TW201929708A - 頭盔 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種頭盔，其包括：一內殼；一外殼，其經構形以能夠回應於一衝擊而相對於該內殼位移；及一衝擊回應調整機構，其經構形可調整使得該外殼回應於對該頭盔之一衝擊而相對於該內殼之隨時間相對位移之回應分佈取決於該衝擊回應調整機構之設定而變動。

Description

頭盔

本發明係關於頭盔。

眾所周知，頭盔用於各種活動中。此等活動包含作戰及工業目的，諸如(例如)士兵之防護頭盔及由施工人員、礦工或工業機械之操作者使用之安全帽或頭盔。頭盔亦常用於體育活動中。例如，防護頭盔可用於冰球、騎自行車、騎機車、賽車、滑雪、單板滑雪、滑冰、滑板、馬術運動、美式足球、棒球、橄欖球、板球、長曲棍球、登山、高爾夫球、軟氣槍及漆彈運動中。

頭盔可具有固定大小或可調整以適應配合不同頭部大小及形狀。在一些類型之頭盔(例如常用於冰球頭盔中)中，可藉由移動頭盔之部分以改變頭盔之內外尺寸來提供可調整性。此可藉由使一頭盔具有可相對於彼此移動之兩個或兩個以上部分來達成。在其他情況(例如常用自行車頭盔中)中，頭盔具有用於將頭盔固定至使用者之頭部之一附接裝置，且該附接裝置可變動尺寸以適應使用者之頭部，而頭盔之主體或殼體保持相同大小。在一些情況中，頭盔內之舒適墊料可充當附接裝置。附接裝置亦可以複數個實體分離部分(例如彼此不互連之複數個舒適墊)之形式提供。用於使頭盔戴在一使用者之頭上之此等附接裝置可與額外繫帶(諸如一頤帶)一起用於將頭盔進一步適當固定。此等調整機構之組合亦係可行的。

頭盔通常由一外殼(其通常較硬且由一塑膠或一複合材料製成)及稱為一襯墊之一能量吸收層製成。現今，一防護頭盔必須被設計為符合尤其與可在一指定負載處發生於大腦之重心中之最大加速度有關之特定法律要求。通常，執行測試，其中戴有一頭盔之一所謂假頭顱經受朝向頭部之一徑向衝擊。此已導致現代頭盔在頭顱遭受徑向衝擊時具有良好能量吸收能力。亦已在開發頭盔方面取得進展(例如WO 2001/045526及WO 2011/139224，該兩者之全部內容以引用的方式併入本文中)，其藉由吸收或耗散旋轉能及/或將其改向為平移能而非旋轉能來減少自斜向衝擊(即，其組合切向分量及徑向分量兩者)傳輸之能量。

此等斜向衝擊(在無保護之情況下)導致大腦之平移加速度及角加速度兩者。角加速度引起大腦在頭顱內旋轉以對將大腦連接至頭顱及亦連接至大腦本身之身體元件造成傷害。

旋轉傷害之實例包含腦震盪、硬腦膜下血腫(SDH)、由血管破裂所致之出血及瀰散性軸突損傷(DAI)，其等可歸納為由腦組織之高剪切變形所致之神經纖維過度伸展。

可取決於旋轉力之特性(諸如持續時間、振幅及增長率)而遭受SDH、DAI或此等傷害之一組合。一般而言，SDH發生於短持續時間及大振幅之加速度之情況中，而DAI發生於較長及更普遍加速度負載之情況中。

如上文所引用之專利申請案中所討論，已開發其中一滑動介面可提供於頭盔之兩個殼之間以促進一斜向衝擊之管理的頭盔。然而，本發明者已發現，就一些用途而言，可期望對內殼及外殼回應於負載而相對於彼此移動之方式作出調整。例如，一使用者可能會關注頭盔用於其中預期條件可不同之複數種情形中。使用者可能亦會關注可增加重量之選用組件或其他項目可安裝至頭盔且可在遭受一衝擊時及在正常使用中影響頭盔之行為。可加至一頭盔之額外組件可包含(例如)攝影機及/或位置追蹤裝置。

本發明旨在至少部分解決此問題。

根據本發明，提供一種頭盔，其包括一內殼、一外殼，該外殼經構形以能夠回應於一衝擊而相對於該內殼位移。該頭盔進一步包含一衝擊回應調整機構，其經構形可調整使得該外殼回應於對該頭盔之一衝擊而相對於該內殼之隨時間相對位移之回應分佈取決於該衝擊回應調整機構之設定而變動。

圖1描繪WO 01/45526中所討論之種類之一第一頭盔1，其意欲用於提供防斜向衝擊保護。此類型之頭盔可為上文所討論之頭盔類型之任何者。

防護頭盔1係由一外殼2及配置於外殼2內之一內殼3 (其意欲用於與穿戴者之頭部接觸)構造。

一滑動層4或一滑動促進器配置於外殼2與內殼3之間且因此使外殼2與內殼3之間可位移。特定言之，如下文將討論，一滑動層4或滑動促進器可經構形使得滑動可在一衝擊期間發生於兩個部分之間。例如，其可經構形以實現在與對頭盔1之一衝擊相關聯之力的作用下滑動，其預期可使頭盔1之穿戴者免於死亡。在一些配置中，可期望構形滑動層或滑動促進器，使得摩擦係數係介於0.001至0.3之間及/或低於1.5。

在圖1之描繪中，使外殼2及內殼3互連之一或多個連接構件5可配置於頭盔1之邊緣部分中。在一些配置中，連接器可藉由吸收能量來抵消外殼2與內殼3之間的相互位移。然而，此不是必不可少的。此外，即使存在此特徵，但與在一衝擊期間由內殼3吸收之能量相比，其所吸收之能量通常為極少的。在其他配置中，可完全不存在連接構件5。

此外，此等連接構件5之位置可變動(例如定位為遠離邊緣部分，且透過滑動層4來連接外殼2及內殼3)。

外殼2宜相對較薄及堅硬以承受各種類型之衝擊。外殼2可由諸如(例如)聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)之一聚合物材料製成。有利地，聚合物材料可使用諸如玻璃纖維、芳族聚醯胺、特沃綸(Twaron)、碳纖維或克維拉(Kevlar)之材料來纖維增強。

內殼3相對較厚且充當一能量吸收層。因而，其能夠衰減或吸收對頭部之衝擊。其可有利地由以下各者製成：發泡材料，如膨脹聚苯乙烯(EPS)、膨脹聚丙烯(EPP)、膨脹聚胺基甲酸酯(EPU)、乙烯腈發泡體；或形成(例如)一蜂窩狀結構之其他材料；或應變率敏感發泡體，諸如以品牌名Poron^TM 及D3O^TM 市售。構造可依不同方式變動，其在下文中使用(例如)若干不同材料層來呈現。

內殼3經設計以吸收一衝擊之能量。頭盔1之其他元件將在有限程度上吸收該能量(例如硬外殼2或提供於內殼3內之所謂「舒適墊料」)，但此並非其主要用途且與內殼3之能量吸收相比，其他元件對能量吸收之貢獻係極少的。其實，儘管諸如舒適墊料之一些其他元件可由「可壓縮」材料製成且因而在其他情境中被視為「具能量吸收性」，但眾所周知，在頭盔之領域中，可壓縮材料未必具有為了減少對頭盔之穿戴者之傷害而在一衝擊期間吸收大量能量之意義上之「能量吸收性」。

若干不同材料及實施例可用作為滑動層4或滑動促進器，例如油脂、特夫綸(Teflon)、微球、空氣、橡膠、聚碳酸酯(PC)、諸如毛氈之織物材料等等。此一層可具有約0.1 mm至約5 mm之一厚度，但亦可使用取決於所選擇之材料及所要效能之其他厚度。滑動層之數目及其定位亦可變動，且下文將討論此之一實例(參考圖3B)。

所使用之連接構件5可由(例如)依一適合方式錨定於外殼及內殼中之塑膠或金屬之可變形帶製成。

圖2展示防護頭盔1之功能原理，其中假定頭盔1及一穿戴者之一頭顱10呈半圓柱形，且頭顱10定位於一縱軸線11上。當頭盔1經受一斜向衝擊K時，將扭力及扭矩傳輸至頭顱10。衝擊力K導致對防護頭盔1之一切向力K_T 及一徑向力K_R 兩者。在此特定情境中，僅關注頭盔旋轉切向力K_T 及其效應。

可看出，力K導致外殼2相對於內殼3之一位移12，連接構件5發生變形。可使用此一配置來獲得傳輸至頭顱10之扭力減小約25%。此係由於內殼3與外殼2之間的滑動運動減少轉換為徑向加速度之能量。

滑動運動亦可發生於防護頭盔1之圓周方向上，但此未被描繪。此可由於外殼2與內殼3之間的圓周角旋轉(即，在一衝擊期間，外殼2可相對於內殼3旋轉一圓周角)。

防護頭盔1之其他配置亦係可行的。圖3中展示一些可行變體。在圖3A中，內殼3係由一相對較薄外層3''及一相對較厚內層3'構造。外層3''宜比內層3'硬以有助於促進相對於外殼2之滑動。在圖3B中，內殼3依相同於圖3A之方式構造。然而，在此情況中，存在兩個滑動層4，其等之間存在一中間殼6。兩個滑動層4可根據期望依不同方式體現及由不同材料製成。例如，一可能係使外滑動層之摩擦低於內滑動層。在圖3C中，外殼2依不同於先前之方式體現。在此情況中，一較硬外層2''覆蓋一較軟內層2'。內層2'可為(例如)相同於內殼3之材料。

圖4描繪WO 2011/139224中所討論之種類之一第二頭盔1，其亦意欲用於提供防斜向衝擊之保護。此類型之頭盔亦可為上文所討論之頭盔類型之任何者。

在圖4中，頭盔1包括類似於圖1之頭盔之內殼3之一能量吸收層3。能量吸收層3之外表面可由相同於能量吸收層3之材料提供(即，可不存在額外外殼)，或外表面可為等效於圖1中所展示之頭盔之外殼2之一剛性殼2 (參閱圖5)。在該情況中，剛性殼2可由不同於能量吸收層3之一材料製成。圖4之頭盔1具有延伸穿過能量吸收層3及外殼2兩者之複數個通氣孔7 (其係選用的)，藉此允許氣流通過頭盔1。

提供用於將頭盔1附接至一穿戴者之頭部之一附接裝置13。如先前所討論，此可在能量吸收層3及剛性殼2無法調整大小時值得擁有，因為其允許藉由調整附接裝置13之大小來適應不同大小頭部。附接裝置13可由一彈性或半彈性聚合物材料(諸如PC、ABS、PVC或PTFE)或一天然纖維材料(諸如棉布)製成。例如，一紡織帽或一網可形成附接裝置13。

儘管附接裝置13展示為包括一頭帶部分及自前側、後側、左側及右側延伸之進一步條帶部分，但附接裝置13之特定構形可根據頭盔之構形來變動。在一些情況中，附接裝置可更像一連續(成形)片材，其可具有(例如)對應於通氣孔7之位置之孔或間隙以允許氣流通過頭盔。

圖4亦描繪用於針對特定穿戴者來調整附接裝置13之頭帶之直徑的一選用調整裝置6。在其他配置中，頭帶可為一彈性頭帶，在該情況中，可不包括調整裝置6。

一滑動促進器4提供於能量吸收層3之徑向內。滑動促進器4經調適以抵著能量吸收層或抵著經提供以將頭盔附接至一穿戴者之頭部之附接裝置13滑動。

提供滑動促進器4來促進能量吸收層3依相同於上文所討論之方式的方式相對於一附接裝置13滑動。滑動促進器4可為具有一低摩擦係數之一材料或可塗佈有此一材料。

因而，在圖4之頭盔中，滑動促進器可提供於能量吸收層3之最內側上或與能量吸收層3之最內側整合以面向附接裝置13。

然而，亦可設想，為了提供能量吸收層3與附接裝置13之間的可滑動性之相同目的，滑動促進器4可提供於附接裝置13之外表面上或與附接裝置13之外表面整合。即，在特定配置中，附接裝置13本身可經調適以充當一滑動促進器4且可包括一低摩擦材料。

換言之，滑動促進器4提供於能量吸收層3之徑向內。滑動促進器亦可提供於附接裝置13之徑向外。

當附接裝置13形成為一帽或網(如上文所討論)時，滑動促進器4可提供為低摩擦材料之補片。

低摩擦材料可為一蠟質聚合物(諸如PTFE、ABS、PVC、PC、尼龍、PFA、EEP、PE及UHMWPE)或一粉末材料(其可加入一潤滑劑)。低摩擦材料可為一織物材料。如所討論，此低摩擦材料可應用於滑動促進器及能量吸收層之任一者或兩者。

附接裝置13可藉由固定構件5 (諸如圖4中之四個固定構件5a、5b、5c及5d)來固定至能量吸收層3及/或外殼2。此等可經調適以藉由依一彈性、半彈性或塑性方式變形來吸收能量。然而，此不是必不可少的。此外，即使存在此特徵，但與在一衝擊期間由能量吸收層3吸收之能量相比，其所吸收之能量通常為極少的。

根據圖4中所展示之實施例，四個固定構件5a、5b、5c及5d係具有第一部分8及第二部分9之懸吊構件5a、5b、5c及5d，其中懸吊構件5a、5b、5c及5d之第一部分8經調適以固定至附接裝置13，且懸吊構件5a、5b、5c及5d之第二部分9經調適以固定至能量吸收層3。

圖5展示戴在一穿戴者之頭上時之類似於圖4中之頭盔之一頭盔之一實施例。圖5之頭盔1包括由不同於能量吸收層3之一材料製成之一硬外殼2。與圖4相比，在圖5中，附接裝置13藉由兩個固定構件5a、5b來固定至能量吸收層3，其等經調適以彈性、半彈性或塑性地吸收能量及力。

圖5中展示產生對頭盔之一旋轉力之一正面斜向衝擊I。斜向衝擊I引起能量吸收層3相對於附接裝置13滑動。附接裝置13藉由固定構件5a、5b來固定至能量吸收層3。儘管為清楚起見，僅展示兩個此等固定構件，但實際上可存在諸多此等固定構件。固定構件5可藉由彈性或半彈性變形來吸收旋轉力。在其他配置中，變形可為塑性的，其甚至導致固定構件5之一或多者斷裂。若發生塑性變形，則需要在一衝擊之後替換至少固定構件5。在一些情況中，可發生固定構件5之塑性變形及彈性變形之一組合，即，一些固定構件5破裂以塑性吸收能量，而其他固定構件彈性變形及吸收能量。

一般而言，在圖4及圖5之頭盔中，在一衝擊期間，能量吸收層3藉由依相同於圖1頭盔之內殼之方式壓縮來充當一衝擊吸收器。若使用一外殼2，則其將有助於將衝擊能量分散於能量吸收層3上。滑動促進器4亦將允許附接裝置與能量吸收層之間的滑動。此允許依一控制方式耗散否則將作為旋轉能傳輸至大腦之能量。可藉由摩擦熱、能量吸收層變形或固定構件變形或位移來耗散能量。減少能量傳輸導致影響大腦之旋轉加速度減小以因此減少大腦在頭顱內之旋轉。藉此降低諸如硬腦膜下血腫(SDH)、血管破裂、腦震盪及DAI之旋轉傷害之風險。

在本發明之一配置中，一頭盔具有一衝擊回應調整機構，其經構形以能夠在發生對頭盔之一衝擊時調整內殼與外殼之間的相對位移之回應。可藉由在兩個殻之間提供一滑動介面來實施內殼與外殼之間的位移。替代地，可提供其他配置，其包含(但不限於)在兩個殻之間提供一或多個剪切組件。應瞭解，在此一配置中，一或多個剪切組件之內表面及外表面可被視為相對於彼此滑動以使殻能夠相對於彼此滑動。

一調整機構可經構形使得一使用者可依一控制方式作出調整，例如使使用者能夠能夠在理解其作出之一調整之預期效應之後作出一調整。此可不同於可歸因於組裝一頭盔之程序之自然變動之一頭盔之效能之變動。

一般而言，頭盔之內殼及外殼(衝擊回應調整機構可調整其等之相對位移)可為一頭盔之任何兩個層，一滑動介面或實現相對位移之其他介面提供於該兩個層之間。特定言之，此一衝擊回應調整機構可提供至上文所討論之頭盔配置之任何者。

例如，在一配置中，內殼可為經構形以接觸穿戴者之頭部及/或安裝至穿戴者之頭部之一層且外殼可為用於吸收衝擊能量之一能量吸收層。在另一配置中，內殼可為用於吸收衝擊能量之一第一能量吸收層且外殼可為用於吸收衝擊能量之一第二能量吸收層。在另一實例中，內殼可為用於吸收衝擊能量之一能量吸收層且外殼可為(例如)由比用於形成能量吸收層之材料硬之一材料形成之一相對較硬殻。

如下文將相對於衝擊回應調整機構之配置之特定實例闡釋，衝擊回應調整機構可經構形使得其可由頭盔之一穿戴者手動調整。因此，衝擊回應調整機構之調整可在一使用者購買一頭盔之後執行，而非(例如)在製造/組裝程序中設定。一使用者亦能夠重複調整衝擊回應調整機構至不同設定。

在一些配置中，可使用一工具來調整衝擊回應調整機構。在其他配置中，衝擊回應調整機構可經構形使得使用者可在無需使用一工具之情況下調整衝擊回應調整機構之設定。例如，衝擊回應調整機構可經構形以可使用使用者之手/手指來引起衝擊回應調整機構之設定改變。

一般而言，一衝擊回應調整機構可提供於一頭盔上之任何方便點處。在一些配置中，衝擊回應調整機構可提供於一頭盔之邊緣處。此可便於一使用者接取衝擊回應調整機構。例如，此可容許使用者在穿戴頭盔時改變衝擊回應調整機構之設定。替代地或另外，將一衝擊回應調整機構提供於一頭盔之一邊緣處可促進具有此一衝擊回應調整機構之一頭盔之製造。

衝擊回應調整機構能夠調整內殼與外殼之間的隨時間相對位移之回應分佈。因此，就頭盔上之一特定位置處之一給定衝擊量級而言，可藉由改變衝擊回應調整機構之設定來更改外殼相對於內殼之隨時間位移之一特性分佈。取決於所使用之衝擊回應調整機構，改變之效應可為改變最大相對速度、相對速度之最大變化率(即，相對加速度)、超過一臨限相對速度之時間及超過一臨限相對加速度之時間之至少一者。

如上文所闡釋，可藉由考量針對一頭盔上之一特定位置處之一給定衝擊量級之內殼與外殼之間的隨時間相對位移之回應分佈之改變來理解針對衝擊回應調整機構之不同設定之頭盔之效能之效應之比較。此一衝擊可為一標準衝擊，即，在一標準位置處具有一標準衝擊力。然而，應瞭解，改變一頭盔中之衝擊回應調整機構之設定之效應亦可使得頭盔能夠針對不同設定而承受不同衝擊程度，同時具有內殼與外殼之間的隨時間相對位移之相同或類似回應分佈。

在一配置中，衝擊回應調整機構包含一摩擦墊，其安裝於內殼及外殼之一者上且接觸內殼及外殼之另一者上之一對置表面。在此一配置中，衝擊回應調整機構可經構形使得改變衝擊回應調整機構之設定調整摩擦墊與對置表面之間的摩擦力。藉此，亦調整外殼相對於內殼之隨時間相對位移之回應分佈。

圖6描繪一衝擊回應調整機構20之一配置，其包含安裝於一頭盔之內殼22上之一摩擦墊25。摩擦墊25之表面經配置以與外殼21之一內表面對置。摩擦墊25可包含具有與對置表面之一摩擦係數之一表面，該摩擦係數可高於滑動介面處之內殼與外殼之間的摩擦係數。摩擦墊25亦可包含一彈性部分，其經構形使得彈性部分越朝向對置表面推進，摩擦墊25之表面與對置表面之間的反作用力越大。

在圖6所描繪之配置中，一旋轉致動器26結合摩擦墊25一起提供。當旋轉致動器26在一第一方向上旋轉時，摩擦墊25朝向外殼21之對置表面推進。當旋轉致動器在相反方向上旋轉時，摩擦墊25自外殼21之對置表面縮回。因此，可藉由調整旋轉致動器26來改變摩擦墊25與外殼21之對置表面之間的反作用力，其繼而改變外殼回應於對頭盔之一衝擊而相對於內殼之隨時間相對位移之回應分佈。

應瞭解，儘管在圖6所描繪之配置中，衝擊回應調整機構20安裝至內殼22且包含與外殼21之內表面對置之一摩擦墊25，但配置可倒換。因此，衝擊回應調整機構20可安裝至外殼21且具有與外殼22之一外表面對置之一摩擦墊25。

類似地，儘管在圖6所描繪之配置中，旋轉致動器描繪為藉由使用一工具27來調整，但應瞭解，在一變體中，旋轉致動器26可經構形以在不使用一工具之情況下調整。例如，其可具有可由一使用者手動調整之一整合使用者介面。

此外，儘管在圖6所描繪之配置中，衝擊回應調整機構20可經構形使得旋轉致動器26自對應於旋轉致動器26安裝於其上之殻之滑動介面之側調整，但變體係可行的。例如，圖6中所描繪之配置可經修改以包含穿過外殼21及摩擦墊25之一開口，其允許工具27自頭盔外插入且與旋轉致動器26嚙合以調整衝擊回應調整機構20之設定。

在一配置中，衝擊回應調整機構可包括一控制器，其經構形以由一使用者操作且可繼而控制摩擦墊以調整摩擦墊與對置表面之間的反作用力。

在諸如圖6所描繪之配置之一配置中，控制器可為旋轉致動器26之部分或與旋轉致動器26一起使用。在其他配置中，控制器可與摩擦墊25分離。此一配置可使摩擦墊能夠安裝於有利於衝擊回應調整機構之操作之一位置處但使控制器提供於便於由使用者接取之一位置處。

在一配置中，衝擊回應調整機構可包含提供控制器與摩擦墊之間的一連接之至少一拉伸元件，諸如一引線、帶件或捲帶。控制器可經構形使得其可調整引線、帶件或捲帶之張力。摩擦墊可經配置使得引線、帶件或捲帶之張力判定摩擦墊與摩擦墊對其施加作用之對置表面之間的反作用力。因此，一使用者可藉由調整控制器來調整內殼與外殼之間的摩擦以調整外殼回應於對頭盔之一衝擊而相對於內殼之隨時間相對位移之回應分佈。

控制器可由若干配置之一者提供。在一簡單配置中，可使用諸如圖7中所描繪之控制器之一控制器31。控制器31可包含引線、帶件或捲帶33可纏繞於其上之一旋轉安裝捲軸32。一控制旋鈕34可連接至捲軸32。在使用中，使用者可轉動旋鈕34以將引線、帶件或捲帶33收回至捲軸32上或自捲軸32放出引線、帶件或捲帶33以調整引線、帶件或捲帶之張力。可提供一棘輪或其他類似機構，其配置使得當使用者已將控制旋鈕34設定至所要位置時，其在使用者釋放控制旋鈕34時保持於所要位置中以維持引線、帶件或捲帶33之所要張力。

如圖8中所展示，在一配置中，引線、帶件或捲帶可與一摩擦墊25嚙合，使得將張力施加於引線、帶件或捲帶33迫使摩擦墊25朝向對置表面。例如，引線、帶件或捲帶可配置為圍繞摩擦墊25之一部分轉向。當將張力施加於引線、帶件或捲帶33時，力具有試圖拉直引線、帶件或捲帶33以迫使摩擦墊25朝向一側(即，在圖8所描繪之配置中，朝向外殼21之內表面)之效應。應瞭解，如上文所討論，可使構形倒換，即，其中增大引線、帶件或捲帶33之張力迫使安裝於外殼21上之一摩擦墊25朝向內殼22之外表面。

圖9描繪使用一引線、帶件或捲帶33之一配置之另一可能變體。特定言之，引線、帶件或捲帶33可為一相對硬性元件，其由摩擦墊25及摩擦墊25安裝至其之殻之周圍部分約束，使得其使摩擦墊25朝向對置表面偏壓。因此，在圖9所描繪之配置中，摩擦墊25安裝於內殼22上且硬性引線、帶件或捲帶33使摩擦墊25朝向外殼21之內表面偏壓。將一拉伸力施加於硬性引線、帶件或捲帶33可減小摩擦墊25與外殼21之內表面之間的反作用力。若施加於硬性引線、帶件或捲帶33之拉伸力足夠，則摩擦墊25可自對置表面完全縮回，即，使得其不再接觸外殼21之內表面。

在其中一摩擦墊25由一引線、帶件或捲帶連接至一控制器34之一配置中，可提供用於將引線、帶件或捲帶33之張力之變化轉換為摩擦墊25與對置表面之間的反作用力之變化的替代配置。例如，如圖10中所描繪，可提供一摩擦墊35，其經構形使得當引線、帶件或捲帶33之張力增大時，摩擦墊35之形狀改變。例如，摩擦墊35可由彈性材料36之一凹穴形成以結合引線、帶件或捲帶33之一部分。當引線、帶件或捲帶33之張力增大時，其可對彈性材料36之區段施加作用以改變摩擦墊35之形狀，特定言之，使得摩擦墊35之外表面緊貼對置表面或更強力地緊貼對置表面。

如圖8及圖9中所展示，在其中一引線、帶件或捲帶33將一控制器34連接至一摩擦墊25之一配置中，衝擊回應調整機構20可包含複數個摩擦墊。在此一配置中，複數個摩擦墊可連接至一引線、帶件或捲帶33，使得調整引線、帶件或捲帶之張力控制複數個摩擦墊25與各別摩擦墊對置表面之間的反作用力。替代地或另外，衝擊回應調整機構20可包含各連接至至少一摩擦墊25之複數個引線、帶件或捲帶33。因此，一使用者調整一單一控制器上之衝擊回應調整機構之設定可調整複數個引線、帶件或捲帶內之張力且因此調整摩擦墊與各別對置表面之間的反作用力。

應瞭解，可提供其他配置來連接由一使用者操作之一控制器34及形成一衝擊回應調整機構之一或多個摩擦墊。例如，一管可提供於一控制器與一或多個摩擦墊之間。控制器可經構形使得一使用者可使用控制器來調整管內之一流體(諸如空氣)之壓力。衝擊回應調整機構可經構形使得管中之壓力判定一或多個摩擦墊與對置表面之間的反作用力。

圖11描繪其中由一摩擦墊施加之反作用力由壓力控制之一配置之一實例。在所展示之配置中，摩擦墊25包含連接至外殼21之一充氣囊45。隨著充氣囊45內之壓力增大，充氣囊45與內殼22之間的反作用力增大。在所展示之配置中，一低摩擦層46提供於內殼22與外殼21之間以促進兩個殻之間的滑動。在此一配置中，充氣囊45可提供於低摩擦層46中之一開口47處且部分突出穿過開口47。應瞭解，在一替代配置中，充氣囊可連接至內殼22。

如圖12中所展示，在一配置中，管40之表面之一部分可充當一摩擦墊。例如，管40可安裝於內殼22及外殼21之一者內之一凹槽41內且可由一彈性材料形成。因此，隨著管40中之壓力增大，管40膨脹，其可控制管40之部分與一對置表面之間的反作用力。在圖12所描繪之配置中，管40安裝於內殼22內之一凹槽41內且對置表面係外殼21之內表面。應瞭解，此配置可易於倒換。

亦應瞭解，經構形以調整一管40內之壓力的一控制器可連接至複數個管且控制複數個管內之壓力。

圖13描繪一衝擊回應調整機構之一替代配置。在所展示之配置中，衝擊回應調整機構包含安裝至內殼及外殼之一者(在所展示之配置中，安裝至外殼21)且配置於另一殻中之一開口52內(在所展示之配置中，開口52係在內殼22內)之一可變形構件51。

在此一配置中，當內殼22及外殼21相對於彼此滑動時，可變形構件51之一表面可與開口52之表面嚙合以在可變形構件51變形時影響一殻相對於另一殻之滑動。

若可變形構件51小於開口52，則內殼22及外殼21可在可變形構件51與開口52之表面接觸之前相對於彼此滑動對應於初始間隔之一距離。因此，由於一初始距離，內殼22及外殼21可不受干擾地相對於彼此滑動。當可變形構件51接觸開口52之表面時，內殼相對於外殼21之滑動將受限於可變形構件51變形之程度。

包含一可變形構件51之衝擊回應調整機構可包含可使可變形構件51變形以提供衝擊回應調整機構之一所要設定之一控制器53。

例如，控制器53可使可變形構件51之形狀變形以控制可變形構件51之一邊緣與開口52之邊緣之間的初始間隔。此可控制內殼22及外殼21可在可變形構件51與開口52之邊緣之間的嚙合開始影響外殼21相對於內殼22之滑動之前相對於彼此滑動之程度。

替代地或另外，藉由控制器53之調整可調整施加於可變形構件51之預應力。施加於可變形構件51之預應力之位準越高，必須由開口52之邊緣施加於可變形構件51以使可變形構件51壓縮一給定距離之力越大。因此，此可調整內殼及外殼回應於對頭盔之一衝擊之隨時間相對位移之回應分佈。

在一配置中，可變形構件51可與開口52之邊緣接觸以達到可由控制器53設定之全設定範圍。因此，控制器可完全控制施加於可變形構件51之預應力。

替代地或另外，控制器53可調整可變形構件51之形狀以調整可變形構件51之邊緣與開口52之間的初始間隔。

在一配置中，可變形構件51可由一單件可變形材料(諸如一彈性體)形成。替代地或另外，如圖14中所展示，可變形構件51可包含諸如扁平螺旋彈簧之一元件。

在一配置中，衝擊回應調整機構可包含經構形以可移除地插入至內殼及外殼之一者中之一承窩中之一可移除短釘。衝擊回應調整機構可經構形使得在頭盔受到一衝擊時短釘之一部分可與內殼及外殼之另一者上之一表面嚙合以影響內殼及外殼之相對滑動。

例如，如圖15中所展示，外殼21可包含一短釘62可移除地插入至其中之一或多個承窩61。短釘62之部分可突出至內殼22中之一凹槽66中。凹槽66可經配置使得其在頭盔之正常使用中(即，在頭盔未經受一衝擊時)與承窩61對置。若發生一衝擊，則外殼21可相對於內殼22滑動，因此短釘62可與內殼22中之凹槽66之一邊緣嚙合。短釘62與凹槽66之邊緣之嚙合可限制或否則影響外殼21相對於內殼22之滑動。

可移除短釘62可被移除且替換為一不同短釘63、64、65。不同短釘可具有不同形狀(例如圖15中所描繪之不同大小突出部)及/或可具有不同硬度。藉由選擇插入短釘62、63、64、65之一特定者，使用者可改變衝擊回應調整機構之設定。

應瞭解，儘管圖15描繪具有插入至各別承窩中之四個不同短釘62、63、64、65之一配置，但實際上，一頭盔可具有一單一承窩且使用者可自複數個短釘選擇一者插入承窩中或可不將短釘插入承窩中以使頭盔具有衝擊回應調整機構之一所要設定。

在其他配置中，一頭盔可具有複數個承窩且使用者可適當選擇所要短釘用於該等承窩之一或多者。在一配置中，可給一使用者提供足夠數目之各類型短釘，使得各承窩可具有相同類型之短釘。

在圖15所展示之配置中，承窩可為簡單孔，可迫使可變形短釘穿過該等孔以附接短釘或自承窩移除短釘。替代地，可提供其他附接配置，諸如(例如)使承窩及短釘具有螺紋區段使得短釘可移除地螺合至承窩中。

1‧‧‧頭盔

2‧‧‧外殼

2'‧‧‧內層

2''‧‧‧外層

3‧‧‧內殼/能量吸收層

3'‧‧‧內層

3''‧‧‧外層

4‧‧‧滑動層/滑動促進器

5‧‧‧連接構件/固定構件

5a‧‧‧固定構件/懸吊構件

5b‧‧‧固定構件/懸吊構件

5c‧‧‧固定構件/懸吊構件

5d‧‧‧固定構件/懸吊構件

6‧‧‧中間殻/調整裝置

7‧‧‧通氣孔

8‧‧‧第一部分

9‧‧‧第二部分

10‧‧‧頭顱

11‧‧‧縱軸線

12‧‧‧位移

13‧‧‧附接裝置

20‧‧‧衝擊回應調整機構

21‧‧‧外殼

22‧‧‧內殼

25‧‧‧摩擦墊

26‧‧‧旋轉致動器

27‧‧‧工具

31‧‧‧控制器

32‧‧‧捲軸

33‧‧‧引線/帶件/捲帶

34‧‧‧控制旋鈕/控制器

35‧‧‧摩擦墊

36‧‧‧彈性材料

40‧‧‧管

41‧‧‧凹槽

45‧‧‧充氣囊

46‧‧‧低摩擦層

47‧‧‧開口

51‧‧‧可變形構件

52‧‧‧開口

53‧‧‧控制器

61‧‧‧承窩

62‧‧‧短釘

63‧‧‧短釘

64‧‧‧短釘

65‧‧‧短釘

66‧‧‧凹槽

I‧‧‧斜向衝擊

K‧‧‧斜向衝擊/衝擊力

K_R‧‧‧徑向力

K_T‧‧‧切向力

下文將參考附圖、藉由非限制性實例來描述本發明，其中：

圖1描繪穿過用於提供防斜向衝擊保護之一頭盔之一橫截面；

圖2係展示圖1之頭盔之功能原理的一圖式；

圖3A、圖3B及圖3C展示圖1之頭盔之結構之變體；

圖4係另一防護頭盔之一示意圖；

圖5描繪連接圖4之頭盔之附接裝置之一替代方式；

圖6描繪一衝擊回應調整機構之一配置；

圖7描繪一衝擊回應調整機構之一配置之一控制器；

圖8描繪一衝擊回應調整機構之一配置；

圖9描繪一衝擊回應調整機構之一配置；

圖10描繪一衝擊回應調整機構之一配置；

圖11描繪一衝擊回應調整機構之一配置；

圖12描繪一衝擊回應調整機構之一配置；

圖13描繪一衝擊回應調整機構之一配置；

圖14描繪一衝擊回應調整機構之一配置；及

圖15描繪一衝擊回應調整機構之一配置。

圖中所描繪之頭盔中之各種層之厚度之比例已為了清楚而在圖式中被放大且當然可根據需要及要求來調適。

Claims (25)

1. 一種頭盔，其包括： 一內殼； 一外殼，其經構形以能夠回應於一衝擊而相對於該內殼位移；及 一衝擊回應調整機構，其經構形以可調整使得該外殼回應於對該頭盔之一衝擊而相對於該內殼之隨時間相對位移之回應分佈取決於該衝擊回應調整機構之設定而變動。
2. 如請求項1之頭盔，其中該衝擊回應調整機構包括安裝於該內殼及該外殼之一者上之一摩擦墊； 該摩擦墊經構形以可與形成於該內殼及該外殼之該一者上或連接至該內殼及該外殼之該一者之一對置表面接觸，摩擦表面未連接至該內殼及該外殼之該一者；且 該衝擊回應調整機構經構形使得其可調整該摩擦墊與該對置表面之間的摩擦以調整該外殼回應於對該頭盔之一衝擊而相對於該內殼之該隨時間相對位移之該回應分佈。
3. 如請求項2之頭盔，其中該衝擊回應調整機構經構形以能夠調整該摩擦墊與該對置表面之間的反作用力。
4. 如請求項3之頭盔，其中該衝擊回應調整機構包括一旋轉致動器，該旋轉致動器在各別第一方向及第二方向上旋轉時縮回及推進該摩擦墊以調整該摩擦墊與該對置表面之間的該反作用力。
5. 如請求項2至3中任一項之頭盔，其中該衝擊回應調整機構包括經構形以由一使用者操作之一控制器； 其中該控制器經構形以控制該摩擦墊以調整該摩擦墊與該對置表面之間的該反作用力。
6. 如請求項5之頭盔，其中該衝擊回應調整機構包括連接該控制器及該摩擦墊之一引線、帶件或捲帶；且 該引線、帶件或捲帶之張力判定該摩擦墊與該對置表面之間的該反作用力。
7. 如請求項6之頭盔，其中該衝擊回應調整機構包括複數個摩擦墊且該引線、帶件或捲帶連接至複數個該等摩擦墊。
8. 如請求項6或7之頭盔，其中該控制器連接至複數個引線、帶件或捲帶，該複數個引線、帶件或捲帶之各者連接至至少一摩擦墊。
9. 如請求項5之頭盔，其中該衝擊回應調整機構包括連接該控制器及該摩擦墊之一管；且 該衝擊回應調整機構經構形使得該管中之壓力判定該摩擦墊與該對置表面之間的該反作用力。
10. 如請求項9之頭盔，其中該管之表面形成一摩擦墊。
11. 如請求項9或10之頭盔，其中該控制器連接至複數個管，該複數個管之各者連接至至少一摩擦墊。
12. 如前述請求項中任一項之頭盔，其中該衝擊回應調整機構包括一可變形構件，該可變形構件安裝至該內殼與該外殼之間的一介面處之該等殻之一者之一表面且位於形成於該內殼及該外殼之另一者中之一開口內；且 該衝擊回應調整機構經構形使得在引起該外殼相對於該內殼位移之對該頭盔之一衝擊之後，該可變形構件對該開口之側壁施加一力。
13. 如請求項12之頭盔，其中當不存在引起該外殼相對於該內殼位移之對該頭盔之一衝擊時，該可變形構件與該開口之該等壁接觸。
14. 如請求項12之頭盔，其中該衝擊回應調整機構經構形使得當不存在引起該外殼相對於該內殼位移之對該頭盔之一衝擊時，該可變形構件可經變形以調整該可變形構件之邊緣與該開口之該等側壁之間的間隔。
15. 如請求項12至14中任一項之頭盔，其中該衝擊回應調整機構經構形使得其可在不存在引起該外殼相對於該內殼位移之對該頭盔之一衝擊時調整施加於該可變形構件之一預應力。
16. 如前述請求項中任一項之頭盔，其中該衝擊回應調整機構包括安置於該內殼及該外殼之至少一者中之一承窩； 一可移除短釘，其經構形以可移除地插入至該承窩中；且 該衝擊回應調整機構經構形使得在引起該外殼相對於該內殼位移之對該頭盔之一衝擊之後，該短釘與不包含該承窩之該內殼及該外殼之該一者上之一對置表面接觸。
17. 如請求項16之頭盔，其包括不同形狀之複數個短釘，該複數個短釘之任一者可移除地插入該承窩中。
18. 如請求項16或17之頭盔，其包括不同硬度之複數個短釘，該複數個短釘之任一者可移除地插入該承窩中。
19. 如請求項16至18中任一項之頭盔，其中該衝擊回應調整機構包括複數個該等承窩。
20. 如前述請求項中任一項之頭盔，其中該衝擊回應調整機構經構形以可由該頭盔之一穿戴者手動調整。
21. 如前述請求項中任一項之頭盔，其中該衝擊回應調整機構經構形以可在無需使用一工具之情況下調整。
22. 如前述請求項中任一項之頭盔，其包括該內殼與該外殼之間的一滑動介面。
23. 如前述請求項中任一項之頭盔，其中該內殼經構形以接觸一穿戴者之頭部，且該外殼係用於吸收衝擊能量之一能量吸收殻。
24. 如請求項1至22中任一項之頭盔，其中該內殼係用於吸收衝擊能量之一第一能量吸收殻且該外殼係用於吸收衝擊能量之一第二能量吸收殻。
25. 如請求項1至22中任一項之頭盔，其中該內殼係用於吸收衝擊能量之一能量吸收殻且該外殼係由相對於形成該能量吸收殻之一材料之一硬材料形成之一硬殻。