充气安全头盔的制作方法
本申请是基于并要求于2016年5月26日由同一发明人提交的序列号为62/392,296的美国临时专利申请的优先权的非临时发明专利申请，并且要求其优先权。此外，整个说明书，其启示，包括临时申请的书面说明书和附图，均以其整体并入本文。
背景技术：
本发明涉及一种充气头盔，主要供骑行者使用，以保护他们的头部免受自行车事故的伤害。充气头盔将设置足够程度的保护，否则头部会接触到坚硬的表面、汽车、电线杆和/或地面等，这样头盔将a)通过消费者产品安全委员会对其进行冲击测试的当前安全和冲击要求，和b)头盔将是轻质的、易于使用，并且非常重要的是可放气的，使得其可折叠，因此可以容易地和紧凑地/方便地携带，直到需要使用。原本已充气的头盔的放气状态将比充气并且旨在作为安全头盔佩戴时占据更小的空间体积。
本发明是一种可充气和放气缩/可折叠的头盔，用于保护佩戴者的头部，优选地供骑自行车者使用，主要包括充气腔室或封套，其形状类似于传统的硬成分自行车头盔，具有一个或多个简单的流入和释放空气流量阀。头盔成型并适应佩戴者的头部(各年龄的或骑自行车者的不同尺寸)并且还包括抗冲击部件，成型为颅骨帽，可以封装在封套中，或可以戴于头盔下部的头部，或甚至固定或容纳在头盔顶部的顶面和外侧。抗冲击化合物，优选凝胶，其本身可折叠以便储存，并且，然而当与充气头盔一起使用时，将吸收和分散碰撞的冲击并“牺牲”头罩以有利于佩戴者的头部。换句话说，如果受到冲击力，颅骨帽的抗冲击性或冲击吸收化合物(无论是直接戴在头上、在头盔的封套或空气容纳室内、还是在头盔顶部)将会吸收并且分配该冲击力，使得冲击的全部力不由佩戴者的头部承担。这类似于防弹背心的方式，使用
因此，本发明涉及一种可充气和可折叠的头部保护头盔，其具有一个或多个充气腔室，每个室的阀门允许空气进入，在压缩情况下，为了给头盔充气，阀门密封(多个)室内的空气，并且当阀门打开时选择性地排出所容纳的空气，当头盔完成其当下的用途，直到下次使用，然后通过使用吸收冲击、集成或不集成在头盔内(然则在头部上，优选地在头盔内的头部或顶部内)的凝胶状层将保护骑行者的头部，否则如果发生意外碰撞或意外事故的话佩戴者的头部将直接接触表面并造成可能的严重伤害。
本发明人目前考虑三个实施例，即第一实施例，其中形成具有用于头部的腔的头盔状形状的充气叶片，由将容纳空气的弹性体材料制成。该头盔将理想地包裹在具有最小弹性的织物中，如尼龙、聚酯、cardura或任何其他限制或趋于限制弹性可充气叶片的充气。该第一实施例优选地设置有颅骨帽，旨在固定到形成腔的叶片的内侧，并且颅骨帽和头盔由骑行者佩戴。
在本发明的优选实施例中，颅骨帽吸收冲击和消除事故的接触力。在本发明的优选实施例中，颅骨帽是冲击吸收和消散事故的接触力。在替代实施例中，内部颅骨帽可以是具有弹性环的棉网材料，例如，用于贴合地容纳并将其装配到头部。或者，内部颅骨帽可以是泡沫，以在跌倒或事故时帮助吸收对穿着者的冲击，或者它可以由弹性体或任何其它合适种类的材料形成。
在本发明的另一实施例中，颅骨帽由冲击吸收和消除材料制成，优选地是柔性凝胶、半液体、液体或其组合。并且，在该实施例的替代版本中，冲击吸收和消除材料，即颅骨形帽可以在头盔的腔内并且直接佩戴在头部上，头盔的顶部或外部，和/或实际上容纳在充气封套内，其形成叶片形状的充气腔。
当一个人从自行车上摔下来时，头部遭遇的力量远远超过一个g(重力加速度)。这是朝向硬物体坠落的速度和加速度的结果。根据消费者产品安全委员会的跌落测试，头盔需要能够承受每小时14英里的撞击，因为这是关于在没有前进速度的情况下承受两米坠落时撞击的“猛烈”程度。当然，前进速度增加了一些额外的力量，修圆头盔的一个原因是随着剐划越来越多，最大限度地减少头盔与地面的剐划；地面和头盔之间的冲击力越大。精心设计的头盔的圆度和光滑度旨在让头盔打滑、不剐划，并有助于减少伤害。当个体在坚硬、相对坚固的人行道上突然停止，没有头盔，头部可以在大约千分之二秒的时间内向头脑/头部传递上千或更多个g。通过骑行者和人行道之间的头盔，通过挤压头盔材料，停止时间可以延长到大约千分之七或八秒。能量脉冲的这一点延迟和延伸可以在生与死和/或脑损伤之间产生差异。
美国消费品安全委员会为自行车头盔设置标准测试。测试步骤见www.helmets.org/testing。测试过程的冲击部件是跌落测试。头盔绑在头模上，倒置在测试台上，其引导坠落在固定砧座上。cosc实验室中的此台是单轨的并且头盔的下降由单个导轨引导。其他类似的测试台使用两根平行而细的线。然后，实验室技术人员抬起头盔(绑在头模上)，直到头盔顶部到达下面砧座的指定距离。触发器让头盔自由下落，直到头盔撞到砧座。在撞击之前检查跌落的速度，以确保速度正确。加速度计用于测量头模中心的g。如果头盔工作“很好”，那么g很低，可能低于200，而在更好的头盔中，g减少到大约150。如果g力超过300，则头盔测试“失败”。使用三个不同形状的砧座。使用扁平砧座下降2米。那里的头盔和头模在撞击时以大约11英里/小时的速度移动。1.2米的坠落使用半球形的砧座。头盔和头模在撞击时以大约11英里/小时的速度移动。危险或路缘石砧座像路边路缘一样倒圆角且顶部也约1.2米，表示撞击时约11英里/小时。通过所有测试的头盔经认证符合“标准”。如果失败，则未经认证。而且，没有通过资格，无论其通过与否。
现有技术简介
今天，有一个庞大且不断增长的物品市场，这种物品在活跃个体锻炼时为身体部位提供安全保障。更具体地说，骑自行车是一项非常受欢迎的活动，儿童、年轻人和成年人都喜欢。自行车(甚至三轮车)用于各种路面，包括车道(沥青、泥土、砖块等)、道路、小路，甚至在山的两侧。所有这些都可供数百万骑手用于锻炼、兴趣和娱乐。然而，这种形式的运动具有风险因素，因为人们可能会失去平衡或在路上撞到某物(或者某物可能撞到骑行者)，所有这些都会导致摔倒，并且随着摔倒，可能会导致头部接触和受伤。头部受伤可能非常严重，甚至会导致死亡。因此，美国一些州强烈建议并要求公共道路上的骑行者戴头套和保护头盔。并且，在某些情况下，这些头盔很多“通过”安全测试，使得其能够承受在事故中可能冲击骑行者头部的某些最小力。因此，在美国的许多州，自行车头盔是强制性的并强烈推荐的，在任何情况下，即使骑自行车者在非强制性或非道路的情况下骑行。预防瘀伤或头部受伤对于骑行者的长期健康非常重要。
为此，头盔设计成贴合并保持于头部上，以提供保护。这些头盔由坚固的材料和复合材料制成，类似于橄榄球运动员所戴的头盔。其旨在允许穿着者清楚地看到行进路径，由于颈部支撑同样是轻质的，其符合空气动力学以便不会对骑行者的表现产生太大的负面影响，并且优选地，当用户不在自行车上时携带轻便。这些头盔的关键且因此非常重要的特征是能够在头部碰撞的意外事件中保护头部并且最小化对头部的伤害和损坏。为了这一目标，提供轻型头盔和头部伤害防护头盔存在固有冲突。然而，塑料基和其他复合头盔平衡地折衷并提供了抗冲击性相对较强的头盔，虽然颈部和头部很容易承受相对较轻的重量，但是当不戴头盔时它们显得笨重。保护头部所需的材料的强度和刚度也与许多骑行者希望能够在小包装中携带该头盔的愿望相反或相冲突。在不需要头盔时，即在未佩戴时，在抵受冲击以保护头部所需的强度与体积小或紧凑之间存在固有的冲突，本发明所寻求和实现的解决方案，便于携带直至再次使用。
当然，存在用于保护身体部位的可充气物件，例如用于手臂和腿的充气的吊索。就本发明人的了解，从未想到过这些，能够用作头部防护头盔，因其不会通过消费者产品安全委员会对自行车头盔的测试，也不能承受自行车事故的潜在冲击力。当然，还有足球运动员、自行车运动员和其他运动员(曲棍球，长曲棍球，雪橇等)使用的硬塑料头部防护头盔。但即使不使用它们，它们也总是庞大而笨重。本发明是一种充气式头盔，其基本上包括两层在边缘处接缝的薄塑料材料，从而在这些层之间限定(多个)空气容纳室。使用者以自身肺部的空气对腔室充气，或者更优选地，用压缩空气源使得腔室内的空气压力更高，使(多个)腔室更能抵抗事故的冲击力。然而，仅仅提供空气充气头盔，已经确定的是不能充分承受头部保护头盔所需的严酷性和冲击力，至少不是根据在硬质头盔上进行的测试。尤其在制造头盔方面，旨在能够重复充气然后放气以折叠成较小的体积，以便于在使用期间携带和运输，尤其是重量轻且足够容易且方便携带的头盔。
为了达到所希望的目的，本发明提供一种头盔，该头盔在用作头部保护头盔时能够折叠成小于其自身的尺寸，并且在发生碰撞时能够充分保护头部的头盔。其有一个可充气的封套或一组一个或多个连接的空气容纳室，其通常与硬质复合头盔一样贴合在头部，其设置有一个或多个空气冷却通风口，一组薄且优选地塑料连接带和闩锁机构，用于将其容纳在佩戴者的耳朵上方和下巴下方，像传统的头盔，但有集成或单独的颅骨帽、内帽、或头盔顶部之上、帽盖，由优选可折叠的凝胶状材料制成，可显着吸收自行车冲击力并且头部与硬表面接触并将其散布于冲击吸收材料上，这样可以保护位于凝胶帽和头盔下方的骑行者头部免受直接和严重的伤害。当然，充气的封套或腔室也会吸收一些冲击力，但是大部分力都是由高吸收性材料制成的颅骨帽形状的凝胶材料吸收和消散。
如上所述，现有技术启示了坚硬的硬塑料和其他基于硬质材料的头部保护头盔。然而，当处于即用状态时，这些不能折叠成比头盔小的体积。本发明在不用作头盔时便于携带，然而当用充气时，由于凝胶状颅骨帽和充气头盔(即颅骨帽的保持器)的协同作用，将保护头部免受严重伤害。
现有技术也启示了某些材料，例如kevlar材料，当将其集成到身体防护装甲中时，其保护身体部位免受子弹的伤害。然而，该材料是坚硬的，并且就本发明人的了解，没有被考虑，并且集成有可充气和头部贴合、充气和可放气的头盔。impactgel已用于制造智能手机、自行车座椅和摩托车座椅以及足部鞋垫。据申请人所知，在本发明之前，没有建议将其用作与充气头盔一起使用的部件来保护头部。
现有技术还启示了在类似安全帽的头盔内使用可充气的小腔室或封套，以使头盔更牢固和舒适地贴合并容纳佩戴者的头部，并在发生撞击时提供某些头部保护措施。然而，据发明人所知，没有人提供可折叠的头盔，当不用作头盔时，可以将其与作为颅骨帽的可折叠的冲击吸收材料一起折叠或压缩成小体积。
技术实现要素：
本发明基本上包括一个或多个充气腔室或密封的空气容纳封套，其形状类似于现在可用于骑行者头部的硬/复合自行车头盔。优选地，本发明使用氨基甲酸乙酯或类似材料，用于形成头盔的可充气封套的层。氨基甲酸乙酯是耐用的，不容易破裂，倾向于将空气容纳在所形成的腔室内，并且在防止空气通过层泄漏方面似乎是优越的。封套设有一个或两个(或多个)充气阀(每个密封腔室一个)，允许选择性地将一定量的空气引入封套或腔室，无论是由用户的肺部吹入，或优选地因为能够通过压缩空气源将更高的压力引入腔室中。(多个)阀门打开时允许空气进入(多个)腔室，然后当封套完全充气时，阀门关闭以容纳并保持头盔处于充气状态。例如，当需要将头盔放气和折叠并将打包进钱包、公文包、小盒子或口袋中时，例如，重新打开(多个)阀门并且能够压出其中包含的空气，并且空气通过(多个)阀门和环境空气。然后，可以揉压或折叠封套的薄的柔性塑料壁，使得头盔具有远小于充气头盔的状态、体积和形状。
充气头盔呈一般头盔形状(朝向佩戴者的头部凹入以在其中容纳头部，并且像传统头盔一样，俯视时凸出)，所有这些都意味着通常符合佩戴者的头部大小和形状，就像传统的自行车头盔一样。虽然头盔在放气和折叠时的体积似乎要小得多，可以很容易地将头盔从使用位置运送到下一个使用位置(需要重新充气的地方)，本发明所公开的头盔旨在于发生事故时保护穿着者，其中穿着者的头部可以另外与硬表面直接接触。
在充气式安全头盔的一个实施例中，外部或凹入的外表面包裹在具有最小弹性的织物或织物状材料中-如尼龙、聚酯、cardura或将限制弹性可充气叶片的充气的任何其他织物材料。
在该实施例中，内腔衬有颅骨帽，优选地由棉网和/或弹性环制成，以使其与穿戴者的头部贴合并容纳在一起。泡沫可以与网、或另一种弹性体或任何合适的冲击力吸收材料一起使用，以最小化跌落的冲击。
在另一实施例中，本发明提供一种吸收和消散意外撞击的冲击力的材料的颅骨帽，使得穿用者的头部不会受到严重损坏。该颅骨帽可以由高冲击吸收和消散材料的凝胶物质形成，并且可以单独定位或集成在可充气头盔下方，可以集成进并内置于(多个)充气腔室内部，和/或可以固定到头盔的顶部外部。优选的材料是柔性凝胶，但是可以用其他材料替代或组合其他材料，例如或仅仅是在颅骨帽封套内或在头盔的可充气腔室内的液体、泡沫覆盖的凝胶、半液体。在任何位置，冲击吸收材料是用于充气头盔的成分。充气头盔贴合佩戴者头部的形状和尺寸，并且层之间的气垫(即(多个)充气腔室)也用于在自行车摔倒、漏气、事故等时消散力并保护头部免受严重损坏。但是，头部撞击的大部分意外冲击力理想的是由颅骨帽，优选地是由凝胶状材料吸收冲击力。因此，充气头盔是一种安全装备，用于需要保护头部的活动，并且其能够压缩，当不需要作为头盔时其体积小于用于骑自行车时的体积。
优选形式的头盔是可充气的氨基甲酸乙酯薄层，但是这可以用最小弹性的包裹织物填充，在腔体内部(直接位于头部)，在充气叶片的封套内，或甚至在头盔的顶部或外部，提供有网状内帽或由吸收和消散材料制成的颅骨帽。其中不使用这种吸收和消散材料的实施例可以是具有弹性环的简单棉网，以使其贴合头部，并在腔内或者甚至在可充气腔室设置最小弹性泡沫或海绵状物质。
此外，除了头盔的充气部件和柔性凝胶，可充气且轻便、柔软且可折叠的头盔可以用硬质材料增强，如塑料abs、pvc、尼龙或类似材料、木材、金属或其他耐用材料，以便在发生碰撞时，(多个)硬质材料倾向于吸收一些(如果不是大部分)冲击力。
在一个优选实施例中，可充气头盔设置有若干可充气叶片，其形成用于骑行者/骑自行车者的头部容纳腔和可充气环绕环，其将头盔保持在佩戴者的头部周围。该实施例设有吸收和冲击力消散材料的颅骨帽，优选地是形成叶片的两层充气腔室之间的冲击凝胶状物质。
附图说明
图1是完全充气的充气头盔的顶部和侧面透视图，其中未示出头部固定带(盘在头盔下方)以便于图示；
图2是图1所示充气头盔的正面和顶部透视图；
图3是图1和2的充气头盔的顶部和另一侧透视图，其中头部固定带盘在头盔的空腔下方，以便于图示和观察；
图4是图1-3中所示的可充气且已充气头盔的顶部和后部透视图；
图5是图1-4的充气头盔的俯视图；
图6是图1-5中所示的充气头盔的底部平面图，并且示出了头部固定带向外拉动，而用于绑带的搭扣机构的扣紧半部，没有连接；
图7是类似于图6的头盔的底部平面图，示出了头部固定带，现在示出搭扣机构的扣紧半部扣紧在一起，如将头盔保持在佩戴者的头部上的一样，带子围绕穿着者的耳朵延伸并且在搭扣下面但是在穿着者的下巴后方，即在脖子前方的顶部。
图8是其他图的充气头盔的正面、顶部和侧面透视图，并且示出了一根头部固定带，其围绕耳朵并且设有搭扣机构的半部；
图9是其他图的充气的头盔的正面、顶部和另一侧透视图，并且示出了图8中所示的另一根头部固定带，其围绕佩戴者的另一只耳朵并且具有用于将头盔保持在佩戴者头部的搭扣机构的另一半部；
图10是凝胶材料样品的顶侧透视图，该样品将成形为颅骨帽并且优选地集成到可充气头盔中，以用于头部保护。优选地，如将要描述的，颅骨帽位于头盔的空腔内和/或在形成头盔的叶片的可充气层之间的(多个)充气腔室中，并且在大约1/4英寸的厚度范围内吸收头部碰撞的冲击力，然而，当头盔放气并且理想地折叠成小包装以便携带时，可折叠成小体积。
具体实施方式
最佳地如图中所示并且由本领域普通技术人员理解的，本发明是一种可充气头盔10，用于在身体活动期间进行保护性穿戴。已经关于骑行者对其的使用描述了本发明，但是应该容易理解的是，该设备可以在广泛的活动中由佩戴者使用。如上所述，今天，为那些对健康、活动和健身感兴趣的人提供设备，特别是保护和安全设备的市场不断增长。而且，今天，许多人积极参与身体和活跃的活动，包括可能发生事故和跌落/拥挤的高速或越野自行车。因此，本发明可以涉及用于骑行者、摩托车手、攀岩者、长曲棍球运动员、漂流划独木舟选手等的头部保护头盔。需要头部防护头盔的活动范围很大，然而，许多这些活动的参与者发现不想要携带大而笨重的头盔。因此，显然非常需要生产轻质、可压缩但完全保护的头盔。而且，使用可用材料以合理的价格这样做也是非常需要的。当然，使头部防护头盔达到或超过各种政府实体(例如消费者产品安全委员会)制定的标准，不仅是理想的，而且通常对于市场和营销至关重要。并且，以允许容易和小体积携带的方式这样做，可以看出对制造商(极好的销售点)和消费者非常有利。
尽管如此，虽然消费者需要方便和安全，但他们经常处于这样的情况：他们做出匆忙的决定，权衡成本和尺寸，并且几乎没有考虑到安全性。当然，购买头盔决定通常考虑到不同的考虑因素和不同的活动。
骑自行车今天变得非常普遍。许多每日上班族，甚至是城市的上班族，都在使用自行车进行出行和运动。随着这种易于移动性的增强，对于那些配备有保护头部装备并且使得头部装备容易购得并且不会过重或不太笨重的人的需求不断增加。本发明的可充气自行车头盔优选但不必须配置冲击吸收材料的保护颅骨帽，其是一种安全、方便、紧凑、轻便且相对便宜的解决方案，以满足活动人员的需要。
传统的自行车头盔具有坚硬的外壳并且难以携带。在不作为骑自行车时的安全头盔时，携带起来不方便。例如，骑行者可以将他/她的自行车停放在他的办公室或家附近，因此可以在需要时使用，但是由于担心头盔被盗或丢失，所以头盔不会留在自行车上。因此，骑行者将庞大且沉重的坚硬外壳的头盔从自行车带到他旅行的任何地方，直到他再次需要自行车并因此再次需要头盔。将头盔从一个地方搬运到另一个地方可能难以携带且很笨拙，特别是如果骑行者要去正式的商务场所。
今天，也有自行车租赁中心位于道路和街道以及遍布城市地区，配有许多自行车等待出租用于城市街道。然而，骑行者需要头盔进行保护，除非他或她已经携带头盔，否则他或她不太可能租用自行车。然而，那些拥有自己的自行车的人已经戴了头盔，所以这里的重点是，那些愿意随意租用自行车或短期需要的人不会这样做，因为他们没有可用的头盔。一般而言，租赁站不提供这些服务，因为担心会有盗窃风险。因此，本发明显然非常需要的是一种可折叠但可充气的安全头盔。在他/她的口袋或钱包或公文包中携带本发明的潜在骑行者可以容易地展开和充气(无论是通过自己的空气、小型便携式压缩空气筒还是自行车租赁设施可配备压缩空气供应)。这为租赁实体的更多潜在客户和戴头盔的更安全的骑行者提供了安全的头部防护头盔。如果他们可以购买充气头盔(他们已经携带或者如果出租设施具有自动售货机，其中包括本发明公开的带有压缩空气源的包装和放气头盔的盒子)，则更多的消费者将租用自行车。
根据本发明，空气可充气安全头盔有三种基本形式或实施例。在第一实施例中，提供两个弹性体材料薄层，并成形为在充气时形成头部的安全头盔。优选地，当用空气充气时，安全头盔在视觉上类似于当前用于骑行者的硬质且不可压缩的安全头盔。然而，在本发明的实施例中，头盔由弹性材料形成，优选地由两个重叠层，在边缘处密封和缝合并形成基本头盔的形状，并且设置有用于选择性充气和放气的空气阀。
在本发明的一个优选实施例中，充气式安全头盔包裹在织物或织物状材料内，该织物或织物状材料具有最小的弹性，以便在空气可充气叶片与另一种材料(例如墙壁、地面、树木等)接触时，即在头部的硬接触情况下(穿着者的撞击、跌倒、事故等)将变形保持在最小程度内。因此，包裹织物限制弹性体内部(空气充气的叶片)的膨胀。在该实施例中，该颅骨帽的材料可以是泡沫或另一种弹性材料，或者选自提供一定程度的舒适性、耐磨性、冲击力吸收等的材料。
在本发明的优选的替代实施例中，颅骨帽由冲击吸收和消散材料形成，优选地是凝胶、液体或类似材料，其固定在头盔的腔体内部，容纳在充气头盔的叶片的内腔中和/或固定并整合到头盔的顶部表面中。
根据本发明的优选实施例，头盔10在充气时成形为形如具有凹形内部11(见图6)的传统头盔，用于提供与所述骑行者的头部的形状和尺寸一致的空腔，以及凸起的外部或顶部表面13，就像传统的头盔一样。顶部优选地形成为几个封套或叶片，例如今天的传统硬质头盔，其用于使头盔流线型化，因为骑自行车者希望减少骑行时的阻力。在图中所示的实施例中，优选地有5个顶部叶片，12、14、16、18和20，从头部的侧面延伸到头部的相对侧，其中叶片16是头盔10的顶部，头盔10的中心。叶片从头盔的侧面延伸到头盔的另一侧，从头盔10的前部22延伸到后部24。如图所示，提供一个或多个椭圆形开口或气孔30，以允许空气循环通过头盔，以便使用者舒适和降温。优选地，开口或气孔30通过叶片14、16和18，而不通过外叶片12和20。
头盔10由塑料或弹性材料的薄层制成，优选地用于充气玩具、游泳池筏、儿童用拳击练习沙袋、沙滩球、用于后院池的漂浮动物形状玩具等的材料类型。头盔，如泳池筏，由两层塑料制成，至少在外边缘缝合在一起形成空气容纳室，并且在所示自行车头盔的情况下，用于模拟传统头盔，具有多个叶片。像泳池筏一样，整个水筏可以是彼此流体(空气)连通的单个子腔室，但具有用于提供形状和刚性的内侧壁，或者该设备可以由两个或多个单独的腔室形成。在本发明的优选实施例中，由叶片组成的头盔10的顶部具有5个子隔间的单个腔室，并且在叶片之间以存在内壁限定它们。单独的叶片的形成，要么通过在叶片的内侧连接顶部到底部塑料层的内壁来完成，或者缝合顶部和底部塑料层(通过热封、粘合剂或其他方式)以形成和塑造头盔的顶部。
叶片可设有一个或多个充气阀，就像在游泳池玩具中使用的那样，当处于打开位置时，空气吹入或强制进入腔室或叶片使其充气，以及圆形塞子或封闭件，用于在充气后和作为头盔使用该设备期间，将空气保持在腔室或叶片内。阀门是封闭件，其可以选择性地打开以允许空气使叶片充气，但也可以打开以允许选择性放气。叶片可以是具有单独阀门的单独的前到后的封套，或者一个或多个叶片可以与具有一个或多个阀门的其他(多个)叶片流体(空气)连通。这还非常类似于构建泳池筏和其他后院水池和充气玩具和设备的方式。在本发明的优选实施例中，有五个不同的叶片，其通过单个充气-放气阀30连接在一起并可充气(见图9)。在所示的实施例中，该阀位于头盔10的一侧，阀门直接位于叶片12内。与将结合本发明描述的其他阀门一样，阀门30是与许多放空或充气游泳池玩具和物件上使用的基本相同类型的阀门。优选实施例中的阀门30位于头盔的侧面。它设有拉片和塞帽(如传统的那样)，以便于将阀塞插入延伸到腔室中的空气管中，从而封闭空气通道并从头盔表面拉开，从空气通道中取出塞子，使空气容易从(多个)叶片流出。在这种型号的阀门的优选实施例中，其设置有内部挡板，当鼓风吹气或优选为压缩空气被迫进入空气通道时，该挡板允许空气容易流入(多个)叶片，内部挡板(对于水上玩具和其他充气物件而言是众所周知和传统的)将倾向于阻止空气流出，除非阀门及其空气通道夹在一起。
可充气头盔的叶片优选地形成有一组内壁，从头盔的顶层朝向内部底层延伸，然而，内壁不像叶片那样从头盔的前部完全延伸到后部，如上所述，彼此流体连通，使得流过阀门30的压缩空气不仅将填充它所连接的叶片(20)，而且还流入并填充其他叶片12、14、16和18，然而，内侧壁将保持叶片的形状，在视觉上与用于自行车爱好者的传统硬质头盔非常接近，它们目前在市场上销售。或者，顶层塑料可以简单地密封到底层塑料上，以形成多个叶片。
为了给头部提供一些安全措施，流入并容纳在叶片内的空气必须提供不小于约10psi的压力。这通常不能仅通过使用肺功率来实现，因此，当前头盔的充气可能需要通过压缩空气源来完成，将来可能在城市地区的自行车架、加油站、手动泵或其他个人设备，可能配备空气容纳盒。
如上所述，头盔的叶片从头盔前面向后延伸并从一侧延伸到另一侧。叶片位于头部容纳内腔41中(见图6和7)。头盔43的外侧是空气动力学的流线型的。并且，如上所述，一组气孔30形成在叶片中并且完全穿过叶片，如图所示，以允许冷却佩戴者的头部并允许骑行者的头部产生的热量流出(很像传统的头盔)。通过模具或以其他方式从叶片切割材料，然后热密封或以其他方式将层的边缘固定在气孔周围，在叶片中形成气孔并通过叶片形成气孔。优选地并且如图所示，气孔30通过中心叶片14、16和18而不是通过叶片12和20形成。优选地，叶片12、144、16和16从头盔的顶部向下延伸到足够的程度，如果没有完全覆盖大部分耳朵和前额，则头盔的底部边缘至少延伸到耳朵的顶部上方。
在本发明的一个实施例中，形成叶片的层的表面顶部设置有最小弹性材料，如尼龙、聚酯、cardura或任何其他织物或织物类材料，由于在碰撞过程中与硬表面接触，这将在某种程度上限制膨胀并倾向于保持叶片的形状，以在叶片的外层的外部接触点和邻近佩戴者头部的内层之间提供最大量的空气。保持易于变形的叶片的形状将倾向于保持气垫并且倾向于在发生碰撞或事故时最小化对头部的损坏。
在该实施例中，优选但非必要的是，提供颅骨帽，其整合到空气腔室中，固定到头盔的腔的内部或仅仅是头盔佩戴者佩戴的单独部件。根据该实施例，颅骨帽可选地由棉网，一组可充气衬里腔室，使头盔贴合头部的形状和尺寸的弹性环、泡沫等形成，所有这些都有助于在发生事故或跌倒时尽量减少对佩戴者的冲击。
在替代实施例中，可充气叶片的外侧是“裸露的”，即，没有设置用于在碰撞或跌落时保持头盔形状的最小弹性织物，而是，颅骨帽由冲击吸收和消散材料制成，参见下文，它集成在头盔的顶部、在头盔的腔内、在充气头盔的叶片的(多个)腔室内和/或通过单独的部件，不是整合的，而是佩戴者佩戴于他/她的头部。
最后，本发明的可充气安全头盔的第三和当前优选实施例设想，由吸收和消散力的凝胶状物质形成的颅骨帽包含在空气腔室内，即在叶片内，所以这一点相对于其他实施例而言在视觉上是不可察觉的。这确保了颅骨帽在适当的位置，以便在发生碰撞或事故时保护穿着者。
在优选实施例中，头盔10还设置有环绕头盔10的充气环40。环40包括用于包围佩戴者头部的圆形空气管44。环40或空气管44计划固定在外叶片12和20下方。圆形空气管44本身是可充气的，并且围绕佩戴者的头部，从前额延伸到太阳穴，并且延伸到佩戴者头部的后部。由于它也是可充气的，因此它很容易贴合头部的形状和大小，并且可以轻柔但牢固地将头盔固定在头部。空气管的内径意味着对应于佩戴者头部的外径，而空气管44的外径与头盔10的两个最外侧叶片12和20的底部大致相同并且缝合。
圆形空气管44设有其自己的空气阀门42(见图9)，其允许圆形空气管44充气、密封(以防止过早放气)，然后打开以实现预期的放气。圆形空气环围绕头部并且优选地穿过佩戴者耳朵的顶部或中部上方，穿过前额并且至少部分地覆盖佩戴者颈部的后部。它旨在成为头部保护头盔。优选地，阀门42位于头盔的后部。更优选地，阀门42向后突出并穿过头盔10的基部51的开口47。
两个最外侧叶片12和20的底部边缘以及延伸到头盔前部和后部的内部叶片14、16和18的小部分是与充气环40的内边缘连接或缝合/密封的点。
底座51连接到空气管或可充气环40的底部。基部51包括前部或前部小直径管状部分74、向后延伸的一组臂75，其缠绕外部叶片12和20，并且当它们朝向后部24和后部头盔部分80缠绕时直径增大。
圆形空气环40提供用于将头盔固定在佩戴者头部周围的主要机构。提供圆形的、可充气的空气管或腔室40，其围绕佩戴者的头部向内延伸。该管用于包裹佩戴者的头部，并且被保持，并且贴合佩戴者的头部尺寸，延伸穿过前额，正好在佩戴者的耳朵上方或穿过佩戴者的耳朵，以穿过颈部的后部。
底座51和圆形空气环40由充气封套组成，由两层密封在一起或粘附的塑料形成，以形成充气腔室，每个腔室设有空气阀门，用于根据需要填充、容纳和释放空气。在优选实施例中，为空气环40提供传统的空气阀门42，空气环40延伸穿过并通过底座51的后部头盔部分80的孔47触及。在优选实施例中，基部51的阀门90位于左侧或右侧部分76或78的一侧；在图中，阀门90显示为穿过底座的左侧进入底座51，如图3所示。后头盔部分80通过将塑料层的部分热密封(或以其他方式粘附)在一起，从而设置有一组向后延伸的轮廓线46和48。这些旨在提供对头盔的空气动力学的测量，因为风将从头盔的侧面扫过并且向后并且从头盔的后部离开。
容易理解的是，头盔13的顶部(由五个叶片部分12、14、16、18和20组成)、空气环40和底座80，当通过它们各自的空气阀30、42和90充气时，形成三维的空腔41，从而提供一种头戴式的头盔，该头盔紧贴头部。在发生事故时，部件内的空气为头顶提供一定程度的保护。
在本发明的第一优选实施例中，叶片的顶表面覆盖有最小弹性织物或织物状材料，当发生事故时，该材料倾向于阻止(多个)叶片的变形。这旨在保持冲击点和头部之间的气垫，以最小化对头部的损坏和伤害。织物可以是网状或完整的片材(除了通风口或开口，以允许头部排气舒适)并且优选地由尼龙、聚酯、cardura或类似的织物或材料制成，限制弹性体的膨胀，由于事故或碰撞，当受到外力时，头盔叶片充气。
优选地，刚刚描述的实施例设置有颅骨帽，该颅骨帽位于头盔的空腔中(固定在其中或未固定在其中)，或者该帽仅仅是用户佩戴的单独部件。优选地，该实施例的颅骨帽是具有弹性环的简单棉网(或者也可以是可充气的)，以允许头盔贴合穿戴者头部的尺寸和形状。或者，该颅骨帽由棉网制成，或者它可以具有一个或多个泡沫部分或另一种弹性材料，以帮助在发生事故或碰撞时最小化对头盔佩戴者头部的冲击。
在替代实施例中，头盔空腔的内部衬有一层薄薄的网状材料(图中未示出)，以便将佩戴者头部的顶部与塑料叶片的底部分开，以便于舒适和空气流动。网状物可以是弹性的并且用于最小化或消除佩戴者的头部(由于湿润和潮湿/出汗)粘附到叶片的塑料内表面。
此外，头盔的顶部(五个叶片的外层)、底座80和后轮廓线形成三个分开的水平空气管部分91、93和95，对于骑自行车者或其他活动爱好者而言，在视觉上类似于传统的、头部保护但坚硬的头盔。然而，这种头盔是充气和可放气的。当充气时，带有空气腔室的头盔将适合佩戴者的头部、周围和紧贴轮廓，环绕着骑行者的头部环绕并缠绕，并且叶片的内表面搁置在佩戴者头部的顶部上，从前到后并从一侧到另一侧延伸。头盔的基部，在头盔的前部具有较小直径的管状部分，该腔室的直径随着头盔的侧面的增加而向后延伸，并且在后部头盔部分80中结束，而定义子腔室91、93和95的轮廓线46和48，在物理上和视觉上类似于硬质成分的、头部保护自行车头盔。然而显着地，可以选择性地打开阀门30、42和90中的一个、两个或三个(或更多，如果提供的话)，在初始充气和关闭最初使用的头盔的阀门之后，从(多个)腔室内部挤出空气以使腔室放气，因此本发明的头盔可以折叠和/或压缩成比充气时头盔提供的体积小得多的体积。这使得它可以容易地以小体积运输，然而，该设备可以在需要的时间和地点重新充气。当充气时，该设备是头部保护头盔，充满空气；当放气时，该装置可以折叠或压缩(不含空气)，以便将其存放在口袋、背包、钱包或公文包中，直到需要充气使用。
根据本发明，当充气时，空气腔室、叶片、基部的厚度在约3/4英寸的范围内。当充气时，容纳在腔室、叶片和基部内的空气压力优选地在约10psi的范围内。出于这个原因，头盔很可能只能通过使用压缩空气源、泵、弹药筒等进行适当的充气，而不仅仅是使用一个人的肺部和它们的吹气能力，因为后者不能接近所需的10psi。
如果发生意外或头部与硬质表面的无意接触，仅仅通过空气对头盔进行充气，可为佩戴者的头部提供一定程度的保护。然而，如上所述，本发明，接缝和塑料设计用于空气填充仅约10psi的空气，因此在路面上或与大多数硬质表面发生的头部事故将导致头部损伤。头盔的材料可以由更坚韧和更坚固的材料制成，这样可以仅通过头盔的空气压缩，实现更高的psi和更大的头部保护，但是附带明显的“费用”、重量、成本、舒适度以及在放气时的紧凑能力。
在本发明中，一种充气式活动头盔设置有一组薄的、优选塑料的吊带，该吊带从空气环40的内侧向下延伸。这些塑料带在形状和延伸方面与现在在更传统的硬质塑料自行车头盔上发现的吊带非常相似，以将头盔固定在佩戴者身上。基本上，一对吊带101和103位于头盔的每一侧。更靠近空气环腔室40内部的吊带的端部密封或以其他方式固定到其上。这两个薄吊带101和103形成y形。y形顶部的一端固定在头盔侧面的中间附近，而y形的另一端固定在头盔后部附近。该组吊带的y形的共有支腿105固定到简单的滑动闩锁机构的一半上，这对于其他自行车头盔来说是非常传统和普通的。它通过热封、粘附等固定在那里。简单的滑动闩锁机构的前半部分是固定机构的凹形半部。可以理解的是，每组吊带的y形的两条支腿的尺寸设计成：当头盔充气并放置在头部上时，围绕佩戴者的耳朵延伸。另一组薄吊带101和103设置有滑动闩锁机构的另一半，凸形半部能够滑入并选择性地释放(通过压缩凸形半部的凸形齿的弹性侧)。在优选实施例中，滑动闩锁机构的凸形半部在y形吊带组的直立“支腿”上可稍微调节。具有滑动闩锁机构的吊带倾向于将头盔保持在佩戴者的头部上，就像在耳朵周围和下巴下面/后面的带有侧面吊带的任何头盔一样。然而，当头盔放气时，吊带可用于缠绕装置，闩锁朝向放气的头盔的顶部连接在一起，以将其容纳在紧凑的包装中。在优选实施例中，头盔的放气、折叠和包装尺寸在约8英寸×8英寸×约2.5英寸的范围内，但是可以获得其它尺寸，这取决于腔室排气后的折叠和压缩。
在本发明的替代实施例中，可充气头盔的前部设有刚性向前突出的遮阳板。这将允许风压靠它并且运动中的空气将倾向于将头盔向下推，使其保持在头部上并减少头盔被拉下的趋势。这也倾向于减少将头盔保持在头部上的一组吊带的应变。
在本发明的替代实施例中，一个或多个叶片的(多个)内表面可设置有泡沫、海绵状材料或其他“间隔物”，其可选择性地定位以允许使用者将内腔配置成更接近地贴合于佩戴者头部的实际形状和尺寸。
在本发明的替代实施例中，包括一个或多个叶片和/或可充气的环绕环的可充气头盔部分包含在塑料、abs、pvc、尼龙或其它合适的轻质但耐用的材料的硬质外壳内。在该实施例中，当头盔的可充气部分的腔室放气时，坚硬的外壳仍然可以是可折叠的。或者，如上所述，头盔的外侧或顶部可设置有简单的最小弹性覆盖物，以使接触期间可充气叶片的变形最小化。在本发明的该实施例中，上述的充气式头盔可以容纳在最小弹性或非弹性的薄的轻质材料片中，当发生碰撞，用于在用空气充气时收缩叶片的膨胀。
在本发明的替代实施例中，每个叶片中的一个或多个以叠加的方式、一个叠在另一个上面的腔室形成，使得一组腔室与佩戴者的头部相邻，另一组与第一组分离，并且还包括位于第二组和后续组上方的一组或多组附加腔室的可能性。当充气叶片充气或增加厚度时，可充气叶片的子集可以是相同的厚度，因为子叶片远离或朝向佩戴者的头部延伸。
为了实现提供真正的头部受伤保护头盔的期望目标并且提供将通过消费者产品安全委员会的测试的头盔，本发明还提供了一种冲击吸收材料，优选地形状为颅骨帽。这可以是单独的部件或者可以集成到头盔的空腔中，固定到顶部，但是在非弹性材料层下、，在非弹性材料的顶上或者甚至在叶片的空气封套内。颅骨帽可以是简单的棉网和/或设置有泡沫。
在本发明的替代实施例中，颅骨帽优选地是柔性凝胶，其将在发生事故时吸收和消散预期的冲击力。柔性凝胶优选地为颅骨帽的形状，并且可以在穿上可充气头盔之前放置在佩戴者的头部上。颅骨帽，其具有面向穿着者的凸形头部的凹侧，并且具有配合到头盔的凹侧或空腔中的颅骨帽凸侧，将为头部提供显着的保护。如果形成颅骨帽形状(未示出)，保护凝胶200(见图10)在受到冲击力时将消散到其材料上，并且不允许冲击的全部力直接冲击佩戴者的头部。柔性凝胶的力吸收能力对用作头部保护设备的可充气头盔非常有益。柔性凝胶200也是稍微可折叠的，因此它在折叠和压缩时也可以占用较小的体积，以便于携带和搬运。并且，柔性凝胶是轻质的，因此它不会使可充气头盔和柔性凝胶组合，两者都是冲击吸收组件，既不重又不大。柔性凝胶200将以类似于
根据本发明的当前优选实施例，柔性凝胶材料的厚度可为约1/4英寸，并且目前可从www.impactgel.com，igholdings获得其优选材料。柔性凝胶材料的列出用途包括自行车座椅、摩托车座椅插件、智能手机壳、鞋类鞋垫等。据信，可以在柔韧性、重量和抗冲击性方面具有很大优势的柔性凝胶样品被称为d-30型。
根据优选实施例，柔性凝胶将容纳在塑料叶片的层内及其之间。在替代实施例中，塑料叶片可以设置有开口，除了阀门之外，允许片材中的柔性凝胶滑入叶片的腔室中，即，在叶片的内外层之间，然后通过用于塑料和可重复使用的食品储存袋的密封件密封在其中。以这种方式，可以选择性地移除和插入柔性凝胶片，甚至根据需要或要求更换。在任何情况下，优选实施例提供柔性凝胶片，无论是作为容纳在头盔腔内的单独颅骨帽、容纳在叶片封套内的一片或多片材料、或者甚至在叶片外侧的顶部，作为一种高效的力吸收材料，能够在发生头部碰撞/事故时将伤害降至最低。
在本发明的实施例中，其中柔性凝胶片容纳在头盔的顶部，它可以通过合适的紧固件保持在那里，或者可以通过围绕头盔的叶片的外表面的简单且轻质的网状物保持在其上。在此，根据需要或要求，可以移除和更换柔性凝胶。而且，移除和替代地容纳柔性凝胶片与头盔分离的能力实现了增加的、保护头盔部件的存储和运输方面的选择，直到需要使用。
据信，柔性凝胶材料在正常使用时将是柔性的，但是在撞击的情况下在比冲击的更大的位置上变硬成固体，以减小压力的焦点，从而降低对穿着者的冲击力。
尽管出于说明本发明的目的而在本文和所附发明公开内容中包括某些实施例和细节，但是对于本领域技术人员显而易见的是，可以在不脱离本文公开的情况下对本文公开的方法和装置进行各种改变，本发明的范围在所附权利要求中限定。
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