防护头盔的制作方法

防护头盔
1.本发明涉及一种适于由使用者佩戴的防护头盔，用于在撞击的情况下保护头部。特别地，即使并非排他性地，本发明涉及一种适合于在骑摩托车、滑雪、骑自行车和其他需要保护使用者的头部的类似运动中使用的头盔。
2.为了简单起见，在接下来的描述中将参考摩托车头盔，优选摩托车越野头盔。
3.如本领域中众所周知的，摩托车头盔包括在其间固定并且由不同的材料制成的一系列重叠层，每个重叠层具有特定的功能。
4.特别地，这种头盔可以包括由刚性的合成材料制成的外壳、旨在当佩戴头盔时与使用者的头部接触放置的内部舒适衬里以及位于外壳和舒适衬里之间的撞击吸收衬里。
5.因此，头盔层的从外部朝向设计用于容纳头部的头盔内部空间的布置设想了外壳、撞击吸收衬里和舒适衬里。
6.外壳可以由选自包括聚碳酸酯、abs、pvc、玻璃纤维、碳纤维或kevlar的组的复合材料或热塑性材料制成，并且被设计成是接收来自外部的撞击的第一表面，以便分布撞击力。
7.撞击吸收衬里可以由膨胀材料制成，该膨胀材料例如是eps(膨胀聚苯乙烯)、epu(膨胀聚氨酯)、epp(膨胀聚丙烯)或其他可塌陷材料(collapsible material)。
8.此外，撞击吸收衬里被设计成固定到外壳的内侧，用于吸收撞击力。特别地，撞击吸收衬里的材料被设计成通过相当大的塑性变形吸收撞击，直到该材料变平至其正常厚度的50％或更多。
9.此外，舒适衬里可以由软材料(例如泡沫、纺织品(textile)或织物(fabric))制成，并且其功能是允许头盔舒适地靠在佩戴者的头部上。舒适衬里可以通过合适的固定装置可移除地或稳定地固定到撞击吸收衬里。
10.已知的是，这些头盔旨在保护使用者的头部免受击打或撞击，包括径向撞击、切向撞击或倾斜撞击。
11.特别地，当外力沿着径向方向撞到外壳时，发生径向撞击，而当外力沿着与外壳的外表面相切的方向撞到外壳时，发生切向撞击。
12.径向撞击和切向撞击非常罕见，并且分别导致施加到头盔并因此施加到使用者的头部的线性加速度或旋转加速度。
13.线性加速度可能导致颅骨骨折、硬膜外血肿和大脑的平移加速度，而旋转加速度可能导致大脑在颅骨内旋转。大脑的旋转可能导致损伤，如脑震荡、弥漫性轴索损伤(dai)、硬膜下血肿、挫伤和脑内血肿。
14.当撞到头盔的力是法向(径向)力和切向力的矢量和时，发生倾斜撞击，并且这是最常见的撞击类型。事实上，倾斜撞击导致线性加速度和旋转加速度的组合。
15.为了提高吸收撞击特别是径向撞击的能力，已经提供了包括位于撞击吸收衬里和舒适衬里之间的附加层的头盔。
16.例如，这种类型的头盔在ep0166691中有描述，并且附加层可以由pvc(聚氯乙烯)、abs(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、petp(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、pc(聚碳酸酯)、聚酰胺、pmma
(聚甲基丙烯酸甲酯)或ps(聚苯乙烯)制成。
17.即使这些头盔相对于已知的头盔设法提高了撞击吸收能力，但是它们也不是没有缺点。
18.特别是，这些头盔的缺点在于它们没能允许有效地吸收倾斜撞击力，并因此它们根本无法避免大脑的旋转加速度。
19.这个缺点源于这样一个事实：在倾斜撞击的情况下，使用者的头部相对于撞击吸收衬里和外壳都将保持完全静止。
20.这种解决方案的另一个缺点在于，相对于现有技术中已知的头盔，吸收径向撞击的改进并不显著。
21.此外，已经构思出新的头盔，该头盔具有位于撞击吸收衬里和附接装置之间的滑动辅助装置，该附接装置用于将头盔附接到使用者的头部并与头部接触。ep2896308中公开了这些新头盔的示例。
22.在这种类型的头盔中，滑动辅助装置可以固定到撞击吸收衬里或附接装置，并允许撞击吸收衬里和附接装置之间的滑动，以便更好地控制对来自倾斜撞击的力的吸收，从而避免大脑在颅骨内的旋转加速度。
23.为此目的，滑动辅助装置由具有低摩擦系数的材料制成，或者可以涂覆有低摩擦材料，特别是ptfe(聚四氟乙烯)、abs、pvc、pc、尼龙或织物材料。
24.滑动辅助装置可以通过模制来与撞击吸收衬里或附接装置集成，或者可以使用至少一个固定构件来固定到撞击吸收衬里或附接装置。
25.然而，在ep2896308中公开的头盔并非没有一些缺点。首先，这种技术解决方案不能容易地在上述头盔中实现，并且不能容易地实现设置有用于改善径向撞击吸收的附加层。
26.该解决方案的另一个缺点在于，相对于现有技术中已知的头盔，吸收径向撞击的改进并不显著。
27.这种技术解决方案的另一个缺点在于头盔的结构比已知的头盔更复杂，并因此甚至更昂贵。
28.这种解决方案的另一个缺点是设置有滑动辅助装置的附接装置或撞击吸收衬里不能与现有头盔一起使用。
29.本发明的目标是提供一种防护头盔，通过该防护头盔解决了上述缺点。
30.特别地，本发明的目的是提供一种头盔，该头盔允许有效地吸收撞到头盔的径向撞击力。
31.本发明的另一个目的是提供一种头盔，该头盔允许有效吸收径向撞击力和允许部分吸收倾斜撞击力。
32.本发明的另一个目的是提供一种防护头盔，该防护头盔允许降低头盔在受到径向撞击时通常经受的线性加速度和部分降低头盔在受到倾斜撞击时通常经受的旋转加速度。
33.这些和其他目标和目的通过如权利要求1中所述的头盔以及根据权利要求11和12所述的用于制造头盔的相应方法来实现。
34.根据参照附图对优选的但非穷尽的防护头盔的实施例的以下描述，本发明的优点和特性特征将会体现得更为清晰，在附图中：
[0035]-图1示出了根据本发明的头盔的侧视图；
[0036]-图2示出了图1的头盔的截面侧视图，其中头盔的底部以虚线示出；
[0037]-图3示出了与图2的所示内容类似的头盔的截面侧视图，其中未示出使用者的头部和舒适衬里；
[0038]-图4示出了根据本发明的头盔的元件的透视图。
[0039]
参考附图，根据本发明的设计成由使用者佩戴并保护使用者的头部的头盔整体上用参考标号1指示。
[0040]
这种头盔特别适合由摩托车手、尤其是摩托车越野骑手使用。然而，如将从下面的描述中看出的，头盔可以被骑车人、滑雪者或者在需要有效保护使用者的头部的其他领域中有利地使用。
[0041]
已知的是，头盔限定了用于插入使用者的头部h的内部空间，并且当佩戴头盔时，内部空间2通过前开口4与外部连通。
[0042]
为了本描述的目的，头盔1旨在由使用者以正确的方式佩戴，即前开口4位于使用者的面部处，以允许他/她通过开口4观察，如图2所示。
[0043]
在图2中更好地示出的优选实施例中，头盔1从外部朝向内部空间2包括刚性外壳6、撞击吸收衬里8和舒适衬里10。此外，图3的头盔1包括舒适衬里10，即使该舒适衬里未示出。
[0044]
优选地，头盔1还可以包括附图中未示出的用于将头盔1附接到使用者的头部h的附接装置，例如众所周知的下颚带条。
[0045]
有利的是，撞击吸收衬里8可以永久地固定到外壳6的内表面12，并且舒适衬里10可以可移除地联接到撞击吸收衬里8，这将在下文中更好地解释。
[0046]
撞击吸收衬里8可以通过本领域公知的粘合剂或者通过将撞击吸收衬里8注射到外壳6的内表面12上而固定到外壳6的内表面12。
[0047]
此外，外壳6被设计成首先接收来自外部的撞击，以便将撞击力分布在头盔1的较大部分上。
[0048]
为此，外壳6的材料是复合材料或热塑性材料，并且可以选自包括聚碳酸酯、abs、pvc、玻璃纤维、碳纤维或kevlar的组。
[0049]
如图1更好示出的，外壳6可以包括下颚防护装置14和护目镜16。下颚防护装置14优选与外壳6的其余部分成一体，而护目镜16可以通过图中未示出的合适的紧固装置可移除地联接到外壳6。
[0050]
撞击吸收衬里8可以以已知的方式由可塌陷材料制成，该可塌陷材料选自包括eps(膨胀聚苯乙烯)、epu(膨胀聚氨酯)或epp(膨胀聚丙烯)的组，以用于吸收撞击的能量。
[0051]
撞击吸收衬里8优选由eps制成，并且具有的厚度大于外壳6和舒适衬里10的厚度，以便更好地吸收撞击力，如图2的截面视图中所示。
[0052]
如上文已经指出的，撞击吸收衬里8可经受塑性变形，直到其变平至其正常厚度的50％或更多以吸收撞击。
[0053]
舒适衬里10又包括内表面18和外表面20，内表面18设计成当使用者佩戴头盔1时与使用者的头部h接触(见图2)，外表面20与内表面18相反并面向撞击吸收衬里8的内表面22(见图2)。因此，撞击吸收衬里8介于外壳6和舒适衬里10之间。
[0054]
舒适衬里10的目的是允许头盔1舒适地靠在佩戴者的头部h上，并且舒适衬里10可以由柔软的材料(例如织物或纺织品)制成。舒适衬里10还可以包括未在图中示出的内部衬里，以用于提高佩戴者的舒适性。
[0055]
如图4所示，舒适衬里10可以具有圆顶形状(dome shape)。舒适衬里10可以包括适用于包围使用者的头部h的侧部部分的冠状垫24，以及适用于覆盖使用者的头部h的顶部部分并与之接触的顶部垫26。
[0056]
具体而言，顶部垫26可以包括中央部分28，该中央部分28旨在保持与使用者的头部h接触，并且具有连接到冠状垫24的突出部(appendages)。顶部垫26适于在受到撞击时相对于冠状垫24拉伸和变形。
[0057]
顶部垫26的中央部分28，特别是中央部分28的突出部，可以通过图中未示出的弹性带紧固到冠状垫24。此外，如图4所示，可以在顶部垫26和冠状垫24之间设置径向开口32。
[0058]
因此，舒适衬里10的上述表面20由冠状垫24的外表面和顶部垫26的外表面形成。
[0059]
舒适衬里10可以通过合适的固定装置34可移除地固定到撞击吸收衬里8，固定装置34在图2至图4中更好地图示。
[0060]
根据本发明，撞击吸收衬里8的内表面22包括至少一个由环氧树脂制成的层36。该层36在使用中与舒适衬里10接触，特别是与舒适衬里10的外表面20接触，并且更具体是与冠状垫24和顶部垫26的外表面接触。环氧树脂层36更好地示出在图2和图3中，特别是图3中。
[0061]
因此，环氧树脂层36位于撞击吸收衬里8和舒适衬里10之间，而舒适衬里10又固定在头盔1内部。
[0062]
环氧树脂层36的主要功能是允许头盔1更好地吸收作用在使用者的头部上的径向撞击。
[0063]
事实上，层36协作以将撞击力分布在撞击吸收衬里8的更宽广的区域上，从而降低头盔1的平移加速度。
[0064]
此外，已经发现，在撞击吸收衬里8的内表面22处提供环氧树脂层36允许产生这种界面，该界面不妨碍撞击吸收衬里8和舒适衬里10之间的相互位移，特别是在倾斜撞击的情况下，并且因此不妨碍使用者的头部h和撞击吸收衬里8之间的相互位移。
[0065]
有利的是，环氧树脂层36允许头盔1部分地减小在倾斜撞击期间通常作用在使用者的头部h和大脑上的旋转加速度。通过这种方式，在受到倾斜撞击的情况下大脑受损的风险至少会部分降低。
[0066]
在这方面，值得注意的是，其他材料，例如聚碳酸酯和丙烯腈丁二烯苯乙烯，不适合用于替代环氧树脂，因为它们不具有上述两种技术效果。
[0067]
事实上，本发明的环氧树脂是热固性聚合物，因此其不能被注射，而上文提到的其它材料都是热塑性材料。
[0068]
此外，相对于内表面没有涂覆任何层的情况，环氧树脂层36允许撞击吸收衬里8具有均匀且规则的内表面22。
[0069]
从图中，特别是从图3中可以看出，树脂层36覆盖了撞击吸收衬里8的所有内表面22。可选择地，根据图中未示出的另一实施例，环氧树脂层36可以仅部分覆盖撞击吸收衬里8的内表面22。
[0070]
优选地，环氧树脂层36可以通过空气喷涂器或无空气喷涂器施加到撞击吸收衬里8的内表面22。可选择地，环氧树脂层36可以通过刷子或泡沫辊施加到撞击吸收衬里8的内表面22。
[0071]
不管用于在撞击吸收衬里8的内表面22上施加环氧树脂的方法如何，环氧树脂层36优选具有包括在0.08mm和0.2mm之间的厚度。
[0072]
有利的是，在撞击吸收衬里8的内表面22上施加环氧树脂可以设想施加多个环氧树脂层36，一层在另一层之上。
[0073]
这样，通过改变施加在撞击吸收衬里8的内表面22上的环氧树脂层的数量，所施加的环氧树脂层36的厚度可以根据操作要求在上述范围内调节。
[0074]
环氧树脂是一种触变树脂，该树脂通过待交联的基础组分和用作催化剂的硬化剂之间的反应获得。
[0075]
优选地，环氧树脂具有根据标准astm d2240测量的包括在60肖氏d硬度(shore d)和70肖氏d硬度之间的硬度，以及根据标准astm d2393测量的包括在3800mpa
·
s和4200mpa
·
s之间的粘度。
[0076]
此外，环氧树脂的摩擦系数不是很高，因此环氧树脂层36不会阻碍舒适衬里10和撞击吸收衬里8之间的相互位移。
[0077]
在下文中，提供了一个比较表，该表报告了在包括没有环氧树脂层的撞击吸收衬里的头盔和包括涂覆有环氧树脂层的撞击吸收衬里的头盔上的不同撞击点测量的峰值线性加速度(pla)和峰值旋转加速度(pra)的值。
[0078][0079]
在上表中，标记p 、r 、p-、r-标识了头盔上的不同撞击点，具体是：
[0080]-p 标识了头盔的后部部分上的撞击；
[0081]-p-标识了头盔的前部部分上的撞击；
[0082]-r 标识了头盔的右部部分上的撞击；
[0083]-r-标识了头盔的左部部分上的撞击。
[0084]
已经通过使用相关技术领域中已知的标准设备和程序进行了撞击试验。
[0085]
从上表可以注意到，相对于没有环氧树脂层的头盔的线性加速度和旋转加速度的值，包括环氧树脂层的头盔的线性加速度和旋转加速度的峰值显著降低。
[0086]
因此，可以评估本发明的头盔有效地降低了作用在使用者的头部上的线性加速度，从而改善了头盔的撞击吸收。
[0087]
此外，出乎意料的是，可以评估本发明的头盔在倾斜撞击的情况下也能有效地降低作用在使用者的大脑上的旋转加速度。
[0088]
本发明还涉及一种用于将如上所述类型的环氧树脂层36施加在头盔1的撞击吸收衬里8上(特别是撞击吸收衬里8的内表面22上)的方法。
[0089]
优选地，在撞击吸收衬里8的内表面22上施加环氧树脂层36的步骤通过空气喷涂或无空气喷涂环氧树脂层来执行。可选择地，环氧树脂层36可以通过刷子或泡沫辊施加。
[0090]
在本公开的这一点上，很清楚根据本发明的设置有环氧树脂层的头盔是如何实现预定目标的。
[0091]
事实上，施加在撞击吸收衬里上并具有上述特征的环氧树脂层允许头盔更好地吸收正常撞击和倾斜撞击两者。
[0092]
此外，环氧树脂层不阻碍撞击吸收衬里和舒适衬里之间的相互位移，并因此环氧树脂层以某种方式设法降低由倾斜撞击引起的旋转加速度。
[0093]
关于上面描述的头盔装置的实施例，为了满足特定要求，本领域技术人员可以对所描述的元件进行修改和/或用等效元件替换所描述的元件，而不会由此脱离所附权利要求的范围。
[0094]
例如，本领域技术人员可以改变舒适衬里的形状或者提供不同的方式用于将舒适衬里固定到撞击吸收衬里，而不损害本发明的保护范围。