自动伸缩式头带结构的制作方法

自动伸缩式头带结构
1.本技术是2014年9月9日递交的中国发明专利申请no.201410456712.4的分案申请。
技术领域
2.本发明大体上涉及头带结构、尤其在诸如焊接面罩的保护性面罩中使用的头带结构。


背景技术：

3.通常，在诸如焊接面罩的保护性面罩内衬有头带结构。当面罩佩戴就位时，所述头带结构与佩戴者的头部直接接触且位于佩戴者的头部与面罩外壳之间，用于使得面罩外壳相对于佩戴者的头部稳固定位。
4.头带结构大体上包括头顶约束部分以及头围约束部分，所述头围约束部分用于围绕着佩戴者的前额和后脑勺对头带结构提供约束力，所述头顶约束部分用于提供头带结构附着于佩戴者的头顶上的约束力。
5.出于安全考虑，面罩的这种头带结构必须要求在佩戴时各部分以合适的力紧贴着佩戴者的头部，这样才能为面罩外壳提供均匀的减振作用，在意外受到外力冲击时为头带结构提供均匀的支承为佩戴者提供安全保护。因此，头带结构的佩戴的紧贴程度合适与否对于面罩的设计而言至关重要。
6.为了解决佩戴者头部尺寸不一所导致的佩戴的紧贴程度不一致的问题，现有技术的头围结构通常采用手动调节结构来在佩戴时对头带结构进行调整。但是，这种手动调整的问题：一是每个手动调整的合适程度与佩戴者的熟练程度紧密相关，若头带结构在头部上被调整得过紧，则虽然面罩外壳能够相对于头部稳固定位并因而提供外力冲击保护，但是佩戴者长时间工作会由于头部受到头带结构的压力而充血易于昏厥；二是若佩戴者将头带结构在其头部上调整的过松，则虽然佩戴者不会感觉到不适，但由于面罩外壳相对于头部没有稳固定位并因而无法提供合适的外力冲击保护。
7.另外，对于某些专用的面罩(例如焊接面罩)而言，出于面罩本身的专业设计以及价格相对昂贵的原因，往往一个面罩会配备多个操作人员使用。在这种情况下，除了以上指出的问题意外，头带结构在不同的佩戴操作人员之间的手动调整也增加了面罩受损的可能性。


技术实现要素：

8.针对以上问题，本发明提出了一种用于面罩的新颖性的头带结构，其在佩戴时能够根据佩戴者的头部、尤其头围尺寸自动调整松紧程度，从而在为佩戴者精确地提供头带结构的紧贴程度的同时避免了多人手动调整有可能造成的头带结构受损的可能性。另外，根据本发明的头带结构由于在佩戴时可以自动伸缩，从而与手动调整相比提供了更短的佩戴时间，便于为佩戴者提供快速保护。
9.根据本发明的一个方面，提供了一种头带结构、尤其面罩的头带结构，所述头带结构包括：
10.用于在佩戴时附于佩戴者的头顶上的头顶约束部分；
11.用于在佩戴时附于佩戴者的前额和后脑勺上的头围约束部分；以及
12.在这两部分之间连接的中间连接部分，
13.其中，所述头顶约束部分具有至少两个彼此间隔的伸缩带，每个所述伸缩带能够相对于所述中间连接部分受控地自动伸缩，以提供所述头带结构在头顶上的约束力，所述头围约束部分包括用于附于前额上的前束带以及用于附于后脑勺上的后束带，所述前束带和所述后束带能够相对于所述中间连接部分受控地自动伸缩，以提供所述头带结构在头围上的约束力。
14.可选地，所述伸缩带和/或所述前束带和/或所述后束带在长度方向和/或体积增减方向上能够受控地自动伸缩。
15.可选地，所述中间连接部分为两个，在佩戴时，分别位于佩戴者的两耳附近。
16.可选地，每个所述伸缩带一端相对于一个中间连接部分固定且另一端延伸到另一个中间连接部分中，在所述另一个中间连接部分中设有与所述伸缩带的端部操作性连接的电动驱动装置或气泵驱动装置，用于使得所述伸缩带沿长度方向或体积增减方向伸缩。
17.可选地，所述电动驱动装置或气泵驱动装置受所述中间连接部分上设置的开关控制，使得所述伸缩带伸缩。
18.可选地，所述电动驱动装置为电机，在所述伸缩带的伸入所述中间连接部分的那部分中形成有齿条，所述电机经由一与所述齿条啮合的齿轮与所述伸缩带相连。
19.可选地，所述电机与所述齿轮之间设有齿轮传动机构、尤其锥齿轮对。
20.可选地，所述前束带和/或所述后束带包括接收座以及两个连接带，所述两个连接带一端与一个中间连接部分固定相连且另一端能够伸缩地收容在所述接收座内。
21.可选地，在所述接收座内设有电动驱动装置，其经由齿轮-齿条传动机构与所述两个连接带操作性连接，使得所述两个连接带在所述接收座内沿长度方向相对移动。
22.可选地，所述电动驱动装置为电机，齿轮在一个连接带上能够旋转地设置且与电机的输出轴相连，与所述齿轮啮合的齿条在另一个连接带上沿长度方向设置。
23.可选地，所述电动驱动装置受在所述接收座上设置的开关控制，使得所述两个连接带相对于所述接收座收紧或展开。
24.可选地，在所述接收座上设有旋钮，通过该旋钮能够手动地驱动所述电机的输出轴旋转。
25.可选地，头带结构还包括检测所述头顶约束部分和/或所述头围约束部分在佩戴者的头部上紧贴程度的检测装置，该检测装置在达到合适的紧贴程度后使得所述头顶约束部分的伸缩带和/或所述头围约束部分的前和后束带停止伸缩。
26.可选地，头带结构还包括用于检测所述电机的输出轴旋转时是否受到阻力的传感器，在所述传感器检测到阻力后，使得所述电机停机；和/或在所述头顶约束部分和/或所述头围约束部分的与佩戴者的头部接触的那侧上设有压力传感器，在所述压力传感器检测到合适的接触压力后，使得所述电机停机。
27.根据本发明的另一个方面，提供了一种面罩、尤其焊接面罩，其内衬设有前述的头
带结构。
28.根据本发明，头带结构的约束力可以根据佩戴者的头部尺寸自动调整到合适的程度，无需佩戴者手动调节，避免了人为损坏头带结构的可能性；另外，可以调节到合适的紧贴程度，满足安全要求，佩戴时间更短。
附图说明
29.从后述的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本发明的前述及其它方面。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本发明的理解。在附图中：
30.图1示意性示出了根据本发明的用于面罩的头带结构的立体图；
31.图2和图3分别示意性示出了如图1所示的头带结构的左右两个侧向连接部位处的剖切放大立体图；并且
32.图4示意性示出了如图1所示的头带结构的后侧连接部位处的剖切放大立体图。
具体实施方式
33.在本技术的各附图中，结构相同或功能相似的特征由相同的附图标记表示。
34.说明书的以下内容仅就面罩的头带结构进行说明。本领域技术人员应当清楚，本发明的头带结构适于应用到任何合适的面罩中，例如应用到焊接面罩中。头带结构是在面罩的内衬上固定，具体的固定方式以本领域技术人员熟知的任何手段为准，在此不再冗述。
35.如图1所示，头带结构大体上包括头顶约束部分1以及头围约束部分2。头顶约束部分1主要用于提供头带结构在佩戴者的头顶上的收紧力，而头围约束部分2主要用于提供头带结构在佩戴者的前后头围上的收紧力。头顶约束部分1与头围约束部分2之间分别经由左右两个中间连接部分3相连。中间连接部分3例如可以由注塑成型为盒形，其作用是容纳头顶约束部分1的调节结构(如后所述)。在佩戴时，中间连接部分3大体上位于佩戴者的耳朵附近，例如耳朵上方。
36.为了清楚起见，首先规定在本发明的上下文中：对于头带结构而言，朝向图1的纸面斜向内的方向为前，朝向图1的纸面斜向外的方向为后。
37.头顶约束部分1包括两个柔性带1a和1b。为了在与佩戴者的头部直接接触时避免不适，这两个柔性带1a和1b的主体可以由塑料带、橡胶带、织物带等任何合适的柔软且能够提供足够强度的带制成。每个柔性带1a和1b的两端分别经由连接带4a和5b与中间连接部分3相连。各连接带4a和5b由与柔性带相比强度更高的材料制成，例如可以由金属或硬质塑料制成。连接带4a和5b主要是用于在端部提供收紧柔性带1a和1b的牵拉力。
38.从图1可以看出，这两个柔性带1a和1b沿前后方向间隔开地布置，从而在佩戴者的头顶上提供均匀的载荷分布。另外，应当清楚头顶约束部分1的这种柔性带的数量并不限于图中示出的两个。为了提供更加均匀的载荷分布，在结构设计允许的情况下也可以是三个、四个或更多个柔性带。另外，作为替代地，头顶约束部分1的每个带部分也可以直接由上述连接带形成，同时在该连接带上包绕有柔软材料作为直接与佩戴者头顶接触的部分。
39.以下参照图2和3详细说明头顶约束部分1的各柔性带1a和1b及其相关的连接带4a和5b的具体构造。图2和3分别示出了中间连接部分3的局部a和b的剖切放大立体图。从图中
可以看出，与每个柔性带1a和1b相连的连接带4a和5b仅仅在一端与中间连接部分3的外壳固定相连，另一端延伸到中间连接部分3的外壳内。例如，如图2所示，图1中的左侧连接带4a固定连接在左侧的中间连接部分3的外壳上，而图1中的右侧连接带4a延伸到右侧的中间连接部分3的外壳内。再例如，如图3所示，图1中的右侧的连接带5b固定连接在左侧的中间连接部分3的外壳上，而图1中的左侧的连接带5b延伸到右侧的中间连接部分3的外壳中。
40.以图2为例，连接带4a能够以本领域技术人员已知的任何合适的方式例如铆接、粘接、卡扣等固定在中间连接部分3的外壳3a上。连接带5b具有沿纵向延伸的中央细长槽8b，在该细长槽的纵向向内的两侧上分别一体地形成有齿条8b
′
和8b
″
。该连接带5b例如可以穿过外壳3a的外壁中形成的槽延伸到外壳3a的内部中。这里需要说明的是，以下仅仅针对理解本发明的关键技术方案必不可少的那些部分进行说明。其它辅助性部分例如上述槽、在外壳3a内对连接带进行引导的部分、在外壳3a内对以下将要描述的各齿轮、电机或电路板等进行支撑的部分应当对本领域技术人员是熟知的。例如，上述槽或在外壳3a内对各齿轮进行支撑的部分等可以在中间连接部分3的外壳3a注塑成型时在合适的部位一体形成，因此以下对于它们的描述将省略。
41.如图2所示，在中间连接部分3的外壳3a内安装有一对相互啮合的锥齿轮10和11，其中，与锥齿轮10同轴地一体形成有一齿轮12，该齿轮12位于连接带5b的中央细长槽8b内且与中央细长槽8b的齿条8b
′
和8b
″
同时啮合。
42.锥齿轮11由中间连接部分3的外壳3a内的电机13驱动。在外壳3a内，电机13与一控制电路板14相连，在该电路板14上安装有用于对电机13进行控制的电子器件以及其它相应电子器件例如单片机等。数据线15自该电路板14引出，所述数据线15可以经由面罩上的电源为电机13供电和/或与头带结构上的其它电子器件进行数据连接。在电机13启动后，驱动锥齿轮11旋转，所述锥齿轮11转而驱动与其啮合的锥齿轮10旋转并进而驱动齿轮12旋转。由于齿轮12与连接带5b的齿条8b
′
和8b
″
啮合，因而驱动连接带5b相对于外壳3a移动。通过控制电机13的输出轴的转动方向，可以相应地控制锥齿轮对10和11以及因而齿轮12的转动方向，并进而控制连接带5b是否进一步进入外壳3a内或离开外壳3a。
43.在如图2所示的中间连接部分3的外壳3a上可以安装有如图1所示的旋钮开关16，该旋钮开关16例如可以经由数据线15与电机13的控制电路板14相连，通过正转或反转该旋钮开关16可以相应地控制连接带5b相对于外壳3沿双向箭头ii来回伸缩。
44.例如在电机13的输出轴上可以安装有测力传感器(图中未示出)，该测力传感器用于检测电机13启动后是否受到阻挡力，当受到阻挡力后向控制电路板14发出信号。该控制电路板14可以设置成在接收到该信号后将电机13停机。这样，在佩戴者将本发明的头带结构佩戴于头顶上且相应地开启旋钮开关16后，柔性带1b可以在连接带5b的带动下自动逐渐收紧，当合适地贴合到头顶上后电机13上的测力传感器就会检测到电机13的输出轴受阻，此时电机13停机而使得柔性带1b恰好合适地贴合在头顶上，无需佩戴者再根据经验进行松紧度调试。
45.应当清楚，上述测力传感器可以采用相关技术领域的任何成熟的产品。此外，此类传感器也可以是安装在柔性带1b的朝向头顶一侧上的压力传感器。这样，在柔性带1b在头顶上收紧到合适的程度后，该压力传感器可以向控制电路板14发出电机13停机的信号。应当清楚，本领域技术人员可以想到的任何合适的能够测量柔性带在头顶上的松紧度是否合
适后向控制电路板14发出电机13停机的信号的传感器均可以在本发明的头带结构中采用。
46.图3示出了与图2类似的结构，区别仅在于连接带5b在图3中的中间连接部分3的外壳3a上固定，而连接带4a延伸到外壳3a中。与连接带5b类似，连接带4a具有沿纵向延伸的中央细长槽8a，在该细长槽的纵向向内的两侧上也分别一体地形成有齿条8a
′
和8a
″
。同样地，在中间连接部分3的外壳3a内安装有一对相互啮合的锥齿轮10和11，其中，与锥齿轮10同轴地一体形成有一齿轮12，该齿轮12位于连接带4a的中央细长槽8b内且与中央细长槽8a的齿条8a
′
和8a
″
同时啮合。锥齿轮11由中间连接部分3的外壳3a内的电机13驱动。在外壳3a内，电机13与一控制电路板14相连，该电路板14上安装有用于对电机13进行控制的电子器件以及其它控制电子器件。旋钮开关17在中间连接部分3的外壳3a上安装，例如可以经由数据线15与电机13的控制电路板14相连。通过正转或反转该旋钮开关17可以相应地控制连接带4a相对于外壳3沿双向箭头ii来回伸缩。连接带4a的工作方式与参照图2如上所述的相同，因而在此不作冗述。
47.虽然在图2和3所示的实施例中在中间连接部分3中采用锥齿轮对10和11的方式来驱动连接带4a和5b伸缩，但是其它任何合适的传动装置均可以在本发明的技术方案中采用。例如，可以采用直齿轮对传动结构替代锥齿轮对10和11。甚至为了节省空间，可以省略锥齿轮对10和11而将齿轮12直接安装在电机13的输出轴上进行驱动。
48.电机13以及由电机13驱动伸缩的连接带4a或5b大体构成了为柔性带1a或1b实现自动伸缩功能的伸缩调节结构。但是，本领域技术人员应当清楚这种调节结构并不仅仅限于图示的实施例。例如，作为替代地，可以将柔性带1a和1b做成内部中空可充气的弹性带，该带的两端分别与中间连接部分3相连且中空内部与在中间连接部分3内安装有小型气泵连通；气泵分别可由开关16和17控制，对弹性带内部充气，使得当头带结构佩戴在头顶上后与其合适贴合。类似地，该气泵也可以受前面提到的传感器控制，在检测到弹性带与头顶之间具有合适的紧贴度后发出使气泵停机的信号。应当清楚，开关16和17并不限于图2和3所示的旋钮开关，其它形式的开关例如双向按压开关等也可以在本发明的头带结构中采用。
49.再例如，作为替代地，可以将柔性带1a和1b设置成一端与中间连接部分3内的电机13的输出轴直接固定连接，同时柔性带可以随着输出轴的旋转而在输出轴上缠绕或者解开，以此来确保柔性带1a和1b相对于中间连接部分3来回伸缩。应当清楚，任何可以实现柔性带1a和1b相对于中间连接部分3自动伸缩功能的构造均可以在本发明的头带结构中采用。
50.此外，如图1所示，头围约束部分2包括前束带2a和后束带2b。前束带2a用于在佩戴时贴靠在佩戴者的前额上，后束带2b用于在佩戴时贴靠在佩戴者的后脑勺上，以此实现对佩戴者头围的约束。与柔性带1a和1b类似，前束带2a的主体也可以由塑料带、橡胶带、织物带等任何合适的柔软且提供足够强度的带制成。前束带2a的主体的两端分别经由连接带6a与中间连接部分3相连。可选地，连接带6a与中间部分3之间可以是直接固定相连；或者它们之间也可以采用如图2和3所示的伸缩调节结构或者以上提到的此类调节结构的替代实施例。
51.以下参照图4介绍后束带2b的具体构造。后束带2b包括两个连接带7b。每个连接带7b一端固定于相应的一个中间连接部分3的外壳3a上，且另一端延伸到在这两个连接带7b之间布置的接收座18中。
52.接收座18为注塑成型件且内部为中空构造。如图4所示，两个连接带7b彼此上下附着可以滑动地在接收座18内接收。位于上方的连接带7b可以形成有沿纵向延伸的中央细长槽20，在该细长槽的纵向向内的两侧上分别一体地形成有齿条20a和20b。在位于下方的连接带7b上可旋转地安装有齿轮21。该齿轮21能够绕连接带7b上设置的轴旋转，同时与齿条20a和20b啮合。在中间连接部分3的外壳3a安装有电机22、控制电路板24以及电机22与控制电路板24之间连接的数据线23。电机22的输出轴与齿轮21相连，在电路板24的控制下驱动齿轮21正反方向旋转，从而这两个连接带7b可以彼此相对沿如图1所示的双向箭头i伸缩。
53.附加的电线25与电路板24相连，用于为其供电和/或与头带结构上的其它电子器件进行数据连接。如图1所示的在接收座18的表面上布置的开关27例如可以经由电线25与控制电路板24相连。在本发明的头带结构佩戴在头部上后，根据佩戴者按压开关27的左右箭头的情况，在电机22的驱动下，这两个连接带7b在接收座18内相应沿双向箭头i伸缩。可以想到，以上提到的类似的传感器也可以在电机22中采用或者与该电机相关联地应用，从而在检测到连接带与头围之间具有合适的紧贴度后发出使电机22停机的信号。
54.如图4所示，电机22的输出轴也可以与在接收座18的外表面上布置的旋钮26相连。该旋钮26可以在电机22未通电启动的情况下驱动电机22的输出轴旋转，因而可以通过该旋钮26手动地驱动这两个连接带7b相互沿双向箭头i伸缩，为佩戴者提供更加个性化的选择。
55.电机22、旋钮26以及这两个连接带7b上的齿轮21和齿条20a和20b大体上构成了后束带2b的伸缩调节结构。但是，本领域技术人员应当清楚这种伸缩调节结构并不限于如图4所示的具体结构，任何可以实现两个连接带7b相对于接收座18伸缩的调节结构均可以在本发明的技术方案中采用。例如，作为替代地，可以将两个连接带7b均设置为具有齿条20a和20b，齿轮21在接收座18内可以旋转地安装且与这两个连接带7b的齿条同时啮合，这样，在电路板24的控制下，电机22也可以驱动连接带7b彼此相对移动，从而相对于接收座18伸缩。除了电机22的输出轴直接与齿轮21相连以外，电机22的输出轴也可以经由齿轮或带轮等任何其它合适的传动机构与齿轮21相连。
56.本领域技术人员在阅读本说明书后应当清楚，针对柔性带1a和1b、前束带2a和后束带2b的伸缩调节结构在符合结构设计要求的前提下可以彼此互换。此外，可以想到在本发明的头带结构的能够与佩戴者相接触的部分上设置诸如压力传感器的接触传感器，当佩戴者将头带结构戴在头上后，传感器检测到接触后自动发出信号驱动电机先后或同时自动收紧头顶约束部分1以及头围约束部分2。
57.再例如，本发明的这种头带结构也可以设置成摒弃接收座18且仅仅采用一个中间连接部分3，这样，前束带、后束带以及两个柔性带均固定于一端，且另一端同时延伸到该中间连接部分3中，同时相对于该中间连接部分以上述类似的方式可以伸缩，也可以实现头带结构在佩戴者头上的自动伸缩佩戴。
58.采用本发明的头带结构，佩戴者无需繁琐地自己调节头顶约束部分以及头围约束部分，所有调节自动完成，方便快捷。此外，由于调节自动完成，所以避免了多人次使用头带结构后可能出现的破损。另外，由于头带结构自动收紧，可以更适宜地适合不同佩戴者的头部尺寸，确保符合要求的紧贴度。最重要的是，根据本发明的这种头带结构若在价格昂贵的专用面罩(例如专用焊接面罩)中采用的话，一个面罩可以适应多个操作工人佩戴，显著降低了装备采购成本。
59.尽管这里详细描述了本发明的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本发明的范围构成限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。