本發(fā)明涉及一種可附接到頭盔內(nèi)表面的保護襯墊，保護襯墊包括打算用于與使用者頭部接觸的內(nèi)面和朝向頭盔的內(nèi)表面定向的外面。內(nèi)面和外面的接合形成多個通過通道互連的可充氣室，通過通道空氣例如由通過各種閥的泵供應。

本發(fā)明還涉及一種頭盔，例如摩托車頭盔、運動頭盔(滑雪、滑雪板等)或專業(yè)頭盔(個人保護裝備)，頭盔包括所述保護襯墊。

背景技術：

眾所周知，頭盔通常由殼體組成，殼體是從外面可以看到的剛性外部結構，并且負責為頭盔提供剛性并在墜落或與接觸面碰撞和磨損的情況下吸收第一撞擊。殼體可以(在具有更簡單設計的頭盔中)使用熱塑性材料和諸如玻璃纖維、碳纖維和等的纖維增強復合材料制造，以更好地吸收撞擊并且還實現(xiàn)良好的耐受-輕量化比(resistance-lightnessratio)。

設置在殼體內(nèi)表面上的頭盔的內(nèi)部是非常重要的部分，因為頭盔的內(nèi)部負責在事故時吸收撞擊，由此頭盔的內(nèi)部必須以最佳方式適應頭盔使用者的頭部。為此，由撞擊吸收材料制成的諸如墊或聚苯乙烯泡沫元件的填充物通常設置在殼體和頭盔的內(nèi)部襯墊之間。內(nèi)部元件的構造必須適應于撞擊吸收材料的模具和適應于內(nèi)部元件被安置的頭部區(qū)域的解剖結構，并且可以根據(jù)該區(qū)域具有不同的密度。

最后，所有的頭盔都具有內(nèi)部襯墊，取決于型號，內(nèi)部襯墊可以是可拆卸的，以便獨立于頭盔進行清洗。襯墊材料通常是透氣的，以便排出在頭盔內(nèi)部中產(chǎn)生的汗液。還應該提到臉頰墊，其在一些頭盔中也是可拆卸的，并且可以具有不同的尺寸和厚度以便適應使用者。

此外，還知道不是每個人都具有相同的頭部尺寸，并且有多種頭部類型可以通過形狀分類成圓形、扁平(或球形)、橢圓形(高大于寬)、蛋形或倒置蛋形。事實上，也已觀察到，同一種族的人根據(jù)他們所屬的人種組，具有一些關于他們的頭部形狀的共同的特征。因此，例如，已經(jīng)觀察到高加索人的使用者往往具有與亞洲使用者不同的頭部形狀。盡管如此，即使在相同的人種組中，在尺寸(尺寸xl、l、m、s、xs)和形狀方面也有差異。

盡管事實上，在頭部尺寸和形狀方面的該變化是已知的，頭盔品牌制造商并不總是提供適應于每個使用者的殼體，而是例如在最好的情況下，根據(jù)國家分類制造模型；例如，針對歐洲、澳大利亞和南美洲的一種頭盔，針對美國、墨西哥和加拿大的另一種頭盔，以及針對亞洲的第三種頭盔。在所述地理區(qū)域內(nèi)，一些制造商提供不同尺寸的殼體(xl、l、m、s、xs)以及隨之而來的成本，而其他制造商試圖減少頭盔尺寸或形狀的不同，制造兩個或更多不同尺寸的殼體或單一殼體，但與兩種或多種類型的內(nèi)部泡沫元件組合。此外，一般來說，每個品牌制造商都有自己的殼體模具樣式，如果使用者的頭部形狀與模具不匹配，那么他或她將不得不選擇不同的品牌或接受不太完美的人體工程學適應。

除了上述之外，還應該考慮到，與夏季相反，在冬季，摩托車騎行者通常將頭盔放在巴拉克拉法帽上，由此，如果他或她買了緊緊適合在他的或她的裸露的頭部上的頭盔，那么使用者在冬季可能會感到不舒服。相反的情況也是不利的，這是因為如果他或她買了頭盔試圖戴在巴拉克拉法帽上，在夏季，頭盔將不會緊緊適合。

因此，這突出了由頭盔對使用者頭部尺寸和形態(tài)的適應性的不同引起的問題，導致由于缺乏符合人體工程學的適合而對使用者不適，從而對主動安全性產(chǎn)生不利影響。

最近，已經(jīng)開發(fā)了旨在放置在頭盔內(nèi)部的保護襯墊，保護襯墊由一個或多個小室或室形成，小室或室可以通過加壓空氣充氣，借助于通道相互連接或不連接。這些保護襯墊由使用者通過致動設置在頭盔中的小型充氣泵來充氣，例如通過按壓按鈕，并且充氣級別可以由也設置在頭盔中的閥來調(diào)節(jié)。保護襯墊具有適于覆蓋頭部的一個或多個區(qū)域的形狀，并且其充氣級別將導致頭盔和使用者頭部之間的空間被充氣襯墊占據(jù)。以前由申請人和/或發(fā)明人自身開發(fā)的保護襯墊是當前制造和銷售的產(chǎn)品之一。其他示例是專利文獻fr2888728-a1、fr2918849-a1、us6817039-b1以及us8544117-b2中描述的那些示例。

充氣襯墊應使頭盔品牌制造商能夠在尺寸方面提供較少的產(chǎn)品參考，在制造和分銷成本上節(jié)省，同時，無論他的或她的頭部形狀如何，為任何使用者提供有使用任何頭盔的最佳舒適度和安全性。

盡管這些襯墊中的一些表示的改進，但應該考慮到使用者采用充氣襯墊應該不僅被保護而且是舒適的。另外，一些襯墊在充氣時不實現(xiàn)最佳的充氣，并且在使用操作條件下它們的原始形狀會變形，從而損失效率。

同時，這些襯墊還應該有助于頭盔使用者的頭部出汗，并且相當程度上比常規(guī)的泡沫襯墊更加耐用，泡沫襯墊隨著時間的推移而變形，損失體積并在頭盔的內(nèi)部留下更大的空的空間，仿佛頭盔的尺寸比原始的頭盔更大。

除了對使用者的舒適度和減少制造廠參考數(shù)量外，當前頭盔中要改進的另一個方面是被動安全級別。

事實上，眾所周知，常規(guī)上分配給頭盔的基本功能是限制由在頭骨上的撞擊產(chǎn)生的最大表面壓力，這是借助于通過殼體在較大區(qū)域上的徑向力以及通過殼體的和撞擊吸收材料的全部在徑向方向上的可控變形吸收所述撞擊的能量。撞擊的“徑向方向”被理解為從頭盔的外部開始在頭部中間同時發(fā)生的所有這些撞擊。在當前的實踐中，所有認證標準和測試方法都適用于所述徑向撞擊類型。

在過去二十年中，在事故學領域的生物力學研究領域，顯而易見的是：

a)在大量事故(摩托車、還有自行車、滑雪、騎馬和通常使用頭盔的大多數(shù)運動中)中，頭盔的撞擊方向相對于接觸面不完全垂直(這會產(chǎn)生諸如之前所描述的那些撞擊和在大多數(shù)標準中應用的純徑向撞擊)，而是所述撞擊基本上是傾斜的(相對于表面的撞擊方向發(fā)生在90°>α>0°的角度α處，優(yōu)選地，在60°>α>15°的角度α處)，因此涉及徑向和切向分量的接觸力。

b)已經(jīng)觀察到，帶有切向部件的所述接觸力在產(chǎn)生所有最常見的頭部事故傷害的模式和類型中是特別相關的。因此，由頭部的慣性放大的所述切向力分量頭部中產(chǎn)生非常短暫的脈沖和持續(xù)時間但具有高水平強度的旋轉加速度。當腦組織并且腦/腦脊液/顱骨作為一個整體時，遭受所述加速度場，產(chǎn)生應力和張力的分布(主要是如機械工程中理解的剪切類型)，如果超過某些限度，應力和張力的分布可導致科學文獻中通常描述的關于顱腦事故的大部分損傷。

c)因此，當前科學界更加接受的是，撞擊方向上的徑向和切向分量兩者都存在于幾乎所有的事故中，并且該兩者都促成假設傷害的概率和嚴重性，這是由于分別產(chǎn)生直線和旋轉加速度。此外，應當認識到，雖然當前的頭盔使直線加速度顯著地衰減，但頭盔如果不是不存在的話對減小旋轉加速度的貢獻是最小的。

關于事故領域中生物力學領域的研究，由dr.peterhalldin發(fā)表的論文在本文被引用(http://www.researchgate.net/profile/peter_halldin/publications)。

迄今為止，事故研究中的這些進展已經(jīng)產(chǎn)生了旨在限制所述旋轉加速度的不同的產(chǎn)品解決方案或實施方案。這些解決方案的示例是專利文獻us8578520-b2、ep2523572-a1、ep2114180-b1以及ep1404189-b1中所述的那些示例。

專利us8578520-b2公開了一種頭盔，其包括能量吸收層和用于將頭盔固定到使用者頭部的附接裝置，其中滑動輔助器設置在能量吸收層的內(nèi)部，所述輔助器被固定到附接裝置和/或固定到能量吸收層和附接裝置的內(nèi)部，以在能量吸收層和附著裝置之間提供滑動。頭盔還包括設置在能量吸收層外部的外殼或殼體?；瑒虞o助器是低摩擦材料，低摩擦材料在朝著能量吸收層定向的表面上連接附接裝置或與附接裝置一體和/或設置在朝向附接裝置定向的能量吸收層的內(nèi)表面上或集成在朝向附接裝置定向的能量吸收層的內(nèi)表面中。

專利申請ep2523572-a1公開了設置在兩層之間的摩擦減小材料的中間層。該中間層適于在施加力以及切向力分量剪切該層時產(chǎn)生兩層之間的滑動運動。摩擦減小材料包括纖維，纖維的全部或部分可以是天然纖維和/或聚合物纖維。

專利ep2114180-b1涉及一種用于將外層相對于內(nèi)層的位置固定在保護頭盔中的鎖定裝置，其中保護頭盔具有設置在外層和內(nèi)層之間的滑動層，以在朝向保護頭盔的傾斜撞擊期間有利于外層相對于內(nèi)層的運動。鎖定裝置包括層的引導構件，引導構件具有旨在設置在外層的開口處的上部以及從上部延伸的彈性下部，并且引導構件在其自由端處設置為與內(nèi)層相連。

專利ep1404189-b1公開了一種保護頭套，其包括具有面向內(nèi)的表面以及面向外的表面的殼體，面向內(nèi)的表面在使用中面向使用者的頭部，面向外的表面在使用中面向遠離使用者的頭部。外層覆蓋面向外的殼體的面向外的表面的一部分，并且提供破裂裝置用于在一個或多個位置處將外層固定地附接到頭套的其余部分。破裂裝置被構造成使得當在頭套的外表面上接收到大于所選擇的閾值的力時失效，所述頭套的外表面以至少部分切向方向作用，以旋轉使用者的頭套和頭部。當在一個或多個位置處破裂裝置失效時，接收的力使得接收力的外層的至少一部分來以類似于人頭皮相對于頭骨的保護運動的方式相對于殼體移動。

盡管在上述頭盔中實現(xiàn)了增強，但是提供一種能夠最小化或降低使用者頭部在事故發(fā)生時所遭受的旋轉加速的替代方案，從而不意味著增加或顯著改變頭盔的組件地降低傷害的風險和嚴重性的需要是明顯的。

技術實現(xiàn)要素：

隨著給提出的缺陷提供解決方案的目的，本發(fā)明公開了一種可附接在頭盔內(nèi)表面的保護襯墊，其包括旨在與使用者頭部達成接觸的內(nèi)面和朝向頭盔的內(nèi)表面定向的外面，所述面的接合形成多個可充氣室，可充氣室借助于通道相互連接，空氣通過通道被分配。

本質(zhì)上，保護襯墊的特征在于，多個室和通道形成沿著頭盔的內(nèi)表面至少在法蘭克福平面或耳屏-眼眶最下點水平線上方延伸的單體，其中室對水蒸汽是可滲透，并且其中外面包括剛性材料層，而內(nèi)面包括彈性材料層，當室充滿空氣時，彈性材料層區(qū)域充氣，使得體積膨脹主要借助于彈性層的變形而發(fā)生。

因此，借助于這些材料的組合，實現(xiàn)了襯墊的最大效率，有利于沿徑向方向(相對于頭部的中間)的單向充氣，避免了室充氣時的側向收縮，從而在襯墊的外面和頭盔的內(nèi)部之間保持完美的結合。此外，因為多個室和通道由單體形成，所以更容易安裝在頭盔的內(nèi)部。

根據(jù)本發(fā)明的特征，外面和內(nèi)面包括在形成室和通道的輪廓的截面中焊接在一起的相應的親水性熱塑性聚氨酯層。以這種方式，通過使用他的或她的頭盔中的保護襯墊，保護襯墊的使用者的感覺舒適度不會減少，這是因為保護襯墊是透氣的，由于調(diào)節(jié)膜系統(tǒng)通過在親水性熱塑性聚氨酯膜的內(nèi)面和外面之間蒸氣壓的擴散被激活。

根據(jù)本發(fā)明的特征，剛性材料層和彈性材料層分別與由外面包含的親水性熱塑性聚氨酯層和由內(nèi)面包含的親水性熱塑性聚氨酯層共同層壓。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，剛性材料層是具有70和300分特之間的線重量的聚酰胺織物。

還根據(jù)優(yōu)選實施例，內(nèi)面的彈性材料層具有相對于其未加載的初始長度20％至150％之間的直線伸長率，以及大于95％的彈性回彈率。

內(nèi)面的彈性材料層可以是網(wǎng)型彈力織物或機織彈性纖維織物。作為澄清，網(wǎng)型織物也稱為“針織物”，而機織彈性纖維織物稱為“機織織物”。

根據(jù)本發(fā)明的另一個可選特征，內(nèi)面具有覆蓋的熱焊接接縫結構(以防止空氣泄漏)，適于在充氣時產(chǎn)生不均勻的三維形狀。

根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，多個室和通道可以延伸到對應于臉頰區(qū)域的甚至直到對應于頸背區(qū)域的頭盔的內(nèi)表面。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，也公開了頭盔，特征在于頭盔的內(nèi)表面由諸如如上所述的保護襯墊的保護襯墊形成。頭盔可以是摩托車頭盔或其他類型的運動或專業(yè)頭盔。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了在事故發(fā)生的情況下使用前述的用于降低傳遞到襯墊使用者頭部的旋轉加速度的保護襯墊。旋轉加速度的降低借助于在剛性材料的外面和彈性襯墊材料的內(nèi)面之間產(chǎn)生的室中的空氣層來實現(xiàn)，如已經(jīng)證明的是，設置在因此形成的室中的空氣是幾乎不能傳遞切向/剪切應力。本發(fā)明的保護襯墊對象使得與其聯(lián)接的頭盔對使用者具有好像頭盔浮在使用者的頭上的效果。當保護襯墊的室充滿空氣時，外面和內(nèi)面之間的接合形成類似于徑向壁的部分，由此接合不會與使用者的頭部達成接觸。通過這些接合壁可能產(chǎn)生的唯一切向阻力將是在撞擊之前的情況下，在使用者的頭部先前已經(jīng)相對于頭盔顯著移動的情況下產(chǎn)生的切向阻力，其中壁將具有將在襯墊和頭部之間產(chǎn)生一定的摩擦的傾斜的定向，但是如果放置在頭盔內(nèi)部的保護襯墊被正確地充氣，那么室的接合壁將具有使得可以在發(fā)生事故的情況下最小化使用者所遭受的旋轉加速度的徑向定向。

附圖說明

附圖通過非限制性示例的方式示出了本發(fā)明的保護襯墊對象的優(yōu)選實施例。在所述圖中：

圖1示出了從本發(fā)明的保護襯墊對象的旨在與使用者頭部達成接觸的內(nèi)面觀察、本發(fā)明的保護襯墊對象的平面圖；和

圖2示出了圖1的保護襯墊的一個室的層的示意性剖面圖。

具體實施方式

圖1示出了處于延伸位置的可附接到頭盔(未示出)的內(nèi)表面的保護襯墊1。襯墊1由通過通道5互連的多個可充氣室4形成，通過通道5空氣例如由泵通過各種閥(例如圖1的閥9)被分配、供應。特別地，可以觀察到，根據(jù)表示的襯墊1，襯墊1的內(nèi)部空間由拉長的/橢圓形(oblong)分隔件10分隔開，拉長的/橢圓形分隔件10的端部自襯墊1的周邊輪廓或自限定室4本身的輪廓的內(nèi)部輪廓分離一小段距離。該分離空間是限定空氣從一個室4到另一個室的通道，即分離空間是形成通道5的空間。兩個連續(xù)分隔件10之間的距離被設計成適應要保護的頭部的特定形狀。因此，可充氣室4的體積根據(jù)引入的空氣量是可變化的。使用者通過控制充氣閥9來調(diào)節(jié)空氣的量，直到他的或她的頭部與襯墊1的內(nèi)面2達成接觸為止(外面3是朝向頭盔的內(nèi)表面定向的相反面)。使用者將室4充氣達到加壓的空氣已經(jīng)以均勻的壓力占據(jù)由通道5相互連接的所有室4的級別，感覺到從室4剛與他的或她的頭部建立接觸但沒有襯墊1過度壓迫的方面的牢固度。空氣根據(jù)頭部和頭盔之間的可用空間以在所有室中的均勻壓力分布在室4中，但是所述壓力根據(jù)頭部的形態(tài)以及在頭盔和頭部之間的所述室的區(qū)域中的相對空間產(chǎn)生可變室體積(或厚度)。在操作保護位置，不應有允許在頭盔和頭部之間的運動的空的空間，即空間必須由襯墊1占據(jù)。如果使用者觀察到襯墊過度充氣，那么他或她使用閥9將襯墊放氣至其中使用者感覺舒適但安全的適當程度。證明了閥9可以從頭盔拆卸以便將閥清洗。

從圖1可以看出，襯墊1的多個室4和通道5形成單體，其至少在法蘭克福平面或耳屏-眼眶最下點水平線上方延伸遍及頭盔的內(nèi)表面。法蘭克福平面是由從眼眶下端(眼睛眼眶下緣)到外耳道(耳朵耳屏或軟骨)上緣繪制的假想線形成的。襯墊1可以比法蘭克福平面進一步延伸，甚至可以到達對應于臉頰區(qū)域的或者甚至對應于頸背區(qū)域的頭盔的內(nèi)表面。保護襯墊1在外面3上被放置聯(lián)接在頭盔外部。襯墊1可借助于適當?shù)墓潭ㄑb置(未示出)聯(lián)接到頭盔殼體，固定裝置可設置在襯墊的邊緣的區(qū)域中或在特定的平坦區(qū)域中。例如，襯墊1的周邊邊緣的一些部分可以接合到具有用于以牢固的方式將襯墊1接合到頭盔的內(nèi)表面的固定裝置的織物或帶的部分，織物或帶的部分可移除(以便使得能夠拆卸)或者甚至允許襯墊1和撞擊吸收元件之間的某種相對運動。

在圖2所示的橫截面中，可以看出，外面3和內(nèi)面2包括在形成室4和通道5的輪廓的那些截面中焊接在一起的親水性熱塑性聚氨酯層8的相應層，因此，室4對水蒸氣是可滲透的，由此，襯墊1由于透氣而不是不舒服或者不是熱和濕氣源。其中設置保護襯墊1的頭盔可以具有其本身的充氣系統(tǒng)，在頭盔的內(nèi)部的空氣可以通過充氣系統(tǒng)與外部空氣連通?？梢允褂镁哂邢鄬τ谄鋵λ魵獾臐B透性相當?shù)男再|(zhì)的另一種可焊接材料代替親水性熱塑性聚氨酯。

除了親水性熱塑性聚氨酯層8之外，外面3還包括剛性材料層6，優(yōu)選具有線重量在70和300分特之間的聚酰胺織物。

此外，除了內(nèi)面的親水性熱塑性聚氨酯8的相應層之外，內(nèi)面2還包括彈性材料層7，在室4被加壓空氣填充時彈性材料層區(qū)域膨脹，使得襯墊1的體積方面的膨脹主要借助于彈性材料層7的變形發(fā)生。優(yōu)選地，該彈性材料層7具有相對于其初始未加載長度包含在20％至150％之間的線伸長率和大于95％的彈性回彈率。可能的彈性材料包括網(wǎng)型彈力織物(英文中的“針織物”)和機織彈性纖維織物(英文中的“機織織物”)。有利地，內(nèi)面2具有覆蓋的熱焊縫構造，熱焊縫構造適于在襯墊1充氣時產(chǎn)生不均勻的三維形狀。覆蓋接縫技術也稱為熱焊縫，涉及將粘性帶或焊帶放置在接縫上，并提供高度的保護，這是因為覆蓋接縫技術不會留下孔。圖2示出了內(nèi)面2是從親水性熱塑性聚氨酯層8之間的焊接線分離更多的內(nèi)面2，即當室4充氣時，大部分室體積朝向內(nèi)面2移動，將與頭部達成接觸。這種體積分布使得襯墊1能夠通過將襯墊1充氣至較大或較小程度來最好地適應于不同類型的頭部(圓形、扁平形、橢圓形、蛋形或倒置的蛋形頭等)。

如圖2中所示，剛性材料層6和彈性材料層7分別與由外面3包含的親水性熱塑性聚氨酯層8和由內(nèi)面2包含的親水性熱塑性層8共同層壓。

剛性材料層6和彈性材料層7之間的不同結構表現(xiàn)有利于室4的單向充氣，使得當室被充氣時，室不會橫向收縮，由此充氣的室4采用并保持充氣過程中它們預期的體積形狀，主要是由內(nèi)面2賦予的形狀，而同時保持襯墊1的外面3與頭盔的內(nèi)部之間的完美的結合。

室的這種單向充氣有助于降低旋轉加速度，其借助于在剛性材料的外面3和襯墊1的彈性材料的內(nèi)面2之間形成的室4的空氣層來實現(xiàn)，這是因為已經(jīng)證明，設置在因此形成的室4中的空氣實際上不能傳遞切向/剪切應力。保護襯墊1使得與其聯(lián)接的頭盔對使用者具有類似于浮動在他的或她的頭部上的頭盔的效果。當保護襯墊1的室4充滿空氣時，外面3和內(nèi)面2之間的接合形成類似于徑向壁的部分，由此接合不會與使用者的頭部達成接觸。由于沒有接觸，在襯墊1與使用者的頭部之間沒有摩擦，因此在發(fā)生事故的情況下，產(chǎn)生的旋轉加速度不會轉移到使用者的頭部，從而保護使用者的頭部免受的腦部的損傷。

此外，應當注意，襯墊1允許舒適地調(diào)節(jié)使用者的頭部，容易地將頭部從其內(nèi)部具有襯墊1的頭盔引入和移除。室4的和通道5的構造為不同類型的頭部提供均勻的壓力和良好的適應性。襯墊1是安全、持久、可洗、透氣和易于使用的。為了使用襯墊1，使用者必須戴上頭盔，調(diào)整頭盔的保持系統(tǒng)，并尤其激活通過充氣泵和閥9形成的充氣系統(tǒng)，充氣泵和閥優(yōu)選地設置在頭盔的內(nèi)部并且例如借助于由使用者容易接近的按鈕可被激活，直到他或她感覺到已經(jīng)達到提供最佳舒適度的壓力程度。在執(zhí)行與頭盔相關聯(lián)的例如騎摩托車或參加比賽或運動活動的活動之后，在移除頭盔之前，使用者可以選擇激活閥9按鈕以部分地排空襯墊1，然后從他的或她的頭部方便地進行移除頭盔。

此外，從制造的角度來看，具有襯墊1的頭盔使得可以實現(xiàn)良好的質(zhì)量成本比，這是因為一旦充氣，襯墊1的尺寸的適應性使得單一頭盔能夠以某一殼體適于具有不同類型頭部的使用者。