[发明专利]具有剪切力管理的头盔

说明书

本公开涉及一种用于在头盔中使用的缓冲垫，其包括用于以传入力冲击的外壳体，当穿戴头盔时，缓冲垫设置在外壳体与头部之间，缓冲垫包括：包括柔性膜的密封囊状物；容纳在囊状物中的衬垫，所述衬垫包括可压缩构件，其具有开孔到衬垫的外部的空隙；以及囊状物的内部中的液体；其中，在未压缩时，所述衬垫吸收所述液体中的至少一些，并且在压缩时所述衬垫排出所述液体；并且其中，囊状物中的液体的体积足以允许囊状物的相反对面在缓冲垫被压缩并承受剪切力时以剪切运动相对于彼此移位，以解耦所述头盔与头部之间的剪切力。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年十二月13日提交的美国临时申请No.62/433,551的优先权，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及身体冲击保护装备(比如，头盔)，并且具体地涉及一种具有在受冲击时管理剪切力和旋转力的能力的头盔。

背景技术

头盔的主要目的是保护使用者的头部免受损伤。头盔通常包括硬质外壳体和能量吸收衬里。外壳体被设计成分配力，以便接合更大体积的能量吸收衬里。衬里通常包括可压缩材料，其通过使用材料的弹性和/或可压缩特性来扭转和吸收冲击而吸收冲击能量或者通过由材料破裂来粉碎和吸收能量而吸收冲击能量。

头部损伤通常由作用在头部上的线性力和/或旋转力造成。某些类型的头部损伤，比如，颅骨破裂和颅内出血，通常是由线性加速度引起的。比如脑震荡和硬脑膜下血肿的损伤被认为是由旋转加速度引起的。传统头盔主要设计用于管理线性力，并且在管理剪切力或旋转力上不太有效。这造成了成功地减轻了与线性力相关联的损伤(比如颅骨破裂和颅内溢血)，但是在减少与旋转力或剪切力更加密切关联的损伤(比如，脑震荡)上不太成功。

已经发展并提出了旨在管理旋转运动的各种解决方案，比如，提供光滑表面材料以覆盖头盔，从而降低头盔的表面与冲击物体之间的摩擦。其它解决方案包括使用在头盔壳体与内头部抓持构件之间的低摩擦层或者在壳体与衬里之间或材料的其它层之间的由凝胶、液体或其它软材料组成的层，以允许外壳体独立于衬里或使用者的头部水平地旋转和/或滑动。

类似原理施用到用于保护其它区域的身体护具，但是特别严重的损伤通常是在头部。

发明内容

允许头盔壳体的独立旋转的至少一些传统解决方案的缺点是附加的重量，其增加了疲劳并且还可能增加头盔的惯性矩，以及其它缺点。

我们公开了一种身体护具系统(比如，头盔)，其包括能量吸收层或壳体，以及安装在其内(面向身体)侧部内的缓冲垫。缓冲垫由囊状物组成，囊状物包括柔性的液体填充的膜，其容纳可压缩且有弹性的衬垫。

在一个实施例中，衬垫具有向衬垫(比如，开孔泡沫)的外部敞开的孔或其它空隙，以在衬垫被压缩和减压时允许液体被衬垫排出和吸收。在冲击发生之前，衬垫处于膨胀位置，由此液体完全或基本上被吸收在衬垫内，并且衬垫至少部分地饱和。在冲击时，衬垫被压缩。这继而从衬垫挤压液体，然后在囊状物内围绕衬垫形成液体层，这继而增加了衬垫管理剪切力的能力。然后当从缓冲垫释放压力时，衬垫返回其膨胀的饱和状态，在该状态中它更加抵抗剪切。特性的这种组合允许头盔在正常使用期间保持舒适地安置在使用者的头部上，而不会过度旋转，但在头盔受冲击时具有增加的旋转自由度。

当被压缩时，囊状物内的自由流动的液体的存在允许囊状物的相对表面相对于彼此以剪切运动移位，从而在缓冲垫承受剪切力时有效地允许囊状物“滚动”。这允许缓冲垫在装备承受倾斜定向的冲击时使在壳体与使用者的身体之间引起的剪切力的至少一部分解耦。

缓冲垫提供以下的部分或全部的组合：

a)液体填充的囊状物比传统泡沫衬垫压缩性更小，并因此提供了改进的冲击保护，以减弱线性(径向)力。

b)在接收冲击之前，缓冲垫内的液体被吸收和/或移位到囊状物内，从而使缓冲垫的旋转移动最小化。这在使用期间改进了使用者的舒适度并稳定了头盔。