[发明专利]带独立单元的吸震层

说明书

相关专利的交叉引用

本申请要求美国临时申请号为61/390,244的优先权，其申请日是2010年10月6日，它的全部内容被本申请所引用。

技术领域

本发明公开了一种防护头盔的吸震层，更具体的说，涉及一种包括多种吸震特征的吸震层，用于减少冲击能量并保护头盔佩戴者免于受冲击时由线加速度和角加速度带来的伤害。

背景技术

在运动或其它体育活动时，人们常佩戴头盔用于保护大脑免受冲击力和/或加速度的伤害。以冲击力衰减技术的不同来划分，头盔一般分为两种：单次冲击头盔和多次冲击头盔。任何头盔在设计上的限制一般包括整体的尺寸、重量、设计理念的美学商业能力，以及符合特殊种类头盔相关的所有适当冲击力控制标准。

用于例如自行车运动、高山运动和摩托车运动的单次冲击头盔，其吸震单元常常在冲击力作用下永久变形。用于例如曲棍球、长曲棍球和足球运动的多次冲击头盔，其吸震单元设计成可承受多次冲击却只有很小甚至不出现任何永久变形。

一些多次冲击头盔使用乙烯基腈（VN）或发泡聚丙烯（EPP）。这些材料呈现出受多次冲击后性能减退的性能，这是因为每次受冲击后会引起轻微的塑料变形，这种变形可能会导致被冲击区材料的厚度减小而材料密度增大，进而使材料变得更硬，可能最终导致能量消耗监控能力下降。

其它已知的多次冲击头盔包括一带有可压缩元件的吸震层，这些可压缩元件内容纳一种流体，例如空气，除了当元件被压缩时，会有一条允许流体逸出的小通道之外，这些元件都是封闭的。元件的结构通常是这样，在冲击的开始阶段可以抵抗压力，其通道对流体的高速运动起堵塞作用；然后，流体慢慢从通道排空，元件进一步地被压缩。然而，要适用此原理，还需要每个元件具有相对大的尺寸，这样元件内的流体量可产生对抗冲击力的阻力。但使用大的元件可能会阻止吸震层在头盔中的最优化分布，进而妨碍其达到适当的全面保护。

由于当时测量技术的不足，在之前的研究中常常可以看到，线加速度和角加速度与冲击力下头部损伤标准紧密相关；这使得科学家们仅仅关注线加速度以确定头部损伤阈值，因为它是两种加速度中较为容易测得的。这样，至今头盔的标准仅仅是测量线加速度作为它们的合格/不合格标准，而不提及角加速度。

新的研究似乎表明，在一定的冲击力情况下，角加速度可能与线加速度差别很大，且如果控制不当，它将潜在地甚至吸引更大的冲击力而导致更大的损伤。例如，当一个物体受到冲击力，而其中心不受冲击力，角加速度可能会非常大甚至占据主导地位，这样会造成更大角度地旋转，这是在所有需使用头盔保护的体育运动中非常可能发生的情景。

一般来说，当吸震单元的密度、硬度和厚度或高度发生变化，就能得到成比例的线性冲击力控制特性。然而，已知的典型吸震单元几乎没有角加速度冲击力的衰减。

例如，一种已知的冲击技术使用多个通过带子相连的吸震组件。带子通常允许在组件之间传递负荷，因此当相互连接的组件收缩时，横向替换就受到限制。带子也增大了弯曲管状组件的阻力，这样可能就阻止了角加速度冲击力的适当衰减。

因此，需要进行一些改进。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种改进的吸震层，尤其适用于多次冲击头盔，而且也适用于其它头盔和/或其它种类的运动器械。

因此，本发明提供了一种头盔的吸震层，该吸震层包括：一个底板；和多个彼此分离设置于底板上并与之相连的吸震组件，每个吸震组件是独立的且可弹性收缩的，以便至少能部分地吸收作用于头盔的冲击力负荷，吸震组件是中空的且限定了一个封闭围墙，该封闭围墙由底板向上延伸至一开口顶端，开口顶端的尺寸大小设计成可使从吸震组件流出的流体流量轻微地减少，每个所述吸震组件的封闭围墙包括至少一个墙体部件，每个墙体部件都具有：一个第一部分，它具有形状均为平截头体的背对设置的内表面和外表面；和一个第二部分，它从第一部分向上延伸且与之一体成型，第二部分具有形状均为平截头体的背对设置的内表面和外表面，其中第一部分和第二部分的内表面通过它们各自的平截头体的径向较宽端相互连接，在第一部分和第二部分的内表面之间限定了一小于180度的内角，且第一部分和第二部分的外表面通过它们各自的平截头体的径向较宽端相互连接，在第一部分和第二部分的外表面之间限定了一大于180度的外角。