本發(fā)明涉及沖擊保護(hù)，且更具體地，涉及對(duì)頭部的保護(hù)。

背景技術(shù)：

對(duì)移動(dòng)的頭部的沖擊可導(dǎo)致頭部快速地減速，而慣性保持大腦向前行進(jìn)，從而沖擊顱骨的內(nèi)表面。這種大腦對(duì)顱骨的沖擊可能導(dǎo)致大腦的瘀傷(挫傷)和/或流血(出血)。因此，頭部的減速是在確定由對(duì)頭部的沖擊導(dǎo)致的腦損傷的嚴(yán)重性時(shí)要考慮的重要因素。

在所有類型的對(duì)頭部的沖擊中，頭部經(jīng)受線性加速和旋轉(zhuǎn)加速的組合。線加速被認(rèn)為造成局灶性腦損傷，而旋轉(zhuǎn)加速被認(rèn)為造成局灶性和彌漫性腦損傷。

頭盔可以用于保護(hù)頭部免受沖擊。然而，所有的頭盔向其佩戴者的頭部至少增加了一些附加質(zhì)量。如下面更詳細(xì)地討論的，與具有較小質(zhì)量的頭盔相比，增加頭盔的質(zhì)量可增加頭部的旋轉(zhuǎn)加速和減速效果。

已經(jīng)提出了各種現(xiàn)有的沖擊保護(hù)技術(shù)，用于在頭盔中使用以解決線性和/或旋轉(zhuǎn)加速。這些技術(shù)包含omnidirectionalsuspension^tm(ods^tm)、多沖擊保護(hù)系統(tǒng)和360°渦輪技術(shù)。

在具有omnidirectionalsuspension^tm(ods^tm)的頭盔中，外殼和襯墊由ods^tm部件分隔開。然而，ods^tm部件增加了頭盔的質(zhì)量和體積。此外，ods^tm部件包含粘附到外殼的內(nèi)側(cè)的硬質(zhì)部件。因此，ods^tm系統(tǒng)需要使用硬質(zhì)且剛性的襯墊來容納硬質(zhì)部件。此外，由于磨損，存在單獨(dú)的ods^tm部件脫離的可能性。

在包含的頭盔中，頭盔包含外殼、內(nèi)部襯墊和底摩擦層。低摩擦層位于泡沫襯墊的抵靠頭部的內(nèi)側(cè)上，使得吸震泡沫襯墊不與頭部直接接觸。然而，使用摩擦層及其附件降低了頭盔有效地吸收沖擊力的能力。此外，技術(shù)增加了頭盔的質(zhì)量和體積。

在具有的頭盔中，將膜和潤滑劑的層施加到頭盔的外殼。該層減少了外殼與沖擊表面之間的摩擦，從而減少了在頭部和大腦上的角度(旋轉(zhuǎn))效果。

在具有360°渦輪技術(shù)的頭盔中，多個(gè)圓形渦輪位于泡沫襯墊的抵靠頭部的內(nèi)側(cè)上。雖然該技術(shù)為頭盔增加的最小限度的質(zhì)量，但渦輪的一部分可能會(huì)由于磨損而脫落，因此，在沖擊期間可能不會(huì)為頭盔的佩戴者提供保護(hù)。

除了技術(shù)以外，上述頭盔技術(shù)沒有將頭盔的整體厚度和質(zhì)量考慮作為限制減速的因素。此外，上述頭盔技術(shù)鼓勵(lì)加入更硬質(zhì)且更剛性的襯墊(發(fā)泡聚苯乙烯泡沫和其他泡沫)。

然而，更硬質(zhì)且更剛性的襯墊可能不利于頭盔的吸收平移和角度沖擊力的有效性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

描述了一種擺動(dòng)阻尼系統(tǒng)，其通過減小對(duì)頭部和大腦的角加速和減速效果來改進(jìn)頭盔，而不影響頭盔吸收高沖擊和低沖擊的平移或角度力的能力。本公開涉及用于改善對(duì)頭部抵抗旋轉(zhuǎn)和角加速及減速效果的保護(hù)的所有頭盔。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，擺動(dòng)阻尼系統(tǒng)設(shè)置在頭盔的厚度內(nèi)，用于掠射傾斜沖擊(glancingobliqueimpact)保護(hù)，以減少對(duì)頭盔的佩戴者的大腦的角加速和減速效果。

擺動(dòng)阻尼系統(tǒng)響應(yīng)于從外部施加到頭盔的外殼表面以及頭盔的內(nèi)側(cè)之內(nèi)的扭矩。在掠射傾斜沖擊期間，當(dāng)扭矩首次施加到頭盔的外殼時(shí)，阻尼系統(tǒng)立即響應(yīng)于扭矩，而不是等到扭矩傳播到頭盔中。與之對(duì)比，現(xiàn)有的系統(tǒng)以延遲的方式僅響應(yīng)于從內(nèi)部施加到頭盔的扭矩。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種頭盔包括硬質(zhì)外殼、與硬質(zhì)外殼的內(nèi)表面接觸的可壓縮襯墊、以及與可壓縮襯墊的內(nèi)表面接觸的舒適襯墊。沿著縱向軸線縱向地限定通過硬質(zhì)外殼、可壓縮襯墊和舒適襯墊的阻尼孔。頭盔還包含擺動(dòng)阻尼系統(tǒng)，該擺動(dòng)阻尼系統(tǒng)設(shè)置在阻尼孔中，且從外殼縱向地延伸到舒適襯墊。擺動(dòng)阻尼系統(tǒng)具有可在阻尼孔內(nèi)可橫向地移位的擺動(dòng)質(zhì)量。

擺動(dòng)阻尼系統(tǒng)可以包括：附接到硬質(zhì)外殼的外部錨固件；桿，柔性地聯(lián)接到外部錨固件，且縱向向內(nèi)地延伸到所述桿所聯(lián)接的擺動(dòng)質(zhì)量；以及頭部穩(wěn)定器，柔性地聯(lián)接到擺動(dòng)質(zhì)量，且與擺動(dòng)質(zhì)量縱向且向內(nèi)地間隔開。頭部穩(wěn)定器配置為直接接合頭盔的佩戴者的頭部，從而將擺動(dòng)質(zhì)量聯(lián)接到所述佩戴者的頭部。擺動(dòng)阻尼系統(tǒng)還可以包括在擺動(dòng)質(zhì)量和頭部穩(wěn)定器之間延伸的彈性構(gòu)件。響應(yīng)于在沖擊期間從外部施加到外殼的扭矩，擺動(dòng)質(zhì)量在阻尼孔中橫向地和/或縱向地振蕩，以便于沖擊的能量的耗散。

根據(jù)另一實(shí)施例，一種頭盔包括硬質(zhì)外殼、與硬質(zhì)外殼的內(nèi)表面接觸的可壓縮襯墊、以及與可壓縮襯墊的內(nèi)表面接觸的舒適襯墊。沿著縱向軸線縱向地限定通過硬質(zhì)外殼、可壓縮襯墊和舒適襯墊的阻尼孔。此外，頭盔包括擺動(dòng)阻尼系統(tǒng)，其設(shè)置在阻尼孔中，且從外殼縱向地延伸到舒適襯墊。阻尼系統(tǒng)包括：附接到外殼的外部可壓縮盤；桿，聯(lián)接到外部盤，且縱向向內(nèi)地延伸到所述桿所聯(lián)接的內(nèi)部可壓縮盤；附接到可壓縮襯墊的內(nèi)部可壓縮盤；以及頭部穩(wěn)定器，其柔性地聯(lián)接到內(nèi)部可壓縮盤，且與內(nèi)部可壓縮盤縱向且向內(nèi)地間隔開。頭部穩(wěn)定器配置為接合頭盔的佩戴者的頭部。桿可以是剛性或可壓縮的。

附圖說明

圖1示出了由使用者佩戴的頭盔與地面之間的沖擊所涉及的力；

圖2圖示地示出了由于掠射傾斜沖擊施加到頭盔的扭矩；

圖3示意性地示出了在掠射傾斜沖擊期間圖2的頭盔的佩戴者的大腦的截面圖；

圖4示出了圖2的頭盔中的頭部的角加速和減速的中心；

圖5是示出了對(duì)于兩個(gè)沖擊慣性水平，附加質(zhì)量對(duì)尸體頭部的影響和對(duì)尸體的旋轉(zhuǎn)加速的影響的曲線圖；

圖6a是根據(jù)本公開的擺動(dòng)沖擊阻尼系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意截面圖；

圖6b是圖6a所示的擺動(dòng)沖擊阻尼系統(tǒng)的頂部部分的分解示意截面圖；

圖6c示出了圖6a的阻尼器的示例的等距視圖；

圖6d示出了圖6c的阻尼器的沿著圖6c中的截面6-6的視圖；

圖7a是采用多個(gè)阻尼器和帶的系統(tǒng)的實(shí)施例的圖示；

圖7b示出了圖7a所示的帶的一部分；

圖8a是圖6a的擺動(dòng)沖擊阻尼系統(tǒng)的示意截面圖，示出了其由掠射傾斜沖擊引起的第一階段(加速“自旋加快”)期間的響應(yīng)；

圖8b是圖8a的擺動(dòng)沖擊阻尼系統(tǒng)的頂部部分的分解示意截面圖；

圖9a是圖8a的擺動(dòng)沖擊阻尼系統(tǒng)的示意截面圖，示出了其在第一階段之后的第二階段(加速“自旋減慢”)期間的響應(yīng)；

圖9b是圖9a的擺動(dòng)沖擊阻尼系統(tǒng)的頂部部分的分解示意截面圖；

圖10a與根據(jù)本公開的擺動(dòng)阻尼系統(tǒng)的第二實(shí)施例的示意截面圖；

圖10b是圖10a所示的擺動(dòng)沖擊阻尼系統(tǒng)的頂部部分的分解示意截面圖；

圖11a是根據(jù)本公開的實(shí)施例的阻尼系統(tǒng)的第三實(shí)施例的示意截面圖；

圖11b是圖10a的阻尼系統(tǒng)的示意截面圖，示出了其由掠射傾斜沖擊引起的第一階段(加速“自旋加快”)期間的響應(yīng)；

圖11c是圖10a的阻尼系統(tǒng)的示意截面圖，示出了其在第二階段(加速“自旋減慢”)期間的響應(yīng)；

圖12是包括約束系統(tǒng)的另一實(shí)施例的頭盔的實(shí)施例的側(cè)視截面圖。

具體實(shí)施方式

沖擊類型可以分類為涉及平移(線性)力的沖擊和涉及旋轉(zhuǎn)力的沖擊，其可以在沖擊中一起發(fā)生或分別發(fā)生。對(duì)于涉及純粹的平移力的沖擊，騎手的戴頭盔的頭部經(jīng)歷直線上的快速的加速和減速運(yùn)動(dòng)，而沒有圍繞大腦的重心(其位于大腦的松果體區(qū)域中)的旋轉(zhuǎn)。對(duì)于涉及純粹的旋轉(zhuǎn)力的沖擊，戴頭盔的頭部經(jīng)歷圍繞大腦的重心的快速的旋轉(zhuǎn)加速或減速。

圖4示出了位于下頸椎中的第六頸椎附近的角加速(或減速)的中心。對(duì)于涉及純粹的角加速的沖擊，大腦的重心將圍繞角度中心向前、向后或側(cè)向快速地彎曲。對(duì)于涉及位于頸椎中較高處或在顱骨的基部處的角加速的中心的沖擊，頭部將對(duì)大腦施加較大的旋轉(zhuǎn)加速和減速效果。戴頭盔的頭部所經(jīng)歷的旋轉(zhuǎn)加速的程度越大，則將導(dǎo)致大腦受到的剪切傷害更大，如將在下文更詳細(xì)地討論的。角加速和減速的幅度和持續(xù)時(shí)間將決定受到的腦損傷的嚴(yán)重性，如將在下文更詳細(xì)地討論的。

許多沖擊涉及平移和旋轉(zhuǎn)力的組合。在沖擊中所涉及的力在圖1中示出。這些力包括：由于重力引起的向下的力+fg，其為戴頭盔的頭部(加上身體)的重量；作用于戴頭盔的頭部的、由于沖擊表面引起的向上的力-fg，其為反作用力(這是牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律：對(duì)于每個(gè)作用力，都會(huì)產(chǎn)生相等且相反的反作用力)；水平施加的力fapplied，其為作用于騎手的戴頭盔的頭部的合力的平移分量，且總是向前作用；以及作用于頭盔的外殼的、由于路表面引起的水平摩擦力faction，其總是與施加的水平力相反地作用。

參考圖2，掠射傾斜沖擊被示出為在頭盔的右側(cè)、面甲的上方，其導(dǎo)致騎手的頭部(和身體)經(jīng)由嚴(yán)重的扭曲力，其為圍繞旋轉(zhuǎn)點(diǎn)作用的合力的旋轉(zhuǎn)分量。頭盔的外殼與路表面之間產(chǎn)生的摩擦對(duì)頭盔造成瞬間的夾緊效果，導(dǎo)致騎手戴頭盔的頭部經(jīng)歷扭矩，從而對(duì)大腦造成減速或加速效果。許多創(chuàng)傷性頭部受傷(例如，摩托車騎手和自行車騎手經(jīng)受的)是由旋轉(zhuǎn)力引起的，所述旋轉(zhuǎn)力通常是由于戴頭盔的頭部經(jīng)歷與硬質(zhì)路表面或其他不可移動(dòng)物體的這種掠射傾斜沖擊而產(chǎn)生的。

圖3示出了圖2的頭盔的佩戴者的大腦的示意圖，為了清楚起見，移除了顱骨的頂部。大腦是在腦脊髓液浴中懸浮在顱骨內(nèi)的膠狀軟組織。大腦被三層膜覆蓋，其中稱為硬腦膜的最外層在各個(gè)縫合點(diǎn)處連接到顱骨的內(nèi)側(cè)，所述各個(gè)縫合點(diǎn)用于使大腦懸浮在顱骨內(nèi)。快速旋轉(zhuǎn)加速或減速導(dǎo)致影響大腦的不同質(zhì)量和各種縫合點(diǎn)的剪切力，從而導(dǎo)致神經(jīng)軸突纖維的拉伸和撕裂以及橋靜脈的破裂。據(jù)報(bào)道，旋轉(zhuǎn)加速度的兩個(gè)容許極限為：對(duì)于腦震蕩為1,800rad/s²，對(duì)于橋靜脈破裂為5,000rad/s²。剪切力在具有不同密度的大腦組織之間的結(jié)合處顯著地發(fā)生。例如，灰質(zhì)的密度比白質(zhì)大，導(dǎo)致大腦的各部分在顱骨內(nèi)以不同的速率移動(dòng)。例如，大腦的內(nèi)部部分將慢于大腦的外部部分。如果大腦組織經(jīng)受的加速或減速超過其相應(yīng)的容許極限，則大腦組織可能被損壞。

此外，角加速和減速的幅度和持續(xù)時(shí)間是影響所經(jīng)受的大腦損傷的嚴(yán)重性的因素。通常，沖擊力施加到頭盔的時(shí)間越長，則頭盔為了吸收該力而將必需做的工作越少。這是基于以下沖量方程：

fxt＝mxδv，(1)

其中f表示沖擊力，t表示施加力的時(shí)間(沖擊相互作用的時(shí)間)，m表示頭盔的質(zhì)量，δν表示速度的變化。換言之，頭盔在沖擊相互作用的時(shí)間期間工作來吸收沖擊力。

一些泡沫頭盔由單密度硬質(zhì)泡沫(例如，類似于自行車頭盔中使用的泡沫)制成。當(dāng)這樣的硬質(zhì)泡沫頭盔經(jīng)受沖擊時(shí)，其將經(jīng)歷短的沖擊時(shí)間和大的頭部減速，要求頭盔在吸收沖擊力方面做相對(duì)大量的工作。硬質(zhì)泡沫頭盔通常不能吸收沖擊力，且?guī)缀醪荒軠p少通過頭盔轉(zhuǎn)移到頭部的力。

此外，一些頭盔包含可壓縮的泡沫材料，以提供由于泡沫的壓縮造成的逐漸減速。這種材料的壓縮可以減小頭部的減速，使得相互作用的沖擊時(shí)間更長。由于較長的沖擊時(shí)間，與頭盔佩戴有硬質(zhì)泡沫襯墊的情況下的頭部沖擊相比，這減少了通過頭盔轉(zhuǎn)移到頭部的力。

如上所述，在大多數(shù)沖擊下，大腦的旋轉(zhuǎn)加速不會(huì)單獨(dú)發(fā)生。然而，頭部和頸部之間的相互作用有利于在沖擊時(shí)產(chǎn)生角加速。當(dāng)存在平移和旋轉(zhuǎn)加速的組合時(shí)，角加速是頭部的慣性損傷的最常見形式。圖4示出了位于下頸椎中的第六頸椎附近的角加速(和減速)的中心。對(duì)于涉及角加速的沖擊，大腦的重心將圍繞頸部上的成角中心向前、向后或側(cè)向快速地彎曲。對(duì)于涉及位于頸椎中較高處或在顱骨的基部處的角加速的中心的沖擊，頭部將對(duì)大腦施加較大的旋轉(zhuǎn)加速和減速效果。

騎手頭部上的頭盔1的質(zhì)量越大，則大腦上的旋轉(zhuǎn)加速或減速效果越大。圖5示出了對(duì)于兩個(gè)沖擊慣性水平，附加質(zhì)量對(duì)尸體頭部的影響和對(duì)尸體的旋轉(zhuǎn)加速的影響。人類頭部的平均重量為1.5千克。如圖5所示，對(duì)頭盔的附加質(zhì)量的旋轉(zhuǎn)加速的影響緩慢地增加直到頭盔質(zhì)量達(dá)到1,000克，然后該影響在1,000克以上以更大的速率增加。此外，相比于對(duì)于較高的沖擊慣性水平，對(duì)頭盔的附加質(zhì)量的旋轉(zhuǎn)加速的影響對(duì)于較低的沖擊慣性水平更為顯著。因此，最小化頭盔的附加質(zhì)量有利于減小對(duì)大腦的旋轉(zhuǎn)加速和減速效果。

圖6a和圖6b示出了頭盔1的示意截面圖，頭盔1配置為佩戴在佩戴者的頭部2上，且包含一個(gè)或多個(gè)擺動(dòng)沖擊阻尼器3的實(shí)施例。首先參考圖6a，其示出了擺動(dòng)沖擊阻尼器3的截面，擺動(dòng)沖擊阻尼器3至少部分地定位在圓形阻尼孔4的內(nèi)部，圓形阻尼孔4被限定為通過頭盔1的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，孔4圍繞縱向軸線a-a從頭盔1的外側(cè)縱向地延伸到頭盔1的內(nèi)側(cè)。在圖6a中，擺動(dòng)阻尼器3被示出為處于中立、未變形的位置，基本上平行于軸線a-a延伸。阻尼器3從外端部3a延伸到內(nèi)端部3b。

如本文所使用的，術(shù)語“內(nèi)部”、“向內(nèi)的”和“向內(nèi)地”是指從頭盔的外側(cè)朝向佩戴者的頭部2的方向，術(shù)語“外部”、“向外的”和“向外地”是指從頭盔的內(nèi)側(cè)朝向頭盔的外側(cè)遠(yuǎn)離佩戴者的頭部2的方向。此外，如本文所使用的，術(shù)語縱向和橫向分布指平行于阻尼孔4的軸線a-a的方向和橫向于阻尼孔的軸線的方向。

頭盔1還可以包括硬質(zhì)外殼5和吸震襯墊6，吸震襯墊6抵靠外殼5的內(nèi)接觸表面延伸。吸震襯墊6可以由泡沫制成，例如是發(fā)泡聚苯乙烯泡沫(eps)。替代地，吸震襯墊6可以由粘彈性材料制成。阻尼器3的外端部3a附接至外殼5。阻尼器3可以用于任何期望的頭盔，包括摩托車、自行車、滑雪、滑冰、足球、騎馬以及建筑工人、緊急工作人員和軍事人員使用的頭盔。

頭盔1還包括舒適襯墊7，其抵靠吸震襯墊6的內(nèi)接觸表面6a延伸。舒適襯墊可以由緩沖泡沫制成，類似于墊襯填充物(upholsterypadding)。舒適襯墊7的內(nèi)側(cè)與附接到阻尼器3的內(nèi)端部3b的頭部穩(wěn)定器12間隔開。

阻尼孔4由圍繞軸線a-a同軸地對(duì)準(zhǔn)的第一縱向延伸部分4a和第二縱向延伸部分4b限定。在圖6a所示的實(shí)施例中，兩個(gè)部分4a、4b具有不同的直徑；即，第二部分4b的直徑大于第一部分4a。在一個(gè)實(shí)施例中，第一部分4a從硬質(zhì)外殼5的外側(cè)向內(nèi)延伸到位于吸震襯墊6內(nèi)的過渡點(diǎn)4c。在另一實(shí)施例中，阻尼孔4可以不延伸通過硬質(zhì)外殼5。過渡點(diǎn)4c是阻尼孔4的兩個(gè)部分4a、4b的直徑發(fā)生變化的點(diǎn)。第二部分4b從過渡點(diǎn)4c延伸到舒適襯墊7的內(nèi)側(cè)7a。

阻尼器3可以在概念上劃分為以下部分：1)外部錨固件8；外頸部14；軸9；擺動(dòng)質(zhì)量10；彈性構(gòu)件11；以及頭部穩(wěn)定器12。

外部錨固件8可以附接(例如，粘附、熔合、結(jié)合、等等)到頭盔1的外殼5和/或吸震襯墊6。在圖6a所示的實(shí)施例中，外部錨固件8的橫向表面8a可以附接到吸震襯墊6的外部厚度內(nèi)的孔4的第一部分4a的互補(bǔ)的接觸表面。在一個(gè)實(shí)施例中，錨固件8的外端部8b可以與硬質(zhì)外殼5的外表面5a平齊或從其凸出。替代地，在孔4不延伸通過硬質(zhì)外殼5的情況下，錨固件的外端部可以與硬質(zhì)外殼5的內(nèi)表面5b接觸。

柔性頸部14從外部錨固件8向內(nèi)延伸。柔性頸部14可以包括至少一個(gè)變窄或漸縮的部分，且可以基本上形成為沙漏的形狀，如圖6a所示。外頸部14還連接到軸9的外端部9a。軸9和柔性頸部14與孔4的內(nèi)表面間隔開且不與其接觸。頸部14在軸9和外部錨固件8之間提供彈性且柔性的連接，以允許軸9圍繞頸部14樞轉(zhuǎn)，使得軸9可以在至少一種配置中相對(duì)于縱向軸線a-a偏轉(zhuǎn)一角度，如將在下文更詳細(xì)描述的。在圖6a所示的中立、未變形位置中，軸9在圓形阻尼孔4內(nèi)平行于軸線a-a從柔性頸部14松動(dòng)地懸掛。此外，在圖6a示出的中立位置中，外部錨固件8、頸部14和軸9沿著縱向軸線a-a同軸地延伸。

軸9的內(nèi)端部9b連接到擺動(dòng)質(zhì)量10。在圖6a所示的實(shí)施例中，擺動(dòng)質(zhì)量10的直徑大于錨固件8和軸9的直徑，但是小于阻尼孔4的第二部分4b的直徑。因此，在圖6a所示的中立位置中，擺動(dòng)質(zhì)量10與阻尼孔4的第二部分4b橫向地間隔開，且就在過渡點(diǎn)4c的內(nèi)側(cè)松動(dòng)地懸掛在阻尼孔4的第二部分4b內(nèi)。

擺動(dòng)質(zhì)量10連接到彈性構(gòu)件11的外端部11a。擺動(dòng)質(zhì)量10與彈性構(gòu)件11之間的連接是柔性且彈性的。彈性構(gòu)件11是可延伸的、可壓縮的、且圍繞縱向軸線a-a可樞轉(zhuǎn)的，以允許擺動(dòng)質(zhì)量10在孔4的第二部分4b內(nèi)縱向地且橫向地移動(dòng)。如下文更詳細(xì)地描述的，當(dāng)阻尼器3從其中立位置偏轉(zhuǎn)時(shí)，例如當(dāng)擺動(dòng)質(zhì)量10在沖擊事件期間相對(duì)于軸線a-a橫向地移動(dòng)時(shí)，彈性構(gòu)件11配置為以剪切、旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)、以及壓縮中的一種或多種形式彈性變形。如下文更詳細(xì)地描述的，彈性構(gòu)件11可以相對(duì)于縱向軸線a-a偏轉(zhuǎn)一角度，且回到圖6a所示的其未偏轉(zhuǎn)的位置。彈性構(gòu)件11可以是實(shí)心的，或可以在其內(nèi)部是管狀或中空的，以促進(jìn)縱向壓縮。

彈性構(gòu)件11的內(nèi)端部11b連接到頭部穩(wěn)定器12。頭部穩(wěn)定器12與彈性構(gòu)件11之間的連接是柔性且彈性的，以便允許彈性構(gòu)件11相對(duì)于頭部穩(wěn)定器12以一定的角度橫向地偏轉(zhuǎn)，以及相對(duì)于頭部穩(wěn)定器12縱向地延伸并壓縮。頭部穩(wěn)定器12的內(nèi)表面配置為在頭部2上的預(yù)定位置處或其附近(例如頭部的冠部)接觸或以其他方式接合頭部2。頭部穩(wěn)定器12可以增強(qiáng)舒適襯墊7的緩沖效果，以及增加將頭部2保持在頭盔1內(nèi)的穩(wěn)定性。間隙22限定在頭部穩(wěn)定器12與舒適襯墊7的內(nèi)表面7a之間。間隙22允許氣流進(jìn)入或離開孔4。由于在使用期間頭盔1和頭部2之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，間隙22可以暫時(shí)地在尺寸上發(fā)生變化或甚至閉合。

圖6b示出了圖6a的上部部分的分解圖。如圖6b所示，外部錨固件8可以限定兩個(gè)通風(fēng)口13。通風(fēng)口13可以形成為縱向地延伸通過外部錨固件8的圓柱形通孔。通風(fēng)口13可以與形成在外殼5中的孔對(duì)準(zhǔn)。通風(fēng)口13用于在頭盔1的外部和頭盔1的內(nèi)部之間傳遞空氣。在這方面，通風(fēng)口13與間隙22連通，以使得空氣可以在通風(fēng)口13和間隙22之間通過孔4流動(dòng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，阻尼孔4的第一部分4a的直徑可以是10mm到30mm，且阻尼孔4的第二部分4b的直徑可以是20mm到40mm。此外，圓柱形軸9與阻尼孔4的第一部分之間的橫向距離可以是2mm到10mm，且擺動(dòng)質(zhì)量10的外周與阻尼孔4的第二部分之間的距離可以高達(dá)10mm、且更優(yōu)選地地可以是5至10mm。在一個(gè)實(shí)施例中，第一部分4a的長度可以是25mm至60mm。

圖6c示出了阻尼器3的實(shí)施例的等距視圖，且圖6d示出了阻尼器3沿著圖6c中的線6-6的截面圖。在示出的實(shí)施例中，頸部14的外表面之間的夾角α為大約127±10度，且彈性構(gòu)件11的外表面之間的夾角β為大約110±10度。此外，在圖6c中，頭部穩(wěn)定器12具有60mm的直徑，擺動(dòng)質(zhì)量10具有30mm的直徑，且圓柱形外部錨固件8具有30mm的直徑。擺動(dòng)質(zhì)量10與頭部穩(wěn)定器12縱向地間隔開大約15mm，且與圓柱部分8縱向地間隔開大約20mm。

阻尼器3可以部分地或整體地由橡膠或聚氨酯(pu)制成，其在阻尼器3的整個(gè)部分中具有均勻的密度。此外，形成阻尼器3的材料可以部分地或整體地由液態(tài)盔甲、或一些其他合適的材料中的至少一種制成。阻尼器3可以構(gòu)造為整體構(gòu)件，或者構(gòu)造為外部錨固件8、外頸部14、軸9、擺動(dòng)質(zhì)量10、彈性構(gòu)件11和頭部穩(wěn)定器12中的一個(gè)或多個(gè)的組件。在一個(gè)實(shí)施例中，擺動(dòng)阻尼器3的每個(gè)上述部分可以具有相同或不同的可壓縮性或剛度，其中剛度與可壓縮性成反比關(guān)系。在一個(gè)實(shí)施例中，外部錨固件8和軸9可以具有最大的剛度，而擺動(dòng)質(zhì)量10、彈性構(gòu)件11和頭部穩(wěn)定器可以構(gòu)造為具有相對(duì)小的剛度。根據(jù)本公開的教導(dǎo)，對(duì)于阻尼器3的每個(gè)部分所采用的材料和選擇的可壓縮性或剛度值允許阻尼器3在掠射傾斜沖擊或平移沖擊期間執(zhí)行其在吸收角加速和減速方面的期望的效果。

圖7a示出了示例布置的平面圖，其中多個(gè)阻尼器103以頭盔(例如頭盔1)的安裝圖案布置。在圖7a的示例中，為清楚起見，沒有示出頭盔。阻尼器103與阻尼器3相同，但是除了頭部穩(wěn)定器112(其由頭部穩(wěn)定器12改進(jìn))限定孔18a的多個(gè)組18，其功能將在下面更詳細(xì)地描述。每個(gè)組18的孔18a彼此徑向地間隔開。此外，每個(gè)組18與鄰近的組18周向地等距地間隔開。在圖7a所示的實(shí)施例中，孔18a的鄰近的組18間隔開大約45度。

阻尼器103通過多個(gè)柔性連接件17連接。在該示例中，五個(gè)阻尼器103被示出為安裝在安裝圖案中的不同位置處。阻尼器103布置為使得一個(gè)中心穩(wěn)定器112a定位在頭盔中，以接觸頭部的冠部，兩個(gè)頭部穩(wěn)定器112b、112c定位為接觸頭部的右前和左前，且兩個(gè)頭部穩(wěn)定器112d、112e定位為接觸頭部的右后和左后。如圖7a所示，四個(gè)頭部穩(wěn)定器112b、112c、112d、和112e圍繞中心穩(wěn)定器112布置為正方形圖案。

五個(gè)頭部穩(wěn)定器112a至112e通過柔性連接件(例如，條帶或帶)17連接在一起，其中一個(gè)在圖7b中更詳細(xì)地示出。具體地，圍繞中心穩(wěn)定器112a的四個(gè)穩(wěn)定器112b至112e通過連接件17連接成為正方形圖案，且這四個(gè)穩(wěn)定器112b至112e每個(gè)通過其他連接件17以x圖案連接到中心穩(wěn)定器。柔性連接件17便于將每個(gè)阻尼器103的每個(gè)相應(yīng)的擺動(dòng)質(zhì)量110定位在對(duì)應(yīng)的孔(例如，頭盔1中的孔4)內(nèi)，且從而相對(duì)于頭部正確地定位每個(gè)頭部穩(wěn)定器112a至112e。每個(gè)連接件17在其端部處連接到一對(duì)穩(wěn)定器112。

如圖7b更詳細(xì)地示出的，每個(gè)連接件17具有凸起19a的多個(gè)組19，凸起19a從連接件17的朝內(nèi)側(cè)20向內(nèi)延伸。凸起19a的每個(gè)組19配置為被接收在連接件17中的孔18a的對(duì)應(yīng)的組18中。在一個(gè)實(shí)施例中，連接件17由柔性塑料形成，且可以像棒球帽的回彈帶一樣被構(gòu)造。每個(gè)連接件17還在連接件17的端部之間的其中心處具有通孔21(圖7a)。頭部穩(wěn)定器112a至112e可以通過連接件17聯(lián)接到保持系統(tǒng)(未示出)，以進(jìn)一步將頭盔附接到使用者的頭部或下頜。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，例如圖12所示的下頜帶可以連接到連接件17中的孔21，孔21連接到頭部穩(wěn)定器112a至112e。

由于頭盔為適應(yīng)不同尺寸的頭部而在尺寸方面的不同，頭部穩(wěn)定器112之間的間隔可以變化。因此，為了適應(yīng)尺寸上的這種變化，連接件17可以被制造為使得它們的長度可以基于連接件17所聯(lián)接的頭盔的尺寸來確定尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，連接件17可以由連續(xù)的材料帶制成，其具有從其延伸的凸起的規(guī)則地間隔的組19，使得材料可以基于用于相應(yīng)的頭盔尺寸的頭部穩(wěn)定器112的間隔而被按長度地切割。替代地，在另一實(shí)施例中，連接件17可以配置為在不被切割的情況下為可調(diào)整的，例如，通過制成為兩部件式組件，其中一部件具有凸起19a的一系列的組19，而另一個(gè)配合部件具有可以接收凸起19a的通孔18a的一系列的組18，類似于上述兩部件式可調(diào)節(jié)、回彈棒球帽帶。

在抵靠頭盔1的沖擊事件中，在上述阻尼器3和頭盔1之間將存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得阻尼器3將從圖6a所示的中立位置偏轉(zhuǎn)。在對(duì)頭盔1的掠射傾斜沖擊的情況下，例如圖2所示，沖擊可以視為兩階段事件：第一自旋加快階段；以及第一自旋加快階段之后的第二自旋減慢階段。

圖8a示出了在第一自旋加快階段期間，圖6a的阻尼器3從其中立位置偏轉(zhuǎn)時(shí)的狀態(tài)。當(dāng)頭盔1經(jīng)歷掠射傾斜沖擊時(shí)，頭盔1經(jīng)歷由于施加到頭盔1的外殼5的外部扭矩而引起的角加速(稱為“自旋加快”)。外部扭矩由圖8a中指向左的箭頭表示。響應(yīng)于施加的外部扭矩，存在與施加的扭矩相反的阻尼器3的慣性響應(yīng)，該響應(yīng)由圖8a中指向右的箭頭表示。在這方面，松動(dòng)地懸掛的擺動(dòng)質(zhì)量10保持在相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(靜止)中，而外殼5、襯墊6和舒適襯墊7向左移動(dòng)，從而導(dǎo)致軸9在窄頸部14處、且類似地在彈性構(gòu)件11處、以及在軸9與擺動(dòng)質(zhì)量10之間和在擺動(dòng)質(zhì)量10與彈性構(gòu)件11之間的彎曲/屈曲/剪切。如果扭矩足夠大，則擺動(dòng)質(zhì)量10可以接觸襯墊6的圍繞孔4的第二部分4b的內(nèi)表面，如圖8a所示。阻尼器3的慣性效果將導(dǎo)致頭部穩(wěn)定器12接合頭部2，使得頭部2保持為在頭盔1中處于靜止?fàn)顟B(tài)，從而減小對(duì)大腦的角加速效果。圖8b示出了圖8a所示的頭盔1的頂部部分的分解圖，其示出了通風(fēng)孔13和頸部14的彎曲。

在自旋加快階段之后，開始“自旋減慢”階段，在此期間，頭盔1將經(jīng)歷角(旋轉(zhuǎn))減速，其中頭盔1經(jīng)歷的扭矩(由圖9a中的指向右的箭頭表示)沿與自旋加快階段期間的方向相反的方向。外殼5、襯墊6和舒適襯墊7向右移動(dòng)，從而導(dǎo)致軸9在窄頸部14處、且類似地在彈性構(gòu)件11處、以及在軸9與擺動(dòng)質(zhì)量10之間和在擺動(dòng)質(zhì)量10與彈性構(gòu)件11之間的彎曲/屈曲/剪切。在自旋減慢階段期間，質(zhì)量10移動(dòng)到軸線a-a的與自旋加快階段期間相反的一側(cè)。阻尼器3(特別是擺動(dòng)質(zhì)量10)的慣性響應(yīng)將導(dǎo)致頭部穩(wěn)定器12接合頭部2，以便在頭盔1內(nèi)保持為處于靜止?fàn)顟B(tài)，從而減少對(duì)大腦的角減速效果。圖9b示出了圖9a所示的頭盔1的頂部部分的分解圖，其示出了通風(fēng)孔13。在自旋減慢階段之后，擺動(dòng)質(zhì)量10將沿著軸線a-a回到其中立位置，如圖6a所示，使得擺動(dòng)質(zhì)量將在經(jīng)歷掃掠沖擊之后已經(jīng)完成圍繞軸線a-a的一個(gè)完整的振蕩。

頭盔1也可以經(jīng)歷并非純粹的掃掠沖擊的外力。例如，頭盔1也可以經(jīng)歷這樣的外力，其具有分解為沿縱向方向指向的分量。如上所述，至少阻尼器3的彈性構(gòu)件11在縱向上方向上是可壓縮的且可延伸的，使得如果頭盔經(jīng)歷縱向方向上的外力，則外殼5和舒適襯墊7之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可導(dǎo)致阻尼器3像彈簧一樣壓縮，以與泡沫襯墊6一起吸收一些沖擊力。

圖10a示出了結(jié)構(gòu)上類似于阻尼器3的擺動(dòng)沖擊阻尼器203的另一實(shí)施例的截面圖，但是其中相似的元件增加了“200”。彈性構(gòu)件211配置為屈曲、彎曲并剪切。阻尼器203和阻尼器3之間的主要區(qū)別在于阻尼器203的擺動(dòng)質(zhì)量210的直徑大于質(zhì)量10，使得在圖10a所示的中立位置中，質(zhì)量210與阻尼孔204的第二部分204a的內(nèi)表面接觸。質(zhì)量210可以由可壓縮材料形成，例如橡膠。由于質(zhì)量21在中立位置中接觸第二部分204a的內(nèi)表面，相比于在阻尼器3中質(zhì)量10圍繞頸部14搖擺，質(zhì)量210可以圍繞頸部214較少地?fù)u擺。相反，在掠射傾斜沖擊事件期間，例如上文關(guān)于圖8a至圖9b所描述的，軸209將相對(duì)于軸線a-a成角度地偏轉(zhuǎn)，且質(zhì)量210將傾向于橫向地壓縮抵靠用于吸收能量的泡沫襯墊205。質(zhì)量210的材料屬性可以被選擇為在自旋加快和自旋減慢階段期間實(shí)現(xiàn)期望的慣性響應(yīng)。例如，為了實(shí)現(xiàn)更長的自旋加快時(shí)間，對(duì)于質(zhì)量210可以選擇可壓縮性較大的材料，為了實(shí)現(xiàn)較短的自旋加快時(shí)間，對(duì)于質(zhì)量210可以選擇可壓縮性較低的材料。

圖10b示出了圖10a的截面的頂部部分的分解圖，其可選地包括在圓柱形頂部截面208的相反側(cè)面上的兩個(gè)垂直圓柱形風(fēng)口213。通風(fēng)口213可以形成為圓柱形通孔。圓柱形通風(fēng)口213可以用于經(jīng)由阻尼孔204在頭盔的外部和頭盔的內(nèi)部之間傳遞空氣。

圖11a示出了擺動(dòng)沖擊阻尼器503的又一實(shí)施例的截面圖，擺動(dòng)沖擊阻尼器503至少部分地定位在被限定為通過頭盔501的厚度的圓形阻尼孔504內(nèi)?？?04從頭盔501的外側(cè)縱向地延伸到頭盔501的內(nèi)側(cè)。

頭盔501包括硬質(zhì)外殼505和吸震襯墊506，吸震襯墊506抵靠外殼505的內(nèi)接觸表面延伸。吸震襯墊506可以由泡沫制成，例如發(fā)泡聚苯乙烯泡沫(eps)。替代地，吸震襯墊506可以由粘彈性材料制成。阻尼器503的外端部503a可以連接到外殼505。頭盔501還包括舒適襯墊507，其抵靠吸震襯墊506的內(nèi)接觸表面延伸。舒適襯墊507與連接到阻尼器503的內(nèi)端部503b的頭部穩(wěn)定器512間隔開。雖然圖11a所示的實(shí)施例示出了彈性構(gòu)件511直接與舒適襯墊507接觸，但彈性構(gòu)件511也可以與舒適襯墊507橫向地間隔開并位于鉆孔504b中，鉆孔504b稍大于彈性構(gòu)件511的橫向范圍。

縱向延伸的孔504由兩個(gè)部分限定，第一部分504a和第二部分504b，其具有相同或不同的直徑，如圖11a和圖11b所示。在圖11a中，第一部分504a從硬質(zhì)外殼505的外側(cè)向內(nèi)延伸到過渡點(diǎn)504c，過渡點(diǎn)504c位于吸震襯墊506和舒適襯墊507之間的接口處。第二部分504b從過渡點(diǎn)504c延伸通過舒適襯墊到舒適襯墊507的內(nèi)側(cè)507a。過渡點(diǎn)504c是孔504的兩個(gè)部分504a和504b的直徑發(fā)生變化的點(diǎn)。在此方面，第二部分504b具有的直徑小于第一直徑504a。

阻尼系統(tǒng)503可以在概念上劃分為以下部分：1)外部盤508，2)軸509，3)內(nèi)部盤510，4)彈性構(gòu)件511，以及5)頭部穩(wěn)定器512。

外部盤508附接(例如，粘附、熔合、結(jié)合等等)到頭盔501的外殼505。如圖11a所示，唇或凸緣508a可以從接合外殼505的外表面的外部盤508周圍延伸。外部盤508由可壓縮材料制成，例如橡膠。外部盤508具有的直徑與阻尼孔504的第一部分504a的直徑基本上相同，使得外部盤508部分地嵌入阻尼孔504中。外部盤508可以附接到外殼505和/或泡沫襯墊506。外部盤508具有孔508b，孔508b縱向地形成在外部盤508的中心中。中心孔508b在其中接收并固定軸509的上端509a。在至少一個(gè)實(shí)施例中，整個(gè)阻尼系統(tǒng)503可以形成為一個(gè)一體件，而不是組件。

軸509從外部盤508向內(nèi)延伸到內(nèi)端部509b，內(nèi)端部509b接收在并固定到形成于內(nèi)部盤510中的中心開口510a中。軸509可以是剛性桿，其可以由硬質(zhì)橡膠制成。軸509與孔504的內(nèi)表面間隔開且不于其接觸。在圖11a所示的中立、未變形位置中，外部盤508、軸509和內(nèi)部盤510沿著縱向軸線a-a同軸地延伸。

唇或凸緣510b可以從內(nèi)部盤510周圍延伸，且可以接合泡沫襯墊506的內(nèi)表面。內(nèi)部盤510可以由可壓縮材料制成，例如橡膠。內(nèi)部盤510的直徑與阻尼孔504的第一部分504a的直徑基本上相同，使得外部盤510與阻尼孔504的內(nèi)表面接觸。內(nèi)部盤510可以附接到泡沫襯墊506。

彈性構(gòu)件511延伸通過阻尼孔504的第二部分504b。桿509的內(nèi)端部509b可以連接到彈性構(gòu)件511的外端部511a。彈性構(gòu)件511配置為縱向地壓縮，且相對(duì)于縱向軸線a-a樞轉(zhuǎn)。彈性構(gòu)件511可以由橡膠、液態(tài)盔甲、或其他合適的可壓縮材料中的至少一種形成。在至少一個(gè)實(shí)施例中，508、509、510、511和512可以共同由pu、橡膠、液態(tài)盔甲、或其他合適的可壓縮材料中的一種形成為一體件。

頭部穩(wěn)定器512連接到彈性構(gòu)件511的內(nèi)端部511b。頭部穩(wěn)定器512與舒適襯墊507的內(nèi)表面507b間隔開。頭部穩(wěn)定器512的內(nèi)表面配置為在頭部502上的預(yù)定位置處或在該預(yù)定位置附近接觸或以其他方式接合頭部502。在一個(gè)實(shí)施例中，頭盔501可以包括多個(gè)阻尼器503，所述多個(gè)阻尼器503以例如圖7a所示的圖案布置在頭盔501中。

圖11b示出了在斜掠沖擊的自旋加快階段之后的阻尼器503的定位。如圖11b所示，掠射傾斜沖擊施加扭矩，由向后的箭頭指示，其向右移動(dòng)頭盔501的元件，而不是桿509。桿509保持靜止，且經(jīng)由頭部穩(wěn)定器512聯(lián)接到頭部502。由于頭部穩(wěn)定器512與頭部502的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和接合，外部盤508和內(nèi)部盤510通過剛性桿509在孔504內(nèi)橫向地壓縮，而彈性構(gòu)件511經(jīng)歷相對(duì)于縱向軸線a-a的彎曲/屈曲/剪切中的至少一種。由可壓縮盤508和510以及彈性構(gòu)件511吸收的能量減小了轉(zhuǎn)移到頭部502的扭矩。

圖11c示出了在掠射沖擊的自旋減慢階段之后的阻尼器503的定位。在“自旋減慢”階段期間，頭盔501經(jīng)歷角度(旋轉(zhuǎn))減速并經(jīng)歷扭矩，如圖11c中的指向右的箭頭所示，(即，沿與自旋加快階段期間相反的方向)。外殼505、襯墊506和舒適襯墊507向左移動(dòng)，而桿509保持靜止，并經(jīng)由頭部穩(wěn)定器512聯(lián)接到頭部502。由于頭部穩(wěn)定器512與頭部502的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和接合，外部盤508和內(nèi)部盤510通過剛性桿509在孔504內(nèi)橫向地壓縮，而彈性構(gòu)件511經(jīng)歷相對(duì)于縱向軸線a-a的彎曲/屈曲/剪切中的至少一種。因此，在自旋減慢階段期間，桿509移動(dòng)到軸線a-a的與自旋加快階段期間相反的一側(cè)。由可壓縮盤508和510以及彈性構(gòu)件511吸收的能量減小了轉(zhuǎn)移到頭部502的扭矩。

在自旋減慢階段之后，盤508和510將彈性地膨脹，并且桿509將沿著軸線a-a返回到其中立位置，如圖11a所示，使得桿509將在經(jīng)歷掠射沖擊之后完成圍繞軸線a-a的一個(gè)完整振蕩。

桿509可以是縱向可壓縮的，而不是相對(duì)剛性的，使得桿509和彈性構(gòu)件511兩者可以在縱向方向上偏轉(zhuǎn)。對(duì)于桿509轉(zhuǎn)換為可壓縮材料可以提供通過阻尼系統(tǒng)503實(shí)現(xiàn)的附加的能量吸收，例如在縱向沖擊期間。彈性構(gòu)件511還應(yīng)當(dāng)在縱向/平移沖擊期間提供能量吸收。

圖12示出了佩戴在佩戴者的頭部602上的頭盔601的另一實(shí)施例。頭盔601以與圖6a至6d中的頭盔1大致相同的方式來構(gòu)造，但是區(qū)別在于安裝在頭盔601中的阻尼器603。阻尼器603與阻尼器3具有相同的構(gòu)造，且類似的元件增加了“600”。然而，阻尼器603的尺寸大于阻尼器3，使得其可以單獨(dú)地在頭盔601中使用，而不是作為例如圖7a所示被布置的多個(gè)阻尼器中的一個(gè)。具體地，這樣的較大的阻尼器3可以位于頭盔的冠部處，作為使用圖7a所示的頭盔中的多個(gè)元件的替代方式。阻尼器603具有頭部穩(wěn)定器612，其附接到下頜帶615和下頜墊616，下頜墊616可以圍繞使用者的下頜纏繞，以將頭盔601保持在頭部602上，并便于相對(duì)于頭部602定位阻尼器603。頭部穩(wěn)定器612相對(duì)地大于阻尼器3的頭部穩(wěn)定器12，并且可以形成為顱骨帽。顱骨帽可以延伸到前額(發(fā)際線)的頂部并在耳朵上方。下頜帶615可以是彈性的，以便于將下頜墊616定位在使用者的下頜的下方。雖然下頜帶615可以用于相對(duì)于頭部602定位頭盔601，但下頜帶615可以是與主下頜帶(未示出)結(jié)合使用的次下頜帶，用于將頭盔601更加牢固地固定到頭部602。這樣的主下頜帶可以粘附到外殼601的內(nèi)表面的兩側(cè)(例如，在頭部602的耳朵的下方)。

本文已經(jīng)描述和示出了擺動(dòng)沖擊阻尼系統(tǒng)的幾個(gè)實(shí)施例。雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但并不意圖將本發(fā)明局限于此，因?yàn)楸景l(fā)明旨在將其范圍限定為與本領(lǐng)域允許且同樣地閱讀說明書的范圍一樣寬泛。因此，雖然已經(jīng)公開了特定的材料和配置，應(yīng)當(dāng)理解的是也可以使用其他材料和配置。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不偏離其要求保護(hù)的理念和范圍的情況下，可以對(duì)所提供的發(fā)明進(jìn)行其他修改。