用于头盔的枢轴组件的制作方法

专利名称：用于头盔的枢轴组件的制作方法
技术领域：
本发明整体涉及用于头盔的枢轴组件，特别是用于具有顶盖部分和可相对顶盖部 分移动的眼部或面部覆盖部分的头盔的枢轴组件。
背景技术：
头盔在多种应用中用于提供对使用者头部的覆盖和/或保护。某些头盔包括可相 对顶盖在打开和关闭位置之间以转动方式移动的护目镜或护面罩。此类头盔可能还包括用 作枢转机构以试图控制护目镜或护面罩在打开和关闭位置之间移动的一个或多个部件。这 种受控制的移动能够允许护目镜或护面罩维持在打开或关闭位置，或者维持在打开和关闭 位置的中间位置。某些枢转机构包括定位槽型铰链机构、螺纹接合、或需要使用外部工具进 行组装或拆卸的机构。另外，某些枢转机构包括可以多种方式连接在一起的部件，以及头盔 左侧或右侧特有的部件。此外，某些枢转机构需要另外的锁定方法以将护目镜或护面罩维 持在所需位置。

发明内容
本发明的一些实施例为具有顶盖和罩的头盔提供枢轴组件。该枢轴组件可包括适 于连接到顶盖的壳体，该壳体具有内部。该枢轴组件还可包括尺寸被设计用于接纳到壳体 内部的承窝(该承窝包括多个第一接合结构)和用于连接到罩的柱子(该柱子包括用于接 合多个第一接合结构的多个第二接合结构)。该柱子的至少一部分尺寸可被设计用于接纳 到壳体内部。该枢轴组件还可包括弹簧，其尺寸被设计用于接纳到壳体内部，以接合柱子并 且将多个第二接合结构偏压到与多个第一接合结构的接合中，同时允许柱子和承窝之间相 对旋转。本发明的一些实施例为具有顶盖和罩的头盔提供枢轴组件。该枢轴组件可包括适 于连接到顶盖的壳体。该壳体可包括内部、被设置用于提供沿第一方向进入内部的第一孔、 和被设置用于提供沿第二方向进入壳体内部的第二孔，其中第二方向的取向相对于第一方 向成一角度。该枢轴组件还可包括尺寸被设计用于经由第一孔接纳到壳体内部的承窝(该 承窝包括多个第一接合结构)和用于连接到罩的柱子(该柱子包括适于接合多个第一接合 结构的多个第二接合结构)。多个第一接合结构和多个第二接合结构中的至少一者可具有 至少一个凸轮表面，该凸轮表面被构造为允许承窝和柱子之间的相对旋转移动。该柱子的 至少一部分尺寸可被设计用于经由第二孔接纳到壳体内部。该枢轴组件还可包括弹簧，其 尺寸可被设计用于经由壳体的第一孔接纳到内部以接合柱子。该弹簧可被构造为提供基本 上沿第二方向的偏压力，以将多个第二接合结构偏压到与多个第一接合结构的接合中，同 时允许柱子和承窝之间相对旋转。本发明的一些实施例提供头盔，该头盔具有顶盖、罩、以及适于连接顶盖和罩使得 罩可相对于顶盖在打开位置和关闭位置之间以转动方式移动的枢轴组件。该枢轴组件可包 括连接到顶盖的壳体。该壳体可包括内部、被设置用于提供沿第一方向进入内部的第一孔、和被设置用于提供沿第二方向进入壳体内部的第二孔，其中第二方向与第一方向不同。该 枢轴组件还可包括尺寸被设计用于经由壳体第一孔接纳到壳体内部的承窝(该承窝具有 多个第一接合结构)和连接到罩的柱子(该柱子具有适于接合承窝的多个第一接合结构的 多个第二接合结构)。该柱子的至少一部分尺寸可被设计用于经由壳体第二孔接纳到壳体 内部。该枢轴组件还可包括尺寸被设计用于经由壳体第一孔接纳到壳体内部的弹簧。该弹 簧可适于(i)接合柱子，(ii)将多个第二接合结构偏压到与多个第一接合结构的接合中， (iii)接合壳体以将枢轴组件以可逆性地锁定在已装配状态。本发明的一些实施例提供用于将头盔的罩连接到头盔的顶盖以允许罩和顶盖之 间相对旋转的方法。该方法可包括提供具有内部的壳体。该壳体可连接到头盔的顶盖。该 方法还可包括沿第一方向将承窝移动到壳体内部。该承窝可包括多个第一接合结构。该方 法还可包括提供具有适于接合多个第一接合结构的多个第二接合结构的柱子。该柱子可连 接到头盔的罩。该方法还可包括沿者朝向与承窝接合的第二方向移动柱子，其中第二方向 与第一方向不同。该方法还可包括沿第一方向将弹簧移动到壳体内部并移动到与柱子至少 一部分的接合中。该弹簧可适于将多个第一接合结构和多个第二接合结构偏压到接合中， 同时允许柱子和承窝之间的相对旋转移动。通过对具体实施方式
和附图的描述，本发明的其他特征和方面将变得明显。


图1是根据本发明一个实施例的头盔的透视图，该头盔包括顶盖、罩和两个枢轴 组件(显示了一个枢轴组件)。图2是图1中头盔的底部透视图。图3是图1和图2中头盔的顶部分解透视图，为清晰起见，仅显示了一个枢轴组 件。图4是图1-3中头盔沿图1中4-4线条截取的侧面截面图。图5是图1-4中顶盖和枢轴组件的正面近距离分解透视图。图6是图1-5中顶盖和枢轴组件的背面近距离分解透视图。
具体实施例方式在详细解释本发明的任何实施例之前，应当理解本发明在其应用中并不限于在下 文描述中提及的或下列附图中所示的结构细节和部件布置。本发明可具有其他实施例，并 且能够以多种方式实践或实施。此外，应当理解，本文所用措词和术语是出于描述目的，而 不应视为限制性的。本文所用“包括”、“包含”或“具有”及其变型形式意指涵盖列在其后 的项目及其等同形式以及额外项。除非指明或另外限定，术语“连接”、“支承”和“连结”及 其变型按广义使用，均涵盖直接和间接的连接、支承和连结。另外，“连接”和“连结”并不限 于物理或机械连接或连结。应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可采用其他实施例， 并且可进行结构或逻辑上的改变。此外，诸如“前”、“后”、“顶部”、“底部”之类的术语仅用 于描述元件彼此的关系，而决不用来描述装置的具体取向，也不用来指示或暗示装置的必 要或需要的取向，或用来规定本文所述发明在使用过程中的操作、安装、显示或设置方式。本发明整体涉及用于头盔的枢轴组件，特别是用于具有顶盖部分和可相对于顶盖部分移动的眼部或面部覆盖部分(例如，罩)的头盔的枢轴组件。本发明的枢轴组件提供 细长、薄型、易于安装的装置，以用于将顶盖部分连接到眼部或面部覆盖部分，同时仍然允 许顶盖部分和眼部或面部覆盖部分之间相对移动。图1-6示出了根据本发明一个实施例的头盔100。如图1所示，头盔100包括顶盖 102、罩104，以及允许顶盖102和罩104之间的相对旋转移动的枢轴组件106。如图1进一 步所示，罩104可相对于顶盖102以可转动的方式在向上、或打开位置105和向下、或关闭 位置107之间移动。图1中以虚线示出的打开位置105是一个可能的打开位置的例子。然 而，应当理解，超过所示打开位置105以及所示打开位置105和关闭位置107的中间可能存 在多种其他位置，并且这些位置属于本发明的范围之内。罩104能够以可拆卸方式连接到 顶盖102。顶盖102的形状和尺寸被设计用于在上方贴合使用者的头顶，以提供覆盖、附接 罩104的方法、和/或对使用者头部的保护(例如，冲击和/或环境保护)。顶盖102可由多 种材料形成，包括(但不限于)以下物质中的至少一种金属(如铝等)、聚合物材料(如高 密度聚乙烯(HDPE)；丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)；聚碳酸酯；NYLON 聚酰胺，如得自Ε. I. du Pont de Nemours and Company (Wilmington, DE)等)、复合材料(如纤维增强 NYLON 聚酰 胺、纤维增强聚酯)、其他合适的材料、以及它们的组合。另外，顶盖102可根据所需用途采 取多种形式。例如，在一些实施例中，顶盖102可以是简单的防撞帽、安全帽、头盔、以及它 们的组合。在一些实施例中，如图1和图3所示，头盔100还可包括夹具零件108，该零件连 接到顶盖102或形成该顶盖的一部分，以提供进一步覆盖、罩104的另外连接方法、和/或 对使用者面部的保护。在采用夹具零件108的实施例中，夹具零件108可刚性地连接到顶 盖102，并且夹具零件108可为罩104的各个部分提供配准和密封表面。在采用夹具零件 108的实施例中，夹具零件108和顶盖102限定第一观察窗口或开口 109(参见图3)，使得 罩104移动到其关闭位置107时，罩104被设置在整个第一观察窗口 109上。在一些实施例中，头盔100还可包括带子、或带具110，其连接到顶盖102或形成该 顶盖的一部分，以提供将头盔100固定到使用者头部的方法。为清晰起见，带子110已从图 3中去除。在图示实施例中，顶盖102适于提供对使用者头部的覆盖，带子110适于将头盔 100连接到使用者头部。然而，在一些实施例中，顶盖102基本上由带子110形成，使得顶盖 102的主要目的是将罩104 (或头盔100的其他部件)连接到使用者的头部，而不一定提供 对使用者头部的覆盖。在一些实施例中，如图1所示，头盔100被构造用于呼吸器系统，并且还包括连接 到顶盖102的口 112(参见图1和图3)，以允许连接到清洁(如经过滤的)空气源(未示 出)。在此类实施例中，头盔100(如顶盖102、罩104和夹具零件108(如采用的话))的至 少一部分可形成包围使用者面部、将使用者的内部气体空间和周围外部气体空间分开的封 装件。使用者的呼吸区可位于封装件和使用者面部之间。清洁空气可由任何合适的清洁空 气源提供到呼吸区内。使用者可呼吸这些空气并将其呼出到呼吸区。这些呼出的空气和进 入呼吸区的过量清洁空气，可以经由封装件上的一个或多个开口(如，沿着罩104的边缘) 或通过任何其他合适的途径排出呼吸区。出于本发明的目的，短语“清洁空气”是指经过滤
7的大气环境空气或由独立源供应的空气。短语“清洁空气源”是指能够为呼吸器系统使用 者提供清洁空气(或氧气)供应源的装置，例如过滤单元或槽。口 112可以连接到顶盖102，或者可以形成顶盖102的一部分，使得口 112与头盔 100的封装件和使用者的鼻部和/或口部处于流体连通中。口 112可连接到空气供给系统。 空气供给系统(无论是正压系统还是负压系统)可帮助维持流出封装件的气体净流量，以 减少污染物进入封装件的机会。在头盔100被构造用于呼吸器系统的实施例中，呼吸器系统可包括、或可连接到 清洁空气供给系统(未示出)，该供给系统可包括被构造用于连接清洁空气源的入口和被 布置成与呼吸区流体连通的出口。在一些实施例中，清洁空气源可以是空气交换装置，该装 置可包括用于在使用者头部周围提供有限呼吸区空间的装置，在所述空间中，空气可结合 使用者的呼吸循环进行交换。采用空气交换装置的呼吸器系统的一个例子是动力空气净化呼吸器(PAPR)，该呼 吸器是具有鼓风机的动力系统，可迫使环境空气通过空气净化元件进入清洁空气供给系统 的入口。然而，本发明并不局限于此类系统，其可以包括任何其他合适的空气供给系统，包 括(但不限于)负压系统。其他示例性空气供给系统可以包括(但不限于)任何合适的空 气供给系统或压缩空气系统，例如自备式呼吸器(SCBA)。在图示实施例中，罩104包括经由枢轴组件106连接到顶盖102的框架120。框 架120可被成形用于提供对使用者头部至少一部分的覆盖和/或保护。例如，在一些实施 例中，罩104可包括覆盖使用者眼部的护目镜，并且在一些实施例中，如图1和图3所示，罩 104可包括全面罩。罩104的尺寸和形状可被设计用于根据头盔100的预期用途提供所需 任何水平的覆盖或保护。罩104还可包括透镜122 (通过该透镜使用者可进行观察)和密 封件124 (该密封件允许罩104紧靠顶盖102的表面密封，并且该密封件可参与形成围绕使 用者面部的封装件)。在一些实施例中，罩104可基本上由透镜122形成，并且透镜122可 经由枢轴组件106连接到顶盖102。罩框架120可由多种材料形成，包括(但不限于)以上所列有关顶盖102的材料。 透镜122可由多种材料形成，包括(但不限于)玻璃、聚合物材料(如，聚碳酸酯、醋酸酯、 NYLON 聚酰胺、丙烯酸树脂等)、其他合适的透镜材料、以及它们的组合。罩104的框架120至少部分地限定观察窗口或开口 123 (例如，在采用限定第一观 察窗口 109的夹具零件108的实施例中的第二观察窗口 123)。透镜122可以在整个观察窗 口 123上以可拆卸方式连接到框架120，以提供对使用者眼部或面部的另外覆盖或保护，并 有助于形成围绕使用者面部至少一部分的封装件(例如，在呼吸性应用中)。图1-4示出的罩104的框架120 —般为U形，并且包括下部126和两个上部128， 该结构从下部126向上延伸以经由枢轴组件106连接到顶盖102的任一侧。图2示出头盔 100的左侧近距离仰视图，其中，罩104的框架120的左上部128通过枢轴组件106连接到 顶盖102。在一些实施例中，如图1-3所示，顶盖102的两侧均包括凹陷部114，该凹陷部的 形状和尺寸被设计用于接纳罩框架120的上部128，从而可在头盔100的任一侧形成齐平侧 面外形，同时允许罩104和顶盖102之间相对旋转。图示实施例中罩104的框架120的形 状和整体外观仅以举例方式示出，但是应当理解，罩104或罩框架120可以存在其他形状和 结构，并且这些形状和结构属于本发明范围之内。
图2-6更详细地示出了枢轴组件106。图2_4示出了枢轴组件106的部件如何彼 此连接，以及如何连接到顶盖102和罩104。图5和图6详细示出了枢轴组件106的部件， 为清晰起见，去除了罩104。如图2-6所示，枢轴组件106包括壳体130、承窝132、柱子134 和弹簧136。壳体130可通过可拆卸、半永久性、永久性等各种连接方法连接到顶盖102，如下 文所述。例如，在图1-6所示实施例中，壳体130整体地形成于顶盖102，使得壳体130永久 性地连接到顶盖102，并且顶盖102包括枢轴组件106的壳体130。然而，在一些实施例中， 壳体130独立于顶盖102形成，并且可拆卸地或半永久性地连接到顶盖102。因此，当壳体 130被描述为“连接”到顶盖102或“用于连接”到顶盖102时，此连接可以包括可拆卸、半 永久和永久型连接、以及它们的组合。可拆卸连接方法可包括(但不限于)重力(例如，将一个部件置于另一个部件或 它们的配合部分之上)、螺纹连接、压力配合式接合(有时也称为“摩擦配合式接合”或“过 盈配合式接合”)、搭扣配合式接合、磁体吸引、勾环扣件扣住、粘附、夹具固定、热密封、其他 合适的可拆卸连接方法、以及它们的组合。永久性或半永久性的连接方法可包括(但不限 于)粘附、缝合、U形钉钉住、螺纹连接、钉子钉住、铆钉钉住、角钉钉住、卷边、焊接(例如声 学(如超声)焊接)、任何热粘结技术(例如对待连接的部件中的一个或二者施加热和/或 压力)、搭扣配合式接合、压力配合式接合、热密封、其他合适的永久性或半永久性的连接方 法、以及它们的组合。本领域的普通技术人员将会知道，某些永久性或半永久性连接方法也 适于被拆除，反之亦然，并且仅仅是为了举例说明才按这种方式分类。图2-6中示出的示例性壳体130的形状一般为上部两个拐角为圆角的矩形棱柱或 立方体，并且包括前壁142、后壁144、底壁145 (参见图2和图4)、以及连接前壁142和后 壁144以形成壳体130侧面和顶部的侧壁146 (参见图4_6)。壳体130的壁142、144、145、 146限定中空内部空间138和内表面148。壳体130还包括位于底壁145上、提供沿第一方 向D1进入内部138的槽或第一孔150，以及位于前壁142上、提供沿第二方向D2进入内部 138的第二孔152，其中第二方向不同于第一方向(例如，取向相对于第一方向D1成一定角 度)。在一些实施例，例如在图示实施例中，第二方向D2取向基本上垂直于第一方向D1。如图2所示，壳体130相对于顶盖102取向，使得头盔100置于使用者头部之上时 底槽150朝向下。因此，当头盔100位于使用者头部之上时，第二孔152朝向侧面外。为简 单起见，本文所使用的相对于枢轴组件106的取向术语将遵循图5和图6的取向，其中图5 代表前视图，图6代表后视图。因此，术语“前”、“向前”、“在前面”、以及它们的变型，是指 位置远离头盔100中线(即，朝向侧面)的元件部分，或以此方向移动，术语“后”、“向后”、 “在后面”、以及它们的变型，是指位置朝向头盔100中线(即，朝向中心)的元件部分，或以 此方向移动。其他取向术语，例如“顶部”、“上部”、“底部”和“下部”，分别用于指朝向头盔 100顶部和朝向头盔100底部的元件或朝向此方向移动。底槽150具有大致矩形的横截面形状，第二孔152具有大致圆形的横截面形状。在 图示实施例中，第一孔150和第二孔152被成形为可容纳枢轴组件106的其他部件，并有助 于绕中心轴A相对旋转(参见图4-6)；然而，应当理解，还可以存在其他形状，只要孔形状 能够为枢轴组件106的其他部件提供足够的连接和配合。承窝132的形状和尺寸被设计用于接纳到壳体130的内部138。特别是，承窝132被构造用于沿第一方向D1经由底槽150滑进壳体130。承窝132可通过上述任何连接方法 连接到壳体130。S卩，承窝132可包括多种连接或取向结构和/或纹理，以有助于承窝132 在壳体130内正确、方便地进行布置。例如，如图5和图6所示，图示实施例中的承窝132包括槽或孔154，该槽或孔154 通过承窝132形成于承窝132侧壁附近，并在承窝132侧面形成弹性构件，例如柔性薄壁 155。弹性构件(此处的薄壁155)可在承窝132滑进壳体130时向内挠曲，以允许承窝132 的外表面156的至少一部分和壳体130的内表面148之间更牢固的过盈配合，并阻止承窝 132和壳体130之间相对移动。然而，应当理解，薄壁155只是用来帮助连接承窝132和壳 体130并阻止承窝132和壳体130之间相对移动的弹性构件的一个例子，也可采用其他合 适的弹性和/或活动构件来实现此类功能。其他弹性构件的例子可以包括(但不限于)设 置在承窝132外表面156和壳体130内表面148中的至少一个上的弹性或弹性体材料；设 置在承窝132外表面156和壳体130内表面148中的至少一个上的一个或多个凸轮表面； 其他合适的弹性或活动构件；以及它们的组合。如图5和图6所示，在一些实施例中，薄壁155还可包括向外突起的伸出部158，当 承窝132进入壳体130的内部138时，该伸出部可沿着壳体130的内表面148啮合，从而提 供承窝132和壳体130内表面148之间的过盈配合。此外，在一些实施例中，如图5和图6 所示，壳体可包括相应成形的凹陷部159，该凹陷部形成于壳体130的侧壁146上，尺寸被设 计用于接纳伸出部158，使得当承窝132滑入壳体130时，伸出部158可移动到与壳体130 的凹陷部159的接合(如按扣)中。承窝132和壳体130之间的这种连接和取向结构可增 强承窝132和壳体130之间的接合，并可进一步用作取向导向以允许在某个方向上进行简 单组装。然而，枢轴组件106的一些实施例在承窝132和壳体130之间不具有此类连接和 取向结构。如图5和图6所示，承窝132还可包括至少一个承窝定位结构，例如向后突起的 伸出部160，该伸出部的形状和尺寸被设计用于接合或配合至少一个对应的壳体定位结构， 例如形成于壳体130后壁144内表面148上的凹陷部162。承窝132的伸出部160和壳体 130的凹陷部162之间的接合有助于将承窝132相对于壳体130稳定在所需空间构造中并 可阻止承窝132移离壳体130。伸出部160和凹陷部162仅以举例的方式示出，但是本领 域的普通技术人员应当理解，伸出部160可相反地位于壳体130上，凹陷部162可位于承窝 132上，还可包括多个这样的结构，和/或可使用多种其他形状和尺寸的定位结构来帮助连 接承窝132和壳体130。承窝132包括前表面164以及形成前表面164至少一部分的、被构造用于接合柱 子134的一个或多个接合结构166，如将在下文更详细描述的那样。短语“接合结构”一般 用于指被成形用于分别配合一个或多个相似形状和尺寸凹陷部或伸出部，以形成两个组件 之间连接的伸出部或凹陷部。在图1-6示出的实施例中，接合结构166包括围绕中心点C 以风车图案(即周向)布置的五个等间距凹陷部，一般来讲，每个凹陷部都具有截头扇形并 具有弧形顶部和底部表面。如图3-5所示，承窝132还可包括连接或取向结构，例如轴168， 其以与接合结构166相同的中心点C为中心，并从承窝132的前表面164向外延伸以进一 步接合柱子134，如将在下文更详细描述的那样。在图示实施例中，当承窝132置于壳体130中时，壳体130的第二孔152与接合结构166以及轴168同心。因此，组装枢轴组件106时，承窝132的接合结构166和轴168被 放置在围绕形成枢轴组件106旋转轴的轴A、与壳体130第二孔152同轴的位置。然而，应 当理解，这种构造仅以举例方式示出，并且一些实施例在壳体130第二孔152和承窝132之 间并不具有这样的同心性。枢轴组件106的柱子134包括连接到罩104的前(或外)部170，和连接到承窝 132的后(或内)部172。柱子134可通过可拆卸、半永久性或永久性等多种连接方法连接 到罩104，例如上文所述那些连接方法。例如，在图1-6中示出并在下文中有所描述的实施 例中，柱子134以可拆卸方式连接到罩104。然而，此实施例仅以举例方式示出和描述，并且 应当理解，在一些实施例中，柱子134可以半永久性或永久性地连接到罩104。例如，在一些 实施例中，可以整体地形成柱子134(如柱子134的前部170)和罩104，使得罩104包括柱 子134。因此，当柱子134被描述为“连接”至罩104或“用于连接”至罩104时，此连接可 包括可拆卸、半永久和永久型连接、以及它们的组合。继续参照图示实施例，当组装枢轴组件106时，通过被构造为可绕轴A旋转的、大 致为圆柱形的轴174，将前部170与后部172接合在一起。如图6所示，轴174包括孔175， 其尺寸被设计用于接纳承窝132的轴168，以进一步增强柱子134和承窝132之间的连接 和配合。然而，应当理解，在一些实施例中，柱子134可包括轴168，承窝132可包括孔175。 还应当理解，在一些实施例中，连接和对齐柱子134和承窝132的此附加方法根本不存在。在图示实施例中，柱子134的前部170包括第一凸缘176，该凸缘从轴174横向向 外延伸，其形状和尺寸被设计用于接纳到形成于罩104的框架120上的口袋178中(参见 图2-4)。在图示实施例中，凸缘176具有带圆角的大致矩形形状，并形成当从侧面观察已 装配头盔100时可看到的枢轴组件106的部分。凸缘176的大致矩形形状允许凸缘176连 接到罩104时随其旋转，同时使得当罩104相对顶盖102旋转时，能够阻止凸缘176相对罩 104旋转。然而，应当理解，凸缘176可呈现多种其他合适形状。如图示实施例所示，凸缘176面向后的表面可包括从轴174横向向外延伸的肋状 物177，其具有自身横向取向长度。肋状物177在柱子134上提供取向结构，此结构的形状 和尺寸被设计用于接纳到罩框架120的口袋178的相应成形凹陷部179(参见图3)。肋状 物177位于凸缘176的垂直上半部。肋状物177的这种定位，结合凸缘176的矩形形状，可 确保柱子134将仅以一种方式贴合到罩框架120的口袋178中。这种元件成形和取向结构 使枢轴组件106的组装变得容易。然而，应当理解，枢轴组件106的一些实施例在柱子134 和罩框架120之间不包括任何此类肋状物或其他取向结构。此外，在一些实施例中，如图 1-6所示，凸缘176的外表面光滑平整，使得枢轴组件106相对头盔100的外表面齐平或凹 进。柱子134还包括与凸缘176后面间隔一小段距离的第二环形凸缘180 (参见图4 和图6)，该环形凸缘从轴174径向向外延伸。环形凸缘180具有向后(即，以与凸缘176相 对的方向)逐渐变小的斜截外径。环形凸缘180的形状和尺寸被设计为适于穿过形成于罩 框架120的口袋178后部的孔182 (参见图3)。特别是，环形凸缘180的后部与罩框架120 的孔182大小相似或小于其内径，以允许环形凸缘180的后部能够轻松穿过孔182，并且环 形凸缘180的前部比孔182的内径略大，使得至少在一定程度上能够阻止柱子134从罩框 架120中拆除。环形凸缘180的前端(即，形成环形凸缘180最大外径的部分)为圆形，使得当施加的力足够使柱子134的环形凸缘180和罩框架120的后孔182之间形成环形搭扣 配合型接合时，可将柱子134从罩框架120中拆除。然而，应当理解，可使用其他合适的方 法将柱子134连接到罩104，并且一些实施例在柱子134和罩104之间不包括这样的连接结 构。在此类实施例中，柱子134可通过(例如)将枢轴组件106固定在已装配状态来固定 到罩104。柱子134的后部172包括后表面184和一个或多个接合结构186，此接合结构形成 后表面184的至少一部分，并被构造用于接合承窝132的接合结构166。在图示实施例中， 柱子134包括五个等间距伸出部，这些伸出部绕轴174周向布置。在此示例性实施例中，每 个伸出部都具有带弧形顶部和底部表面的大致截头扇形形状，并且其形状和尺寸被设计用 于接纳到承窝132的凹陷接合结构166中。承窝接合结构166和柱子接合结构186中的一 个可大于另一个，以允许承窝132和柱子134可彼此相对旋转，而不存在大量摩擦或障碍。 在图示实施例中，承窝接合结构166在直径和深度上大于柱子接合结构186，但在其他维度 上与其相同，以允许简单的相对旋转移动，同时维持由承窝接合结构166和柱子接合结构 186的接合提供的定位位置的完整性。图示实施例的承窝接合结构166在本文中被描述为“凹陷部”，柱子接合结构186 被描述为“伸出部”，其被接纳到凹陷承窝接合结构166中。然而，应当理解，承窝132上凹 陷部之间的突出区域可相反地称为承窝接合结构166，使得示出的承窝接合结构166称为 “伸出部”。类似地，应当理解，柱子134后部172上伸出部之间的凹进区域可相反地称为柱 子接合结构186，使得示出的柱子接合结构186称为“凹陷部”。因此，本领域的普通技术人 员应当理解，术语“伸出部”和“凹陷部”仅以举例的方式用于描述承窝132和柱子134之 间的相对接合，并非意图进行限制。此外，为进一步提高承窝132和柱子134的相对旋转，承窝接合结构166和柱子接 合结构186中的一个或两者可具有斜截表面，以允许接合结构166、186随着承窝132和柱 子134彼此相对旋转而啮合进出彼此的接合。仅以举例方式，在图1-6示出的实施例中，并 且如图5和图6清晰所示，承窝接合结构166和柱子接合结构186的每个径向延伸壁均为 斜截的，以允许承窝132和柱子134无需过度施力便可彼此相对旋转。在一些实施例中，如图5和图6所示，枢轴组件106可包括穿过枢轴组件106中心 的纵向轴线B。可对承窝接合结构166和柱子接合结构186进行布置，使得承窝接合结构 166和柱子接合结构186中的每一个都相对纵向轴线B具有镜像对称性。此外，弹簧136相 对纵向轴线B具有镜像对称性。这样的镜像对称性或轴对称性可允许存在通用部件。艮口， 相同的承窝132、柱子134和弹簧136 (以及枢轴组件106)既可用于头盔100的左侧又可用 于其右侧。此外，在一些实施例中，例如在图示实施例中，承窝接合结构166和柱子接合结 构186中的一个或两者可包括一个或多个旋转对称线。例如，示出的承窝接合结构166绕 旋转轴A旋转对称，示出的柱子接合结构186绕轴A旋转对称。承窝接合结构166和柱子接合结构186仅以举例方式示出，但是应当理解，在不脱 离本发明精神和范围的情况下，可以采用多种不同的接合结构。例如，可使用不同数目的接 合结构166、186，承窝接合结构166的数目不必等于柱子接合结构186的数目，可采用其他 形状的接合结构，接合结构可包括更多或更少的对称线，可采用其他相对尺寸(例如，一个 承窝接合结构166和一个柱子接合结构186之间的相对尺寸)，以及可采用其他定位和凸轮
12结构来完成定量的相对旋转运动。如图2和图4所示，柱子134的至少一部分的尺寸被设计为可接纳到壳体130的 第二孔152中，以接触承窝132。S卩，柱子134可通过将柱子134的至少一部分沿第二方向 D2移动到第二孔152中而连接到壳体130。柱子134可用弹簧136固定到承窝132和壳体 130，这些将在下文进行更详细地描述。承窝132和柱子134可由能够提供所需刚性和尺寸稳定性水平以确保承窝132和 柱子134之间适当配合和接合的多种材料形成。承窝132和柱子134可由相同或不同材料 形成。合适的承窝和/或柱子材料的例子可以包括(但不限于)金属(如不锈钢、锌、铝 等)、聚合物材料(如乙缩醛、聚丙烯、聚乙烯等)、以及它们的组合中的至少一种。弹簧136的形状和尺寸被设计用于经由壳体130的底槽150 (例如，通过将弹簧 136沿第一方向D1移动到壳体130中)接纳到壳体130的内部138。在图1_6所示的实施 例中仅以举例方式示出的弹簧136为大致U形的片簧，使得弹簧136包括基部185、两个从 基部185向上延伸的叉臂187、两个内边缘188和两个外边缘189。内边缘188形成“U”的 内曲线，并且其尺寸被设计用于接纳和紧靠柱子134的圆柱形轴174。当弹簧136被置于壳 体130时，外边缘189可为大致直线并平行于壳体的侧壁146。在图示实施例中，当将弹簧 136插入壳体130时，弹簧136的两个叉臂187分别沿着柱子134的轴174的两侧移动。尺寸被设计用于接纳到第二孔152以接合承窝132的柱子134的后部172还包括 后部环形凸缘190，该凸缘从轴174径向向外延伸。环形凸缘190的后部形成柱子134的后 表面184。弹簧136的叉臂187的间距相隔距离小于后部环形凸缘190的外径，使得叉臂 187接合柱子134的后部环形凸缘190。弹簧136的叉臂187可具有弯曲横截面形状(参见 图4)，以大致沿第二方向D2提供对柱子134的后部环形凸缘190的偏压力。弯曲横截面形 状仅以举例的方式示于图示实施例中，可采用其他合适的横截面形状来提供此偏压力。因 此，此偏压力将柱子134的后部172保持在壳体130中并将柱子接合结构186偏压到与承 窝接合结构166的接合中。弹簧136还可包括所需量的挠曲以允许柱子134相对承窝132 旋转，并且允许当柱子134和承窝132彼此相对旋转时，柱子接合结构186能够移动进出与 承窝接合结构166的接合。特别是，弹簧136存储必要的力以提供所需量的抵抗力，阻止罩 104相对于顶盖102在打开位置105和关闭位置107之间移动，使得罩104可以根据需要维 持在打开位置105、关闭位置107、或它们的中间位置。弹簧136的基部185可包括第一调整片192，其取向相对于基部185的主体194成 一角度(如，约90度，参见图4)，并且其尺寸被设计用于从上方贴合形成底槽150的壳体 130的前壁142的部分。另外或者作为选择，弹簧136可包括位于两个叉臂187中间位置的 第二调整片196。第二调整片196的取向相对于基部185的主体194成一角度(如，约90 度，参见图4)，并且其尺寸被设计用于从上方贴合壳体130的第二孔152的底部(参见图4 和图5)。弹簧136中存储的力还可将弹簧136的基部185大致沿第四方向D4偏压朝向壳 体130的前壁142，以将第一调整片192和/或第二调整片196偏压到与壳体130的接合 中。如图4-6所示，第四方向D4的取向大致与第二方向D2相反。因此，弹簧136可被构造为具有将枢轴组件106锁定到已装配状态(参见图2和 图4)的附加功能，弹簧136的基部185可用作枢轴组件106的拆卸结构。例如，当枢轴组 件106处于其已装配状态时，可朝顶盖102向后按压弹簧136的基部185 (即，大致沿第二方向D2,朝向图4的右手侧)，以将第一调整片192和第二调整片196从与壳体130的接合 中释放出来。同时，可将弹簧136沿第三方向D3(其取向大致与第一方向D1相反)向下拉 出壳体130，以将弹簧136从壳体130中拆除。在一些实施例中，如图示示例性实施例中所示，弹簧136接合壳体130和柱子134 从而得到必要偏压力，以用于维持(i)承窝132朝向壳体130的后壁144，(ii)承窝132 的伸出部160进入与壳体130后壁上凹陷部162的接合中，(iii)柱子接合结构186进入 与承窝接合结构166的接合中，以及(iv)弹簧136的基部185进入与壳体130的接合中， 以阻止(i)承窝132经由底槽150从壳体130中拆除，(ii)柱子134经由第二孔152从壳 体130中拆除，以及(iii)向弹簧136的基部185施加足够拆除力之前弹簧136从壳体130 中拆除，同时允许当向柱子134(或承窝132)施加足够扭矩时柱子134(即罩104)和承窝 132 (即顶盖102)既能彼此相对旋转，又能克服弹簧136中的偏压力，继而将柱子接合结构 186从与承窝接合结构166的接合中移出。因此，弹簧136可用于同时偏压柱子134和承窝132，并且还可用于将枢轴组件 106锁定在已装配状态。因此，枢轴组件106便于组装和拆卸，并且不需要使用任何外部工 具。另外，图示枢轴组件106的每个部件在头盔100的左侧和右侧可通用，使得这些部件可 以单独替换。如上文所述，枢轴组件106的一些实施例在相邻部件之间提供一个或多个取 向结构，使得这些部件仅能以一个取向组装。此外，弹簧136可持续提供足够的偏压和保持 力，以允许罩104和顶盖102之间必要的相对旋转，而无需进行调整以将枢轴组件106维持 在已装配状态。弹簧136可由具有尺寸稳定性，并具有或适于具有必要弹簧常数的多种材料形 成。合适的弹簧材料的例子可以包括(但不限于)金属(如碳钢、不锈钢、时钟弹簧钢、铍铜 等)、聚合物材料(如乙缩醛、聚碳酸酯等)、弹性体材料(如聚氨酯、合成或天然橡胶等)、 以及它们的组合中的至少一种。在使用时，可通过枢轴组件106将罩框架120的上部128连接到顶盖102上的凹 陷部114来组装头盔100。为简单起见，将仅详细说明头盔100的一侧，但是应当理解，相同 说明适用于头盔100的两侧，并且可同时或顺序连接这两侧。下列示例性连接和拆卸工序 将就一个图示实施例进行描述；然而，应当理解，就本发明的所有实施例而言，某些步骤可 能不是必需的。承窝132可沿第一方向D1移动到壳体130的内部138。当承窝132沿第一方向D1 移动时，向外突起的伸出部158沿壳体130的内表面148啮合，并且薄壁155挠曲直至伸出 部158卡入到与壳体130的侧壁146上的凹陷部159的接合中(或者，在不存在凹陷部159 的情况下，直至承窝132形成与壳体130的内表面148的过盈配合)。另外，当将承窝132 置于壳体130中时，承窝132向后突起的伸出部160位于壳体130后壁144上的凹陷部162 中。通过沿第二方向D2移动直到凸缘176和取向肋状物177被接纳到罩框架120的口袋 178中，并且柱子134的后部172被接纳穿过口袋178背部的后孔182，从而可将柱子134 连接到罩框架120的上部128。随后通过大致沿第二方向D2移动罩框架120的上部128和 柱子134，直到柱子134的后部172被接纳穿过壳体130的第二孔152，并且柱子接合结构 186至少部分地布置在与承窝接合结构166的接合中，从而可将柱子134的后部172连接到 承窝132。在一些实施例中，可首先将柱子134连接到罩框架120，然后将柱子134和罩框架120连接到壳体130。或者，在一些实施例中，可首先将罩框架120的上部128置于顶盖 102的凹陷部114中，然后将柱子134同时连接到罩框架120和壳体130中。然后，弹簧136可沿第一方向D1移动到壳体130的底槽150中，并且两个叉臂187 可沿着柱子134的圆柱形轴174滑动以接合柱子134的后部环形凸缘190。弹簧136可沿 第一方向D1移动直到弹簧136邻接柱子134的圆柱形轴174，和/或弹簧136的第一调节 片192和第二调节片196接合壳体130的前壁142。然后，罩104可通过克服将柱子接合结 构186移出与承窝接合结构166的接合时弹簧136的抵抗力，相对顶盖102旋转。可通过拆除枢轴组件106，并将罩框架120的上部128从顶盖102的凹陷部114中 拆卸下来(这两个拆除步骤可以同时或顺序进行)，将罩104从顶盖102中拆除。可向后 (即，朝向壳体130后壁144，大致沿第二方向D2)和沿第三方向D3向下按压弹簧136的基 部185，以将弹簧136从壳体130的内部138中拆除。随着弹簧136从壳体130中拆除，叉 臂187滑出与柱子134后部环形凸缘190的接合中，并且柱子134不再被偏压到与承窝132 接触。因此，可通过沿第四方向D4(此方向大致与第二方向D2相反)从壳体130的第二孔 152中移出柱子134而将柱子134拆除。随着柱子134从壳体130中拆除，柱子134也能从 罩框架120的口袋178中拆除，从而允许罩框架120从顶盖102中拆除。或者，罩框架120 和柱子134可一起从顶盖102中拆除，然后从罩框架120中拆除柱子134。可通过沿第三方 向将承窝132移出壳体130的底槽150将承窝132从壳体130的内部138中拆除。随着承 窝132从壳体130中拆除，向外突起的伸出部158能从壳体130侧壁146上的凹陷部159 中拆除，承窝132的向后伸出部160能从壳体130后壁144上的凹陷部162中拆除。以上所描述并在图中所示出的实施例仅以举例的方式给出，并非意在对本发明的 概念和原则构成限制。因此，本领域的普通技术人员将会理解，在不脱离本发明精神和范围 的情况下，可以对元件及其构造和布置方式进行多种更改。下面的权利要求书规定了本发 明的多个特征和方面。
权利要求
1.一种用于头盔的枢轴组件，所述头盔包括顶盖和罩，所述枢轴组件包括用于连接到所述顶盖的壳体，所述壳体包括内部；承窝，其尺寸被设计用于接纳到所述壳体的所述内部中，所述承窝包括多个第一接合 结构；用于连接到所述罩的柱子，所述柱子包括多个第二接合结构，所述多个第二接合结构 用于接合所述多个第一接合结构，所述柱子的至少一部分的尺寸被设计用于接纳到所述壳 体的所述内部中；以及弹簧，其尺寸被设计用于接纳到所述壳体的所述内部中，以接合所述柱子并且将所述 多个第二接合结构偏压到与所述多个第一接合结构的接合中，同时允许所述柱子和所述承 窝之间相对旋转。
2.根据权利要求1所述的枢轴组件，其中所述多个第一接合结构和所述多个第二接合 结构中的至少一者绕纵向轴线镜像对称。
3.根据权利要求1所述的枢轴组件，其中所述枢轴组件包括旋转轴，并且所述多个第 一接合结构和所述多个第二接合结构中的至少一者绕所述旋转轴旋转对称。
4.根据权利要求1所述的枢轴组件，其中所述多个第一接合结构和所述多个第二接合 结构中的至少一者包括至少一个凸轮表面。
5.根据权利要求1所述的枢轴组件，其中所述壳体与所述顶盖整体地形成。
6.根据权利要求1所述的枢轴组件，其中所述罩具有罩框架，并且所述柱子用于连接 到所述罩框架的一侧。
7.根据权利要求1所述的枢轴组件，其中所述承窝包括轴和孔中的至少一者，并且所 述柱子包括适于与所述承窝的所述轴和孔中的所述至少一者连接的孔和轴中的至少一者。
8.根据权利要求1所述的枢轴组件，其中所述弹簧为片簧。
9.根据权利要求1所述的枢轴组件，其中所述承窝包括定位结构，并且所述壳体包括 对应结构，并且所述弹簧进一步将所述承窝的所述定位结构偏压到与所述壳体的所述对应 结构的接合中。
10.根据权利要求1所述的枢轴组件，其中所述弹簧被进一步偏压以接合所述壳体的 至少一部分，从而将所述枢轴组件可逆性地锁定在已装配状态。
11.根据权利要求10所述的枢轴组件，其中所述弹簧的至少一部分用作所述枢轴组件 的拆卸结构，使得当向所述拆卸结构施加足够的力以克服所述弹簧的偏压时，所述弹簧能 从所述壳体中脱离，并且所述枢轴组件能被拆除。
12.根据权利要求1所述的枢轴组件，其中所述柱子包括适于与所述罩上的对应结构 连接的取向结构，使得所述柱子仅能以一个取向连接到所述罩。
13.根据权利要求1所述的枢轴组件，其中所述承窝包括适于与所述壳体上的对应结 构连接的取向结构，使得所述承窝仅能以一个取向连接到所述壳体。
14.根据权利要求1所述的枢轴组件，其中至少所述承窝、所述柱子和所述弹簧能在头 盔的左侧和右侧通用。
15.一种用于头盔的枢轴组件，所述头盔包括顶盖和罩，所述枢轴组件包括用于连接到所述顶盖的壳体，所述壳体包括内部、被设置用于提供沿第一方向进入所述内部中的第一孔、以及被设置用于提供沿第二方向进入所述壳体的所述内部中的第二孔，所述第二方向的取向相对于所述第一方向成一角度；承窝，其尺寸被设计用于经由所述第一孔接纳到所述壳体的所述内部中，所述承窝包 括多个第一接合结构；用于连接到所述罩的柱子，所述柱子包括适于接合所述多个第一接合结构的多个第二 接合结构，所述多个第一接合结构和所述多个第二接合结构中的至少一者具有至少一个被 构造用于允许所述承窝和所述柱子之间相对旋转的凸轮表面，所述柱子的至少一部分的尺 寸被设计用于经由所述第二孔接纳到所述壳体的所述内部中；以及弹簧，其尺寸被设计用于经由壳体的所述第一孔接纳到所述内部以接合所述柱子，所 述弹簧被构造用于提供大致沿所述第二方向的偏压力，以将所述多个第二接合结构偏压到 与所述多个第一接合结构的接合中，同时允许所述柱子和所述承窝之间相对旋转。
16.根据权利要求15所述的枢轴组件，其中所述多个第一接合结构和所述多个第二接 合结构分别绕所述承窝和所述柱子的纵向轴线镜像对称。
17.根据权利要求15所述的枢轴组件，其中所述枢轴组件包括旋转轴，并且所述多个 第一接合结构和所述多个第二接合结构绕所述旋转轴旋转对称。
18.根据权利要求15所述的枢轴组件，其中所述罩具有罩框架，并且所述柱子用于连 接到所述罩框架一侧的上部。
19.根据权利要求15所述的枢轴组件，其中所述枢轴组件包括旋转轴，所述承窝包括 沿所述旋转轴取向的伸出部和凹陷部中的至少一者，并且所述柱子包括沿所述旋转轴取向 并适于与所述承窝的所述伸出部和凹陷部中的所述至少一者连接的凹陷部和伸出部中的 至少一者。
20.根据权利要求15所述的枢轴组件，其中所述弹簧被进一步偏压以接合所述壳体的 至少一部分，从而将所述枢轴组件可逆性地锁定在已装配状态。
21.根据权利要求20所述的枢轴组件，其中所述弹簧的至少一部分用作所述枢轴组件 的拆卸结构，使得当向所述拆卸结构施加足够的力以克服所述弹簧的偏压时，所述弹簧能 从所述壳体中脱离，并且所述枢轴组件能被拆卸。
22.根据权利要求15所述的枢轴组件，其中所述柱子仅能以一个取向连接到所述罩， 所述承窝仅能以一个取向连接到所述壳体。
23.根据权利要求15所述的枢轴组件，其中所述壳体的所述第一孔在所述第一方向上 具有大致矩形的横截面形状，并且所述壳体的所述第二孔在所述第二方向上具有大致圆形 的横截面形状。
24.根据权利要求15所述的枢轴组件，其中所述第二方向的取向基本垂直于所述第一 方向。
25.一种头盔，包括顶盖；罩；以及枢轴组件，所述枢轴组件用于连接所述顶盖和所述罩，使得所述罩可相对于所述顶盖 在打开位置和关闭位置之间以转动方式移动，所述枢轴组件包括连接到所述顶盖的壳体，所述壳体包括内部、被设置用于提供沿第一方向进入所述内 部中的第一孔、以及被设置用于提供沿第二方向进入所述壳体的所述内部中的第二孔，所述第二方向与所述第一方向不同，承窝，其尺寸被设计用于经由所述壳体的所述第一孔以可拆卸方式接纳到所述壳体的 所述内部，所述承窝具有多个第一接合结构，连接到所述罩的柱子，所述柱子具有多个第二接合结构，所述多个第二接合结构适于 接合所述承窝的所述多个第一接合结构，所述柱子的至少一部分的尺寸被设计用于经由所 述壳体的所述第二孔以可拆卸方式接纳到所述壳体的所述内部，以及弹簧，其尺寸被设计用于经由所述壳体的所述第一孔以可拆卸方式接纳到所述壳体的 所述内部，所述弹簧用于 接合所述柱子，将所述多个第二接合结构偏压到与所述多个第一接合结构的接合中，以及 接合所述壳体以将所述枢轴组件可逆性地锁定在已装配状态。
26.一种将头盔的罩连接到所述头盔的顶盖以允许所述罩和所述顶盖之间相对旋转的 方法，所述方法包括提供具有内部的壳体，所述壳体连接到所述头盔的所述顶盖； 沿第一方向将承窝移动到所述壳体的所述内部，所述承窝包括多个第一接合结构； 提供具有适于接合所述多个第一接合结构的多个第二接合结构的柱子，所述柱子连接 到所述头盔的所述罩；沿着朝向与所述承窝接合的第二方向移动所述柱子，所述第二方向与所述第一方向不 同；以及沿所述第一方向将弹簧移动到所述壳体的所述内部，并移动到与所述柱子的至少一部 分的接合中，所述弹簧适于将所述多个第一接合结构和所述多个第二接合结构偏压到接合 中，同时允许所述柱子和所述承窝之间的相对旋转移动。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述方法包括不需任何外部工具将所述罩连接 到所述顶盖。
28.根据权利要求26所述的方法，其中沿着朝向与所述承窝接合的第二方向移动所述 柱子的步骤包括将所述柱子的至少一部分移动到所述壳体的所述内部。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述壳体包括第一孔和第二孔，并且所述承窝 和所述弹簧的尺寸被设计用于经由所述第一孔移动进入所述壳体的所述内部，所述柱子的 尺寸被设计用于经由所述第二孔移动进入所述壳体的所述内部。
30.根据权利要求26所述的方法，其中所述第二方向的取向基本垂直于所述第一方向。
全文摘要
本发明公开了一种用于包括顶盖和罩的头盔的枢轴组件，以及一种使用所述枢轴组件将所述顶盖连接到所述罩的方法。所述枢轴组件可包括壳体、尺寸被设计用于接纳到所述壳体中并且具有多个第一接合结构的承窝、以及具有适于接合所述第一接合结构的多个第二接合结构的柱子。所述枢轴组件还可包括弹簧，所述弹簧尺寸被设计用于接纳到所述壳体中，以将所述第一接合结构和所述第二接合结构偏压到接合中，同时允许所述柱子和所述承窝之间相对旋转。方法可包括沿第一方向将所述承窝移动到所述壳体、沿与所述第一方向不同的第二方向朝向与所述承窝的接合移动所述柱子、以及沿所述第一方向将所述弹簧移动到所述壳体。
文档编号A42B3/00GK102006794SQ200980112975
公开日2011年4月6日 申请日期2009年3月25日 优先权日2008年4月3日
发明者托马斯·J·布雷斯 申请人:3M创新有限公司