，其特征在于，前带包括在其使用过程中跨越第二开口并接触使用者前额的第一部分和可位于使用者头部与悬托件顶部支承部分之间的第二部分。
16.如权利要求15所述的安全头盔，其特征在于，第一部分由一弹性材料制成。
17.如权利要求15所述的安全头盔，其特征在于，前带部分的第一部分和前带部分的第二部分由整块的弹性材料制成。
18.一种用于安全头盔的悬托系统，以将安全头盔支承在使用者的头部，悬托系统包括一围绕使用者头部的头带，头带包括弹性材料部分。
19.如权利要求18所述的悬托系统，其特征在于，弹性材料部分的长度是可调的，以调节头带对头部的适应性。
20.一种用于安全头盔的悬托系统，用以将安全头盔支承在使用者的头部，悬托系统包括一围绕使用者头部的头带，头带包括一前带部分，前带部分包括一在其使用过程中接触使用者的前额的第一部分和一可位于使用者头部与悬托件顶部支承部分之间的第二部分。
全文摘要
一用于安全头盔的悬托件(10)具有一围绕使用者头部的至少一部分的头带部分(30)和一连接于头带部分(30)的顶部支承部分(40)。悬托件的头带部分(30)和顶部支承部分(40)由一整块的材料制成。悬托系统也可有一包括弹性材料部分的头带(30)。或者,头带(30)可包括一前带(600),它有一在其使用过程中接触使用者前额的第一部分(620)和可位于使用者头部与悬托件顶部支承部分之间的第二部分(630)。
文档编号A42B3/14GK1345194SQ00804033
公开日2002年4月17日 申请日期2000年2月23日 优先权日1999年2月25日
发明者L·A·怀斯, J·A·亨德里克森, G·C·戴维斯, J·R·汤姆林森, P·A·泽勒 申请人:矿井安全装置公司