蜂窝状吸能结构紧固装置的制作方法

本发明涉及带有蜂窝状吸能结构的头盔领域。特别地，本发明涉及使用层状结构的头盔，层与层之间存在相对运动，以减少脑部的平移加速度和角加速度。

背景技术：

1、在现有技术中，已知几种类型的头盔：摩托车头盔、汽车比赛头盔、工业安全头盔、自行车头盔、滑雪头盔、水上运动头盔、马术头盔、美式橄榄球头盔等。

2、传统的运动、汽车和摩托车头盔包括：

3、-外壳，优选地是硬壳；

4、-与壳体相匹配并布置在壳体内的保护衬垫；

5、-用于令使用者佩戴头盔时更加舒适的舒适衬垫；

6、-保持系统，该保持系统通常包括条带和快速释放锁定系统。

7、工业安全头盔通常包括：

8、-硬外壳；

9、-与硬壳连接的系带。

10、外壳使安全帽具有特定的外观，并提供抵御冲击的第一重保护。在有保护衬垫的安全帽中，外壳也包含保护衬垫。壳体的材料可以是诸如pc(聚碳酸酯)、pe(聚乙烯)、abs(丙烯腈丁二烯苯乙烯)之类的聚合物或诸如玻璃纤维或碳纤维之类的复合材料。取决于材料，壳体通常例如在自行车头盔中是热模制或热成型的，或者例如在滑雪头盔中是注射模制的。

11、通常，保护衬垫由聚合泡沫制成，比如eps(膨胀聚苯乙烯)或epp(膨胀聚丙烯)，用于吸收碰撞期间产生的能量。eps衬垫或层通过压缩吸收冲击的能量。目前eps是最常用的吸收冲击能量的材料，并且它被大部数的头盔采用。替代地，已知一些高性能吸能材料，比如品牌的吸能材料。与传统的eps/epp衬垫相比，这种蜂窝状吸能材料在基本上正交于壳体的冲击载荷发生时能吸收更多的能量。这种蜂窝状材料通过其单室(cell)的逐渐屈曲来吸收能量。

12、舒适衬垫可以包括由合成或天然材料制成的枕件，其粘附或连接至保护衬垫的内侧。以这种方式，使用者的头部不会直接接触保护衬垫，而是接触舒适衬垫，从而更加舒适。除舒适衬垫外，工业头盔还具有由编织带或聚乙烯制成的条带构成的系带。系带是一种廉价的解决方案，用于把将头盔维持在佩戴者头部之上的系统和吸收冲击的部分能量的系统组合在一起。与聚合泡沫衬垫相比，系带吸收的冲击能量较少。

13、保持系统用于在使用者头部上将头盔维持在位，并且可以包括用于调节头盔在头部上的紧固的调节装置。

14、在例如由于骑车人摔倒导致的冲击期间，外壳可以从任何方向冲击物体，比如地面，冲击载荷具有法向分量和/或切向分量。切向分量会造成头骨相对于脑部的旋转，而法向分量则会致使头骨骨折，导致死亡。这两种伤害都很重要，头盔需要尽可能地减少这两种伤害。

15、为了吸收冲击载荷的法向分量和切向分量，现有技术中的解决方案采用了用于吸收切向分量的装置和用于吸收法向分量的装置。特别地，所有已知的解决方案都没有将它们连接在一起。

16、例如，smithtm公司生产的某些头盔包括公司的蜂窝状吸能垫和公司开发的脑部保护系统。蜂窝状吸能垫能有效吸收冲击载荷的法向分量，而脑部保护系统则能有效吸收切向分量。如文件ep2440082b1所述，蜂窝状吸能垫适配在eps衬垫中，而脑部保护系统则连接至该eps衬垫。所述蜂窝状吸能垫与所述脑部保护系统没有连接，因此它们像独立装置一样工作，而不是协同工作。

17、还有其他解决方案，它们只解决了吸收冲击载荷的法向分量或吸收冲击载荷的切向分量中的问题中的一个。例如，文件wo2016209740a1中描述的头盔包括分为两部分、外衬垫和内衬垫的保护衬垫。外衬垫通过弹性带与内衬垫连接，这允许内衬垫与外衬垫之间的相对移动。这一特征允许减少旋转或平移对脑部的伤害。该文件提供了一种将保护衬垫分为两部分的解决方案，用于有效吸收冲击载荷的切向分量所产生的旋转加速度，但忽略了如何有效减轻法向冲击分量所施加的线性加速度。

18、文件us10398187b1提供了另一种类似的解决方案，该文件公开了通过可调节保持器从外部相互连接的两个衬垫。文件wo2020245609也公开了一种头盔，其中，内吸能衬垫经由连接器锚固至外壳。

19、由于吸收法向冲击分量的装置没有与吸收切向冲击分量的装置协作，因此不能有效地吸收冲击载荷。然而，用于吸收法向冲击分量的装置的变形会影响另一个装置的功能，反之亦然。以这种方式，理论上这些装置都能有效工作，但实际上每个装置都会影响另一个装置的功能。

20、此外，所有现有的运动、摩托车和汽车头盔解决方案都使用聚合泡沫衬垫，例如eps或epp衬垫，而国际规则正朝着更环保的解决方案发展，避免或减少使用此类材料。

21、没有一种可用解决方案能提供能够通过综合解决方案有效地吸收所有类型冲击，从而提供更便宜、更简单和更环保的产品的头盔。

技术实现思路

1、现在通过一种头盔解决现有技术的所述和其他不便，该头盔包括：壳体、至少一个蜂窝状吸能结构、至少一个夹持装置和头部接收系统。所述至少一个蜂窝状吸能结构包括相互连接的多个开口室，其构造成通过变形吸收壳体上的冲击期间的能量；至少一个夹持装置包括基部和相对基部(counter base)，基部和相对基部经由可伸展细长主体连接彼此，已形成一体件。该可伸展细长主体构造成穿过蜂窝状吸能结构。其中，可伸展细长主体的大小设计成穿过蜂窝状吸能结构的一个或多个开口室，并且可选地穿过壳体和/或头部接收系统中的孔隙。可伸展细长主体构造成在受到张力时，相对于其起始长度可逆地伸长。一个或多个夹持装置允许保持蜂窝状吸能结构连接至壳体和/或头部接收系统。此外，可伸展细长主体的可伸展性允许蜂窝状吸能结构相对于壳体和/或头部接收系统的相对移动。特别地，可伸展细长主体的可伸展性允许在蜂窝状吸能结构发生皱缩时跟随其移动，补偿由于冲击载荷的切向分量引起的横向移动。夹持装置设想为可以坍缩和伸展，从而跟随蜂窝状吸能结构的任何种类的变形。特别地，作为一体件允许保证蜂窝状吸能结构与头盔其他元件之间的稳定连接，是实现这一结果的简单而经济的解决方案。

2、优选地，可伸展细长主体可以构造成实现其起始长度的150％至500％之间的最大伸长，而不会断裂。可伸展细长主体的伸长并不是任何材料被拉动后都能具有的伸长，而是允许夹持装置穿过蜂窝状吸能结构的一个/多个单室，并允许蜂窝状吸能结构相对于壳体/头部接收系统进行相对移动的显著伸长。术语“起始长度”是指可伸展细长主体在伸长之前、即未施加任何力时的长度。术语“最大伸长”是指在张力测试中可伸展细长主体断裂时的伸长。

3、此外，可伸展细长主体可以至少部分由弹性或粘弹性材料制成。以这种方式，可伸展细长主体的伸长/缩短有助于吸收冲击能量，尤其是切向分量的冲击能量。

4、可选地，蜂窝状吸能结构可以是成阵列的经由它们的侧壁相互连接的的吸能结构开口室(open-cell)。蜂窝状吸能结构的这种架构在吸收轴向载荷方面特别有效，因此载荷基本上平行于开口室的纵向轴线。特别地，每个开口室可以具有面向壳体的开口基部和面向头部接收系统的相对开口基部。开口室的这种布置允许通过开口室的逐渐皱缩来更有效地吸收轴向冲击载荷。

5、替代地，蜂窝状吸能结构可以是格栅结构，该格栅结构包括实心部分和开口部分，构造成形成相互连接的开口室的网格。蜂窝状吸能结构的这种架构在吸收来自任何方向的载荷方面特别有效。特别地，蜂窝状吸能结构可以布置为使得结构的一侧面向壳体，而另一侧面向头部接收系统。以这种方式，蜂窝状吸能结构布置在壳体与头部接收系统之间。

6、有利地，使夹持装置沿一方向坍缩所需的压缩力可以小于或等于使蜂窝状吸能结构的开口室沿相同方向变形所需的力。这意味着，当蜂窝状吸能结构因冲击载荷而被压缩时，夹持装置不会产生阻力，蜂窝状吸能结构可以像夹持装置不存在一样地被压缩。

7、优选地，壳体可以仅包括硬壳，或替代地包括彼此连接的刚性或半刚性外壳与内吸震衬垫。在前一种情况下，壳体由硬壳构成，如工业头盔的情况。在后一种情况下，壳体包括外壳和内吸震衬垫，如运动头盔的情况。内吸震衬垫优选地由聚合泡沫制成，并且可以包括凹部，蜂窝状吸能结构布置在该凹部中。该凹部构造成保持蜂窝状吸能结构而无需附加保持装置。以这种方式，独立于一个/多个夹持装置，蜂窝状吸能结构和壳体保持连接。

8、优选地，头部接收系统可以是系带系统或舒适系统。优选地，所述系带系统或舒适系统可以与至少一个夹持装置的相对基部或基部连接。以这种方式，保证佩戴者头部相对于头盔的正确定位。

9、优选地，基部或相对基部可以通过连接装置连接至壳体或连接至头部接收系统。以这种方式，夹持装置附接至壳体，蜂窝状吸能结构经由夹持装置附接至壳体。这种布置应用于壳体仅包括硬壳的情况和外壳带有内吸震衬垫的情况。

10、优选地，连接装置可以包括尼龙搭扣(velcro)层、黏合剂层或一个/多个卡扣式连接件，用于简化夹持装置与壳体或头部接收系统之间的相互连接。

11、替代地，一个/多个夹持装置的可伸展细长主体可以插入壳体的孔中，基部或相对基部可以邻接抵靠壳体的外部面。以这种方式，基部或相对基部靠在壳体的外表面上，夹持装置的其余部分将蜂窝状吸能结构夹持至壳体。

12、有利地，基部可以包括布置在基部或相对基部的外表面上的低摩擦层。以这种方式，当蜂窝状吸能结构沿平面内方向压缩时，夹持装置可以在外壳或内吸震衬垫上滑动。

13、优选地，夹持装置可以包括连接至相对基部的超出部分，用于牵拉可伸展细长主体穿过至少一个开口室。该特征允许牵拉夹持装置，并迫使可伸展细长主体和相对基部穿过该至少一个开口室，从而将相对基部带到蜂窝状吸能结构相对于基部的相对侧上。

14、有利地，蜂窝状吸能结构的厚度可以大于夹持装置的可伸展细长主体的起始长度。这意味着当相对基部与基部布设在蜂窝状吸能结构的两侧时，夹持装置是张紧的。该特征允许使蜂窝状吸能结构受到软压缩，保证蜂窝状吸能结构牢固地连接至壳体和/或头部接收系统。

15、优选地，基部可以是刚性或半刚性的，从而保证在相对基部被牵拉时，有力地锚固至蜂窝状吸能结构。更优选地，所述刚性或半刚性基部是与可伸展细长主体共同模制的。尽管夹持装置材料不同，这种相互连接方式使其成为一体件。

16、得益于参考附图作为其非限制性示例给出的所述发明的不同实施例的以下描述，将更好地理解这些和其他优点。

17、附图描述

18、在附图中：

19、图1a示出了根据本发明的第一实施例的头盔的剖视示意图；

20、图1b示出了根据本发明的第二实施例的头盔的剖视示意图；

21、图1c示出了根据本发明的第三实施例的头盔的剖视示意图；

22、图1d示出了根据本发明的第四实施例的头盔的剖视图；

23、图2a、2b、2c和2d分别示出了在组装阶段期间、被压缩之前、在由法向载荷压缩之后以及在由倾斜载荷压缩之后的蜂窝状吸能结构和夹持装置的示意图；

24、图3a示出了当倾斜冲击载荷击中头盔壳体时图1a的头盔的示意图；

25、图3b示出了当倾斜冲击载荷击中头盔壳体时图1b的头盔的示意图；

26、图3c示出了当倾斜冲击载荷击中头盔壳体时图1c的头盔的示意图；

27、图3d示出了当倾斜冲击载荷击中头盔壳体时图1d的头盔的示意图；

28、图4a示出了所述第二类型夹持装置的轴测图；

29、图4b示出了连接至外壳的图4a的夹持装置的轴测图；

30、图4c示出了图4b的夹持装置和外壳的轴测图，其中，夹持装置插入蜂窝状吸能结构的单室中；

31、图4d示出了图4c的夹持装置、外壳和蜂窝状吸能结构，其中，夹持装置将蜂窝状吸能结构夹持至外壳；

32、图5a示出了图4a所示的夹持装置的侧视图；

33、图5b示出了图5a的夹持装置的剖视图；

34、图5c示出了图5a的夹持装置的俯视图。