头盔的制作方法

头盔
1.本发明涉及头盔。
2.众所周知，头盔用于各种活动。这些活动包括搏斗和工业目的，例如，士兵的防护头盔和例如建筑工人、矿工或工业机械操作员使用的安全帽或头盔。头盔在体育活动中也很常见。例如，防护头盔可用于冰球、自行车运动、摩托车运动、机动车赛车、雪橇滑雪(skiing)、单板滑雪、滑冰、滑板、马术活动、美式橄榄球、棒球、英式橄榄球、足球、板球、长曲棍球、登山、高尔夫、气枪射击、滑旱冰(roller derby)和漆弹。
3.头盔可以是固定尺寸的或可调节的，以适应不同大小和形状的头部。在某些类型的头盔中，例如，通常在冰球头盔中，可以通过移动头盔的部件来改变头盔的外部和内部尺寸以提供可调节性。这可以通过具有两个或更多个可以相对彼此移动的部分的头盔来实现。在其它情况下，例如，通常在自行车运动的头盔中，头盔设置有用于将头盔固定到用户的头部的附接装置，并且该附接装置可以改变尺寸以适应用户的头部，同时头盔的主体或外壳保持不变的尺寸。在某些情况下，头盔内的舒适衬垫可以作为附接装置。该附接装置也可以以多个物理上分开的部件的形式提供，例如多个彼此不互相连接的舒适衬垫。这种用于将头盔固定在用户头上的附接装置可以与额外的绑带(例如颏带)一起使用，以进一步将头盔固定到位。这些调节机构的组合也是可能的。
4.头盔通常由通常很硬并且由塑料或复合材料制成的外壳和经常称为内衬的能量吸收层制成。在其它布置中，如英式橄榄球的争球头盔，头盔可以没有坚硬的外壳，并且头盔作为一个整体可以是柔性的。如今在任何情况下，防护头盔的设计必须满足某些法律要求，这些法律要求尤其涉及在指定载荷下大脑重心可能出现的最大加速度。通常情况下，进行测试，其中已知的是配备了头盔的模型头骨受到朝向头部的径向冲击。这导致现代头盔在径向冲击头骨的情况下具有良好的能量吸收能力。在开发头盔方面也取得了进展(例如，wo2001/045526和wo2011/139224，它们的全部内容通过引用并入本文)，以通过吸收或耗散旋转能和/或将其重新定向为平移能而非旋转能来减少从斜向冲击(即其结合了切向和径向分量)传递的能量。
5.这种斜向冲击(在没有保护的情况下)会导致大脑的平移加速度和角加速度。角加速度导致大脑在头骨内旋转，从而对连接大脑和头骨的身体部位以及大脑本身造成伤害。
6.旋转损伤的示例包括：轻度创伤性脑损伤(mild traumatic brain injury，mtbi)，如脑震荡，以及重度创伤性脑损伤(severe traumatic brain injury，stbi)，如硬膜下血肿(subdural haematoma，sdh)、血管破裂导致的出血和弥漫性轴索损伤(diffuse axonal injury，dai)，其可概括为脑组织中的高剪切变形导致的神经纤维过度拉伸。
7.取决于旋转力的特性，如持续时间、幅度和增加速率，可能会遭受脑震荡、sdh、dai或这些伤害的组合。一般来说，sdh发生在持续时间短且幅度大的加速度的情况下，而dai发生在持续时间更长且更为普遍的加速度载荷的情况下。
8.在如wo2001/045526和wo2011/139224中公开的那些可以减少由斜向冲击引起的传递到大脑的旋转能的头盔中，头盔的两个部分可以被配置为在斜向冲击之后在滑动界面处相对于彼此滑动。
9.在一些头盔中，头部附接装置悬挂在硬外壳内并与该硬外壳分离。制造这种头盔可以是简单且便宜的，并且为某些头盔用途提供足够的防径向冲击的保护。然而，可以希望改进这种头盔的性能，例如在斜向冲击的情况下，优选地不显著增加制造成本和/或工作量。
10.根据本公开的一方面，提供了一种头盔，包括：
11.外壳；
12.头部固定件，其配置为符合佩戴者的头部；以及
13.多个连接件，每个连接件设置在所述外壳与所述头部固定件之间，并且，每个连接件连接至所述外壳和所述头部固定件；
14.其中，所述连接件被配置为将所述头部固定件悬挂在所述外壳内，使得在使用中在所述头部固定件与所述外壳之间提供空气间隙；
15.其中，每个所述连接件具有连接至所述外壳的第一连接点和连接至所述头部固定件的第二连接点；以及
16.至少一个连接件被配置为使得在所述第一连接点与所述第二连接点之间的拉伸载荷下，所述连接件以第一弹性模量延伸直至阈值延伸(threshold extension)并且以第二弹性模量延伸超过阈值延伸。
17.在一种布置中，所述第二弹性模量高于所述第一弹性模量。
18.在一种布置中，所述第二弹性模量低于所述第一弹性模量。
19.在一种布置中，所述至少一个连接件被配置为使得在所述第一连接点与所述第二连接点之间的拉伸载荷下，所述连接件以第三弹性模量延伸超过第二阈值延伸；并且
20.所述第三弹性模量高于所述第二弹性模量。
21.在一种布置中，所述连接件的至少一种弹性模量低于所述外壳和所述头部固定件中的至少一者。
22.根据本公开的另一方面，提供了一种头盔，包括：
23.外壳；
24.头部固定件，其配置为符合佩戴者的头部；以及
25.多个连接件，每个连接件设置在所述外壳与所述头部固定件之间，并且，每个连接件连接至所述外壳和所述头部固定件；
26.其中，所述连接件被配置为将所述头部固定件悬挂在所述外壳内，使得在使用中在所述头部固定件与所述外壳之间提供空气间隙；并且
27.所述连接件具有比所述外壳和所述头部固定件中的至少一者更低的弹性模量。
28.在一种布置中，所述连接件各自整体形成为单个元件。
29.在一种布置中，所述连接件由弹性体形成。
30.在一种布置中，所述连接件可拆卸地连接至所述外壳和所述头部固定件中的至少一者。
31.在一种布置中，所述连接件通过不需要单独紧固件的机械连接连接至所述外壳和所述头部固定件中的至少一者。
32.在一种布置中，所述连接件通过卡扣连接、过盈配合连接和旋转接合连接中的至少一种连接至所述外壳和所述头部固定件中的至少一者。
33.在一种布置中，所述头部固定件通过4个或6个连接件连接至所述外壳。
34.在一种布置中，至少两个所述连接件被配置为为下巴带提供锚定点。
35.在一种布置中，所述第一连接点被配置为防止相对于所述外壳旋转。
36.在一种布置中，所述第二连接点能够通过所述连接件的变形相对于所述外壳绕所述第一连接点旋转。
37.在一种布置中，所述连接件包括在所述第一连接点与所述第二连接点之间的至少一个肢状物(limb)，当所述连接件上没有载荷时所述肢状物不是直的；并且
38.在一个弹性模量处的所述连接件的延伸对应于被变形为直的所述至少一个肢状物，并且在不同弹性模量处的所述连接件的延伸对应于被拉伸的所述至少一个肢状物。
39.在一种布置中，所述连接件还包括在所述第一连接点与所述第二连接点之间的至少一个肢状物，当所述连接件上没有载荷时所述肢状物是直的。
40.在一种布置中，所述阈值延伸为所述第一连接点和所述第二连接点的间隔增加至少10mm。
41.在一种布置中，所述头部固定件包括多个带子，所述多个带子延伸穿过佩戴者的头顶并且在相对的一对连接件之间延伸。
42.在一种布置中，形成所述头部固定件的所述带子的弹性模量高于所述连接件的弹性模量。
43.在一种布置中，在没有冲击头盔的情况下，由所述空气间隙提供的在对应于佩戴者的头顶的位置处的所述外壳与所述头部固定件之间的间隔为至少10mm、任选地至少15mm、任选地至少20mm、任选地至少30mm、任选地至少40mm。
44.下面参照附图详细描述本发明，其中：
45.图1描绘了用于提供防止斜向冲击的保护的头盔的横截面；
46.图2为示出了图1中的头盔的工作原理的示意图；
47.图3a、图3b和图3c示出了图1中的头盔的结构的变型；
48.图4和图5示意性地描绘了头盔的另一种布置；
49.图6以剖面示意性地描绘了头盔的另一种布置；
50.图7描绘了根据图6中描绘的布置的头盔的示例的内部；
51.图8和图9描绘了用于图6中描绘的布置的头盔的连接件；
52.图10描绘了当连接至头部固定件时的连接件，如图9中描绘的连接件；
53.图11描绘了在拉伸载荷下的连接件，如图9中描绘的连接件；以及
54.图12至23描绘了用于头盔的连接件的可替代的布置。
55.为了清楚起见，图中所描绘的头盔中各层的厚度的比例在附图中被夸大，且其当然可以根据需要和要求进行调整。
56.图1描绘了wo01/45526中讨论的那种类型的第一头盔1，旨在提供防斜向冲击的保护。这种类型的头盔可以是上面讨论的任何类型的头盔。
57.防护头盔1构造有外壳2和布置在外壳2内部的用于与佩戴者的头部接触的内壳3。
58.外壳2和内壳3之间设置有滑动层4(也称为滑动促进件或低摩擦层)，其可以实现外壳2和内壳3之间的位移。特别地，如下所述，滑动层4或滑动促进件可以被配置为使得在冲击过程中可以在两个部件之间发生滑动。例如，它可以被配置为能够在与对头盔1的冲击
相关联的力的作用下滑动，该冲击预计为对头盔1的佩戴者不致命。在一些布置中，可能需要配置滑动层4以使得摩擦系数为0.001至0.3和/或低于0.15。
59.如图1所示，在头盔1的边缘部分可以设置一个或多个连接构件5，其将外壳2和内壳3互相连接。在一些布置中，连接件可以通过吸收能量来抵消外壳2和内壳3之间的相互位移。然而，这并不是必需的。此外，即使在存在该特征的情况下，与内壳3在冲击过程中吸收的能量相比，吸收的能量的量通常也是极小的。在其它布置中，连接构件5可能根本不存在。
60.此外，这些连接构件5的位置可以变化(例如，设置为远离边缘部分，通过滑动层4连接外壳2和内壳3)。
61.外壳2优选地相对薄且坚固，以承受各种类型的冲击。例如，外壳2可以由聚合物材料制成，如聚碳酸酯(polycarbonate，pc)、聚氯乙烯(polyvinylchloride，pvc)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene，abs)。有利地，聚合物材料可以是纤维增强的，使用如玻璃纤维、芳纶(aramid)、对位芳纶(twaron)、碳纤维或凯夫拉尔(kevlar)的材料。
62.内壳3相当厚并且用作能量吸收层。因此，它能够缓冲或吸收对头部的冲击。它可以有利地由泡沫材料制成，例如膨胀聚苯乙烯(expanded polystyrene，eps)、膨胀聚丙烯(expanded polypropylene，epp)、膨胀聚氨酯(expanded polyurethane，epu)、乙烯基腈泡沫；或例如，形成蜂窝状结构的其它材料；或如以poron
tm
和d3o
tm
品牌名称销售的应变率敏感泡沫。所述构造可以以不同的方式变化，例如在下文中以不同材料的多个层出现。
63.内壳3设计成用于吸收冲击能量。头盔1的其它元件将在有限程度上吸收该能量(例如，硬质外壳2或内壳3内提供的所谓的“舒适衬垫”)，但这不是它们的主要目的，并且与内壳3的能量吸收相比，它们对能量吸收的贡献极小。事实上，虽然一些其它元件，如舒适衬垫可以由“可压缩的”材料制成，并且在其它情况下被认为是“能量吸收的”，但在头盔领域众所周知的是，出于减少对头盔佩戴者的伤害的目的，在冲击过程中吸收大量能量的意义上，可压缩材料并不一定是“能量吸收的”。
64.许多不同的材料和实施例可用作滑动层4或滑动促进件，例如油、特氟隆(teflon)、微球、空气、橡胶、聚碳酸酯(pc)、织物材料如毛毡等。这种层可以具有约0.1-5mm的厚度，但是也可以使用其它厚度，这取决于所选择的材料和所需的性能。滑动层的数量和它们的位置也可以变化，下面讨论这样一个示例(参考图3b)。
65.作为连接构件5，例如，可以使用以合适的方式锚固在外壳和内壳中的可变形的塑料条或金属条。
66.图2示出了防护头盔1的工作原理，其中，头盔1和佩戴者的头骨10被假定为半圆柱形，其中头骨10安装在纵轴11上。当头盔1受到斜向冲击k时，扭转力和扭矩被传递到头骨10。冲击力k对防护头盔1产生切向力k
t
和径向力kr。在这种特殊情况下，只有头盔旋转的切向力k
t
及其影响是值得关注的。
67.可以看出，作用力k引起外壳2相对于内壳3的位移12，使得连接构件5变形。采用这样的布置可以获得传递到头骨10的扭转力的显著减少。典型的减少可以为约25％，但是在某些情况下减少高达90％是可能的。这是内壳3和外壳2之间的滑动运动减少了传递到径向加速度的能量的量的结果。
68.滑动运动也可以在防护头盔1的周向上发生，尽管这没有被描绘。这可以是外壳2
和内壳3之间的圆周角旋转的结果(即，在冲击过程中，外壳2可以相对于内壳3以圆周角旋转)。
69.防护头盔1的其它布置也是可能的。图3中示出了一些可能的变型。在图3a中，内壳3由相对薄的外层3”和相对厚的内层3'构成。外层3”优选地比内层3'更硬，以有助于促进相对于外壳2的滑动。在图3b中，内壳3以与图3a中相同的方式构造。然而，在这种情况下，有两个滑动层4，在它们之间有中间壳6。如果需要，该两个滑动层4可以表现不同并由不同的材料制成。例如，一种可能性为外滑动层的摩擦力低于内滑动层的摩擦力。在图3c中，外壳2表现为与以前不同。在这种情况下，较硬的外层2”覆盖较软的内层2'。例如，内层2'可以是与内壳3相同的材料。
70.图4描绘了wo2011/139224中讨论的那种类型的第二头盔1，其也用于提供防斜向冲击的保护。这种类型的头盔也可以是上面讨论的任何类型的头盔。
71.在图4中，头盔1包括能量吸收层3，其类似于图1中的头盔的内壳3。能量吸收层3的外表面可以由与能量吸收层3相同的材料提供(即，可能没有额外的外壳)，或者该外表面可以是等同于图1所示头盔的外壳2的刚性壳2(见图5)。在那种情况下，刚性壳2可由与能量吸收层3不同的材料制成。图4的头盔1具有多个通风口7(它们是任选的)，其延伸穿过能量吸收层3和外壳2，从而允许气流通过头盔1。
72.提供接口层13(也称为附接装置)，以与佩戴者的头部连接(和/或将头盔1附接到佩戴者的头部)。如前所述，当能量吸收层3和刚性壳2的尺寸无法调整时，这可能是可取的，因为它允许通过调整附接装置13的尺寸来容纳不同尺寸的头部。附接装置13可由弹性或半弹性聚合物材料(如pc、abs、pvc或ptfe)或天然纤维材料(如棉布)制成。例如，织物帽或网可以形成附接装置13。
73.虽然附接装置13被显示为包括具有从前、后、左侧和右侧延伸的其他条部分的头带部分，但是附接装置13的特定构造可以根据头盔的构造而改变。在某些情况下，该附接装置可以更类似于连续的(成形的)片材，可能具有孔或间隙，例如对应于通风口7的位置，以允许空气流过头盔。
74.图4还描绘了用于为特定佩戴者调节附接装置13的头带的直径的任选调节装置6。在其它布置中，头带可以是弹性头带，在这种情况下可以排除调节装置6。
75.在能量吸收层3的径向内侧设置滑动促进件4。滑动促进件4适于抵靠能量吸收层或抵靠附接装置13滑动，该附接装置13被设置用于将头盔附接到佩戴者的头部。
76.滑动促进件4被设置为以与上述相同的方式协助能量吸收层3相对于附接装置13滑动。该滑动促进件4可以为具有低摩擦系数的材料，或者可以涂覆有这种材料。
77.因此，在图4的头盔中，滑动促进件8可设置在能量吸收层3的最内侧上或与能量吸收层3的最内侧集成在一起，面向附接装置13。
78.然而，出于在能量吸收层3和附接装置13之间提供可滑动性的相同目的，同样可以想到，滑动促进件4可以设置在附接装置13的外表面上或与附接装置13的外表面集成在一起。也就是说，在特定的布置中，该附接装置13本身可以适于作为滑动促进件4并且可以包括低摩擦材料。
79.换言之，滑动促进件4设置在能量吸收层3的径向内侧。滑动促进件还可以设置在附接装置13的径向外侧。
80.当附接装置13形成为帽或网(如上所述)时，滑动促进件4可以设置为低摩擦材料的补片(patch)。
81.低摩擦材料可以为蜡状聚合物，如ρtfe、abs、pvc、pc、尼龙、pfa、eeρ、pe和uhmwpe，或者为可以注入润滑剂的粉状材料。低摩擦材料可以是织物材料。如所讨论的，这种低摩擦材料可应用于滑动促进件和能量吸收层中的任一个或两个。
82.该附接装置13可以通过固定构件5固定到能量吸收层3和/或外壳2，如图4中的四个固定构件5a、5b、5c和5d。这些可以适于通过以弹性、半弹性或塑性方式变形来吸收能量。然而，这并不是必需的。此外，即使在存在该特征的情况下，与能量吸收层3在冲击过程中吸收的能量相比，吸收的能量的量通常也是极小的。
83.根据图4所示的布置，四个固定构件5a、5b、5c和5d为悬挂构件5a、5b、5c、5d，具有第一部分8和第二部分9，其中，悬挂构件5a、5b、5c、5d的第一部分8适于固定至附接装置13上，并且悬挂构件5a、5b、5c、5d的第二部分9适于固定至能量吸收层3。
84.图5示出类似于图4中的头盔的当戴在佩戴者的头上时的头盔的布置。图5的头盔1包括由与能量吸收层3不同的材料制成的硬质外壳2。与图4不同，在图5中，附接装置13通过两个固定构件5a、5b固定到能量吸收层3，固定构件5a、5b适于弹性地、半弹性地或塑性地吸收能量和力。
85.图5示出了对头盔产生旋转力的正面斜向冲击i。该斜向冲击i导致能量吸收层3相对于附接装置13滑动。附接装置13通过固定构件5a、5b固定到能量吸收层3。为了清楚起见，虽然仅示出了两个这样的固定构件，但实际上可以存在许多这样的固定构件。固定构件5可以通过弹性或半弹性变形来吸收旋转力。在其它布置中，变形可能是塑性的，甚至造成一个或多个固定构件5的断裂。在塑性变形的情况下，至少该固定构件5需要在冲击后更换。在某些情况下，固定构件5中可能发生塑性变形和弹性变形的组合，即一些固定构件5破裂，塑性地吸收能量，而其它固定构件弹性地变形并吸收力。
86.通常，在图4和图5的头盔中，在冲击过程中，能量吸收层3以与图1头盔的内壳相同的方式通过压缩而作为冲击吸收件。如果使用外壳2，则它将有助于在能量吸收层3上分散冲击能量。滑动促进件4还将允许在附接装置和能量吸收层之间滑动。这允许以受控方式耗散能量，否则这些能量将作为旋转能传递到大脑。能量可以通过摩擦热、能量吸收层的变形或固定构件的变形或位移来耗散。减少的能量传输导致减少的影响大脑的旋转加速度，从而减少大脑在头骨内的旋转。从而降低了包括mtbi和stbi在内的旋转损伤的风险，如硬膜下血肿、sdh、血管破裂、脑震荡和dai。
87.图6示意性地描绘了与图1至图5中描绘的不同类型的头盔的剖面。在如图6中描绘的头盔1中，头部固定件20悬挂在外壳2内，使得在外壳2与头部固定件20之间提供空气间隙21。这种类型的头盔通常用于工业目的，如由建筑工人、矿工或工业机械操作员使用。然而，基于这种布置的头盔可以用于其他目的。在一些用途中，例如，外壳2可以是由聚合物材料制成的硬壳，聚合物材料如聚碳酸酯(polycarbonate，pc)、聚氯乙烯(polyvinylchloride，pvc)、高密度聚乙烯(hdpe)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene，abs)。有利地，聚合物材料可以是纤维增强的，使用如玻璃纤维、芳纶(aramid)、对位芳纶(twaron)、碳纤维或凯夫拉尔(kevlar)的材料。
88.尽管以下公开涉及其中外壳2仅由硬壳形成的头盔1的示例，但是应当理解，公开
的布置可以适用于其他头盔配置。例如，外壳可以可替代地或附加地包括能量吸收材料层。例如，这种能量吸收材料可以由泡沫材料制成，例如膨胀聚苯乙烯(expanded polystyrene，eps)、膨胀聚丙烯(expanded polypropylene，epp)、膨胀聚氨酯(expanded polyurethane，epu)、乙烯基腈泡沫；或形成蜂窝状结构的其它材料；或如以poron
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和d3o
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品牌名称销售的应变率敏感泡沫。
89.在使用的情况下，能量吸收材料层可以作为壳设置在硬壳面向佩戴者头部的基本上所有表面上，尽管可以设置通风孔。可替代地或附加地，可以在硬壳与头部固定件之间设置能量吸收材料的局限化区域。例如，可以在硬壳的下边缘周围设置能量吸收材料带和/或可以设置一段能量吸收材料以位于佩戴者头顶上方。
90.在如图6中描绘的头盔中，在外壳2的内表面与头部固定件20之间设置空气间隙21用于确保由对外壳2的冲击引起的载荷散布到佩戴者的头部。特别是，载荷并不局限于佩戴者的头部与头盔1上冲击的点相邻的点上。相反，载荷散布到外壳2，并且随后散布到头部固定件20，并因此散布到佩戴者的头骨。
91.在这样的冲击过程中，冲击的能量可以被头盔的部分(如头部固定件)的变形所吸收，从而减小空气间隙的大小。因此，可以选择外壳2与头部固定件20之间的空气间隙21的大小以确保，在设计头盔以承受的对头盔的冲击下，头部固定件20不与外壳2接触，即空气间隙21没有完全消除，使得冲击可以直接从硬壳传递到头部固定件。
92.在一种布置中，头盔1可以配置为使得，在没有冲击头盔的情况下，在对应于佩戴者的头顶的位置处外壳2与头部固定件20之间的间隔为至少10mm，任选地至少15mm，任选地至少20mm，任选地至少30mm，任选地至少40mm。设计头盔1以承受的冲击的大小以及因此空气间隙21的大小可以取决于头盔1的预期用途。应当理解，根据头盔的预期用途，空气间隙21的大小在不同位置可以不同。例如，空气间隙21可以在头盔的正面、背面或侧面比在对应于佩戴者的头顶的位置处更小。
93.在包括能量吸收材料的头盔布置中，能量吸收材料可以有助于头盔的承受径向冲击的能力。特别是在能量吸收材料位于外壳2与头部固定件20之间的空气间隙内对应于佩戴者的头顶的位置的布置中，可以理解的是，头部固定件与能量吸收层的表面之间的间隙将小于外壳与头部固定件之间的间隙，并且可以完全消除。此外，由于能量吸收材料在发生径向冲击时的作用，与没有能量吸收材料的情况相比，外壳与头部固定件之间可以需要更小的间隙。
94.头部固定件20可以以任何形式提供：其可以符合佩戴者的头部或至少他们的头顶，以及将头盔安装到佩戴者的头部或用于有助于将头盔安装到佩戴者的头部。在一些配置中，它可以协助将头盔1固定到佩戴者的头部，然而，这并不是必需的。在一些布置中，头部固定件20可以包括至少部分地围绕佩戴者的头部的头带或头环。可替代地或附加地，头部固定件20可以包括一个或多个延伸穿过佩戴者的头顶的带子(strap)。可替代地或附加地，头部固定件20可以包括封装佩戴者的头部的上部的帽子或壳。形成头部固定件的一部分的带子或条带(band)可由尼龙制成。可替代地或附加地，可以使用其它材料。
95.如图6所示，头部固定件20包括多个连接件25，这些连接件25设置在外壳2与头部固定件20之间并且被配置为将头部固定件20悬挂在外壳2内，从而在外壳2与头部固定件20之间提供空气间隙21。应当理解的是，在头部固定件20由多个部分形成的情况下，如头带、
延伸穿过佩戴者头顶的带子和/或帽子或壳，通过连接件将这些组件之一连接至外壳可能是足够的。可替代地，头部固定件20的不同元件可以具有各自的连接件。在这种情况下，用于头部固定件20的不同部分的连接件25可以相同，或可以彼此不同。
96.在一种布置中，连接件25可以被配置为具有相对弹性，即具有比外壳2和/或头部固定件20更低的弹性模量。为了避免疑义，提及的组件的弹性模量是指施加在组件上的力与在给定的延伸范围内由力引起的延伸的比率。应当理解，对于由多个元件形成的组件，这可以不同于形成它的基体材料(bulk material)的弹性模量。
97.通过使用相对弹性的连接件25将头部固定件20连接至外壳2，外壳2可以响应于冲击而相对于头部固定件20旋转，从而在管理与图1至图5中描绘的布置有关的以上讨论的冲击能量方面提供相应的益处。根据头盔的预期用途以及头盔和连接件25的配置，外壳2可能能够相对于头部固定件20绕不同轴线旋转，如通常从佩戴者的头部的前部延伸到后部的轴线、通常从佩戴者的头部的一侧延伸到另一侧的轴线，以及通常平行于佩戴者的脊椎延伸的轴线。头盔和连接件25的合适设计能够控制外壳2响应于不同冲击相对于头部固定件20而绕不同轴线的旋转。
98.图7示出了具有如图6所描绘的布置的示例的头盔的内部的视图。在所示示例中，外壳2由相对硬的材料形成。它可以整体形成为单个元件，例如通过注塑成型。头部固定件20由被配置为部分地围绕佩戴者的头部的头带30和连接至头带30的一对带子31的组合形成。带子31中的每个被配置为延伸穿过佩戴者的头顶。
99.在一种布置中，如图7中所描绘，每个带子31在将头部固定件20连接至外壳2的相对的一对连接件25之间延伸。在图7所描绘的布置中，头盔1在头部固定件20与外壳2之间具有四个连接件25，这足以在头部固定件20与外壳2之间提供牢固而稳定的连接。应当理解，在其它布置中，可以使用更多数量的连接件25，例如六个或八个连接件25。
100.在头部固定件20通过六个连接件25连接至外壳2的布置中，应当理解，如果头部固定件20包括延伸跨过佩戴者的头顶的带子31，那么头部固定件20可以包括三个带子31。类似地，具有八个连接件25的布置可以具有四个带子31等。在这种布置中，带子31可以在相对的成对的连接件25之间延伸。可以提供更多数量的连接件25和相关的带子31，但是，一般而言，可能希望最小化连接件25的数量以最小化制造头盔1的成本。
101.在一种布置中，其中不同的带子31彼此靠近，例如在佩戴者的头顶，带子31可以不相互连接，从而允许一个带子相对于另一个带子的一些移动。在其它布置中，带子可以在它们交叉的位置彼此连接。在进一步的布置中，头部固定件可以包括一个或多个带子，该带子从连接点延伸到头盔1的其余部分，再到它与其它带子连接的点，例如在对应于头盔的佩戴者的头顶的位置。
102.在一种布置中，延伸跨过佩戴者的头顶的带子可以比连接件25更硬，即具有比连接件25更低的弹性模量。
103.图8和图9描绘了可以在图6和图7中描绘的布置中使用的连接件25的示例。在一种布置中，每个连接件25可以整体形成为单个元件，即不是由需要组装以形成连接件25的单独组件形成。与其中每个连接件由组装件形成的布置相比，将连接件25配置成可以整体形成为单个元件可以显著降低制造头盔的成本。如图8和图9中所描绘的连接件25可以例如通过注塑成型在单个步骤中形成。然而，可以理解，在连接件25的制造中也可以需要一个或多
个精加工步骤。
104.连接件25可以由具有合适弹性模量的任何材料形成。在一种布置中，连接件25可以由弹性体形成。这可以是热塑性弹性体(tpe)，并且可以是热塑性聚氨酯(tpu)。也可以使用具有增塑剂的其它聚合物。在一种布置中，连接件可以由聚丙烯形成。可以理解，形成连接件25的材料的选择可以结合指定连接件25的尺寸用于在对头盔1的冲击下提供连接件25的期望的性能。选择用于连接件25的材料的其它期望的特性可以是其耐用性(durability)，并且特别是其承受头盔1预期使用的环境的能力。
105.选择用于形成连接件25的材料不仅可以选择为在施加的载荷下提供所需的变形属性，即所需的刚度，而且还可以选择为吸震的，即当在载荷下变形和释放时吸收能量的材料。这种吸震效果可以限制在头盔1受到冲击之后外壳2的回弹。
106.连接件25可以被配置为使得它们可以可拆卸地连接至外壳2和头部固定件20中的至少一个。这种布置可以有助于更换头盔内的组件。例如，可以更换连接件25和/或头部固定件20并重新使用头盔1的外壳2。
107.连接件25可以可替代地或附加地被配置为使得它可通过不需要单独紧固件(fixing)的机械连接连接至外壳2和/或头部固定件20。这种连接，而不是例如使用粘合剂或焊接，可以有助于头盔1的制造和/或如以上讨论的那些维护活动。避免使用单独紧固件也可以有助于制造和/或降低成本。然而，应当理解，在一些布置中，可以使用单独紧固件，如铆钉、螺钉或螺栓。
108.如图7所示，图8中描绘的连接件25被配置为使用过盈配合连接的示例连接至外壳2。特别地，连接件25的用于将连接件25连接至外壳2的第一连接点41由凸缘形成。凸缘41被配置为插入形成在外壳2内的槽43中。为了使连接件25的凸缘41装配在外壳2的槽43内，它必须被压缩，导致足够的摩擦以将凸缘41保持在槽43内，从而将连接件25连接至外壳2。
109.图8和图9中描绘的连接件25具有用于连接至头部固定件20的第二连接点42。例如，可以使用旋转接合连接，其提供机械连接而无需单独紧固件。如图所示，连接件25的第二连接点42形成为槽形孔42。图10提供了描绘连接件25与头部固定件20的连接的视图。头部固定件20包括突起44，该突起44具有形状与槽形孔42的形状相对应的截面。当突起44被定向以匹配槽形孔42的取向时，它可以穿过槽形孔42。然后，连接件25可以相对于头部固定件20旋转，使得突起44不再与槽形孔42对齐。因此，如图10中所示，它不能通过槽形孔42穿回，从而将连接件25固定至头部固定件20。这种连接可以是或可以称为卡口连接(bayonet connection)、锁孔连接(keyhole connection)或凸轮锁连接(cam lock connection)。
110.应当理解的是，可以使用除了图10所描绘以外的旋转接合连接的可替代布置。类似地，应当理解的是，以上讨论的布置可以被颠倒，从而使用过盈配合将连接件25连接至头部固定件，并且可以使用旋转接合连接将连接件25连接至外壳2。可替代地或附加地，所述连接之一或两者都可以用另一种形式的连接代替，如卡扣连接。
111.除了用于将连接件25连接至外壳2以及头部固定件20的连接点41、42之外，一个或多个连接件25可以包括额外的连接点45，例如如图8和图9中所描绘的。在一种布置中，额外的连接点45可以用于为额外的带子(如下巴带)提供锚定点。
112.在图8和图9所描绘的布置中，其可以用于为额外的带子提供锚定点的额外的连接点45比第二连接点42离第一连接点41更远。应当理解的是，这可以被颠倒，使得第二连接点
42比额外的连接点离第一连接点41更远。一般而言，在布置中可以提供具有多个额外的连接点的连接件25，每个额外的连接点可以相对于第一连接点41和第二连接点42处于任何位置。
113.在下面的描述中，除了图8和9中所示的连接件之外的连接件被讨论，而不提及提供额外的连接点。应当理解的是，虽然未在图中描绘，但是此类连接件可以包括一个或多个额外的连接点。
114.在一些布置中，头盔1的用于将头部固定件20连接至外壳2的一些连接件25可以包括额外的连接点，如用于下巴带，而其它连接件25则不包括。可替代地，即使一些连接件25不使用额外的连接点45，所有连接件25也可以设置有额外的连接点45。这可以简化制造。
115.为了提供一种头盔1，其中外壳2可以由于对头盔1的冲击而相对于头部固定件20旋转，但是在正常使用时(即，当不受该冲击时)不相对于头部固定件20不当地移动，可以调整连接件25的设计，使得其在不同载荷模式下以特定方式变形。
116.在一种布置中，被配置为连接至外壳2的连接件25的第一连接点41，可以被配置为使得连接点41在连接时不相对于外壳2旋转。
117.图8和图9中所示的连接件25在形成第一连接点41的凸缘上具有平坦边缘46，其与外壳2内的槽43的边缘接合以防止连接点41相对于外壳2旋转。这可以防止在头盔1的正常使用期间(即当佩戴者佩戴头盔但没有受到对头盔1的冲击时)外壳2相对于头部固定件20的移动。
118.连接件25可以被配置为使得，在如由对头盔1的冲击引起的增加的载荷下，由于连接件25的变形，第二连接点42可以相对于外壳2绕第一连接点41旋转。例如，在图8和图9的示例连接件中，形成第一连接点41的凸缘的平坦边缘46可以在相对高的载荷下变形，从而允许凸缘在其插入的槽43内旋转。在如图7所示的示例布置中，其中，外壳2通过设置在头带30周围的多个连接件25连接至头部固定件20，在每个连接件25中第二连接点42绕第一连接点41的旋转可以使头盔的外壳2能够相对于头部固定件20绕大致平行于头盔佩戴者的脊椎的轴线旋转。
119.可替代地或附加地，在一种布置中，槽43可以被配置为在相对高的载荷下变形，从而允许凸缘相对于槽旋转。可替代地或附加地，第一连接点41和第二连接点42之间的连接件25的部件的变形可以使得第二连接点42能够绕第一连接点41旋转。
120.可替代地或附加地，连接件25可以被配置为对第一连接点41和第二连接点42之间的拉伸载荷具有有益的响应。
121.例如，连接件25可以被配置为使得在第一连接点与第二连接点之间的拉伸载荷下，连接件最初以第一弹性模量延伸直至阈值延伸，随后以第二弹性模量延伸超过阈值延伸。第二弹性模量可以高于第一弹性模量，使得连接件最初可以相对容易地延伸，但是，超过最初延伸后，刚度则可以增加。这种布置可以允许外壳2响应于冲击而相对于头部固定件20初始移动，但是防止过度移动。这可以是这样的布置，使得至少对于高达头盔1被设计承受的水平的冲击，头部固定件20不与外壳2接触，即空气间隙21没有被完全消除。
122.在另一种布置中，连接件25可以被配置为使得在第一连接点与第二连接点之间的拉伸载荷下，高达第一阈值延伸的连接件的弹性模量高于超过第一阈值延伸的弹性模量。这可以提供在正常使用中使头盔1的佩戴者感觉稳定的头盔1，即，外壳2在没有冲击的情况
下相对于头部固定件20具有受限的移动，但是响应于冲击时能够使外壳2相对于头部固定件20移动。这种连接件还可以被配置为使得连接件以第三弹性模量延伸超过第二阈值延伸，该第三弹性模量高于第二弹性模量。因此，在这种头盔中，虽然外壳2可以响应于冲击而相对于头部固定件20移动，但是可以防止过度移动，使得至少对于高达头盔1被设计承受的水平的冲击，头部固定件20不与外壳2接触。
123.在一种布置中，连接件的弹性模量增加超过的阈值延伸可以是第一连接点41和第二连接点42的间隔的至少10mm的增加。这种布置可以使得头盔能够被配置为，在冲击下，外壳可以相对于头部固定件20旋转足够的量，如至少10mm的局部相对移动，以使头盔能够管理由冲击产生的旋转能量并降低严重创伤的可能性。
124.在图9所描绘的连接件25的布置中，连接点41、42由一对弯曲的肢状物48连接。在连接点41、42之间的拉伸载荷下，肢状物48变形以变直。肢状物48的这种拉直为连接件25在拉伸载荷下提供第一弹性模量。然后达到阈值延伸，其对应于肢状物48变直所必需的延伸。图11描绘了进一步载荷下的连接件25。如图所示，为了将连接件25拉伸超过阈值延伸。肢状物48被拉伸。这对于每次增加的延伸需要更大的力，导致连接件25的更高的第二弹性模量。
125.应当理解的是，连接件25的其它配置可以在载荷下实现所需的变形属性，并且可以使用图9和图10中描绘的布置的变型。例如，肢状物48不需要如所示弯曲。一般而言，可以使用任何非直的初始配置的肢状物，以在肢状物拉直时提供初始弹性模量，并且在肢状物随后拉伸时提供第二弹性模量。
126.在如图12所示的布置中，连接件25可以包括直的肢状物49，而没有延伸第一连接点41和第二连接点42之间的间隔，以增加初始弹性模量。
127.可替代地或附加地，可以使用任何数量的肢状物48。在使用多个肢状物48的情况下，肢状物48可以被配置为在第一连接点41和第二连接点42的间隔的不同延伸处变直，从而导致连接件25的弹性模量的额外过渡(transition)。可替代地或附加地，在使用多个肢状物48的情况下，不同肢状物可以由不同的厚度形成和/或可以由不同的材料形成，以在每个肢状物48变直时影响连接件25的整体刚度。图13中示意性地描绘了具有多个过渡的布置，其中连接点41、42通过多组在张力下变直的肢状物51、52、53连接，导致连接件的整体弹性模量在不同延伸处增加。
128.图14描绘了具有单个肢状物48的连接件25的其它变型。在未变形的情况下，肢状物48不是直的。因此，在连接点41、42之间的初始拉伸载荷下，弹性模量相对低。在阈值延伸处，单个肢状物48变直，导致弹性模量增加超过阈值延伸。这种单个肢状物的配置可以相对易于制造。
129.可以使用比在第一连接点41和第二连接点42之间延伸的一个或多个肢状物更复杂的几何形状。这种布置可以使得能够提供对第一连接点41和第二连接点42之间的拉伸载荷的响应的进一步增强。例如，如图15中示意性地描绘的，在具有在第一连接点41和第二连接点42之间延伸的多个非直肢状物48的布置中，在一个或多个位置55处，肢状物48可以被接合。
130.图16描绘了这种布置的另一个示例，其中多个肢状物48的网格(latticework)结合以在第一连接点41和第二连接点42之间延伸。在这种结构的拉伸载荷下，可以提供多个阈值延伸，在该阈值延伸处的不同肢状物48从以第一模式(如弯曲或拉直)的变形切换到第
二模式(如肢状物48本身的拉伸)。
131.在一些布置中，例如在图13和图16中描绘的布置中，连接件25可以被配置为使得第二连接点42是连接件25的外表面并且可以基本上围绕它。这种连接件25可以被配置为对第一连接点41和第二连接点42之间的拉伸载荷提供所需的响应，即在如上所述的一个或多个阈值延伸处具有弹性模量的变化，用于在多个方向上的拉伸载荷。
132.图17和图18分别以透视图和剖视图描绘了对多个方向上的拉伸载荷提供有益响应的连接件的另一个示例。如图所示，在这种布置中，连接件25由在第一连接点41和第二连接点42之间延伸的表面60形成。实际上，表面60可以被认为由多个部分61、62形成，这些部分61、62连接在一起以形成单个整体形成的元件，即表面60。部分61、62可以各自以与先前布置的肢状物类似的方式起作用。
133.在连接件25安装在头盔1内的情况下，表面60的所有部分61、62都不是直的。因此，第一连接点41可以仅通过拉直表面60的一部分而相对于第二连接点42移动，直至第一阈值延伸。在阈值延伸处，如果第一连接点41相对于第二连接点42向上移动，则表面60的一侧(例如图18中描绘的部分62)变直，从而增加弹性模量以进一步延伸，因为有必要拉伸表面60的那个部分62。
134.图19描绘了连接件25的另一种布置，其可以用于提供对第一连接点41和第二连接点42之间的拉伸载荷的所需的响应。如图所示，图19中所描绘的连接件25包括在第一连接点41和第二连接点42之间沿直线延伸的第一元件65，以及松散地缠绕在第一元件65周围并在第一连接点41和第二连接点42之间延伸的第二元件66。在初始拉伸载荷下，延伸阻力主要由第一元件65的延伸提供，从而提供第一弹性模量。在此阶段期间，缠绕在第一元件65周围的第二元件66可以相对容易地延伸。然而，随着延伸增加，第二元件66越来越紧地握住第一元件65。因此，第一连接点41和第二连接点42之间的进一步延伸仅通过第二元件66横向于延伸方向紧压第一元件65或通过第二元件66沿其长度的延伸才成为可能。这导致连接件25的刚度增加。
135.图20描绘了可以用于为连接件25提供对第一连接点41和第二连接点42之间的拉伸载荷的所需响应的另一种布置。如图所示，连接件可以基于螺旋弹簧70。在垂直于螺旋弹簧70的轴线的方向上的对第一连接点41和第二连接点42之间的拉伸的初始阻力可以由弹簧阻力以及弹簧的层之间的摩擦力来提供。一旦第一连接点41相对于第二连接点42在垂直于螺旋弹簧70的轴线的方向上的移动超过阈值，螺旋弹簧70的一侧上的螺旋弹簧70的层相互压紧，彼此之间没有间隙。超过该点，连接件25的刚度则增加。
136.图21示意性地描绘了连接件25的另一个示例，该连接件25被配置为对第一连接点41和第二连接点42之间的拉伸载荷提供所需的响应。在这种布置中，连接件25包括连接至第一连接点41的插入件75和连接至第二连接点42的由弹性材料形成的槽76。插入件75被配置为插入至槽76中。在如图21所示的布置中，槽76可以被配置为远离其开口变窄，使得当插入件75插入至槽76中时，形成槽76的弹性材料被压缩以容纳插入件75。反过来，这导致由槽76施加在插入件75上的反作用力增加，相应地增加了摩擦力。超过第一连接点41相对于第二连接点42的给定延伸，插入件75可以到达槽76的底部77。超过该阈值，第一连接点41可以仅通过延伸其中形成槽76的材料的侧壁和/或压缩槽76的底部77处的材料而相对于第二连接点42进一步延伸，从而增加连接的刚度。应当理解的是，可替代地或附加地，如果插入件
75包含弹性材料，则可以提供相同的效果。
137.图22示意性地描绘了用于连接第一连接点41和第二连接点42的连接件25的另一种可能的布置。在所示的布置中，连接件包括第一元件81，该第一元件81在第一连接点41和第二连接点42之间的拉伸载荷下可以通过拉伸第一元件81而延伸。连接件25还包括一部分织带82，其可以例如围绕第一元件81。例如，织带82可以由织造材料形成，由于织带82中的纤维相对于彼此移动，该织造材料最初相对容易拉伸。至此，连接件25的弹性模量主要由第一元件81的刚度确定。超过阈值延伸，织带82可以仅通过拉伸织带82内的单个纤维和/或通过断裂织带82内的纤维而进一步延伸，从而导致连接件25的刚度增加超过阈值延伸。
138.图23描绘了对第一连接点41和第二连接点42之间的拉伸载荷提供所需的响应的连接件25的另一个示例。连接件25被安装并被配置为使得连接点位于倒置的位置。因此，在初始位置，第一连接点41和第二连接点42之间的拉伸载荷在连接点上施加朝向彼此的力。因此，例如，在图23所描绘的布置中，连接件25上的拉伸载荷导致第二连接点42在图22所描绘的图像的向下方向上沿着朝向第一连接点41的方向被推动。然而，连接件25受到在第一连接点41处其与外壳2的连接的限制。因此，为了第二连接点42向下移动，连接件25被迫绕第一连接点41旋转。例如，这可以通过第一连接点41的变形而发生，为第二连接点42的延伸、即移动提供初始弹性模量。
139.一旦连接件25围绕第一连接点41旋转180度，则第二连接点42不再能够仅通过连接件25的旋转而相对于第一连接点41延伸。超过此阈值，第二连接点42相对于第一连接点41的进一步延伸则需要连接件25的变形，例如连接件25的拉伸，从而增加连接件25的刚度超过此阈值。
140.应当理解的是，在这种配置的变型中，可以提供物理止动件以防止连接件25在较早期的点处绕第一连接点41旋转。这可以在连接件25的刚度增加之前减少阈值延伸。可替代地或附加地，连接件25可以被配置为使得连接件的无载荷(unloaded)位置与图22中描绘的配置相比是预旋转的，即使得连接件25绕第一连接点的旋转达到不能通过连接件25的旋转实现第二连接点相对于第一连接点41的进一步延伸的点的程度小于180度。