本實(shí)用新型涉及一種用于在碰撞期間保護(hù)用戶頭部的頭盔。

背景技術(shù)：

人的頭部在各種活動(dòng)中經(jīng)常受到反常力的作用。這些力可以是持續(xù)很久的，例如在坐過山車時(shí)，或者是更極端的情況下，例如飛行員駕駛軍用戰(zhàn)斗機(jī)時(shí)。另外，頭部在沖擊時(shí)會(huì)經(jīng)受瞬態(tài)力。這些沖擊的示例有許多，包括在職業(yè)環(huán)境中經(jīng)受的沖擊，以及在休閑環(huán)境中經(jīng)受的沖擊，例如在進(jìn)行各種運(yùn)動(dòng)中。

在運(yùn)動(dòng)環(huán)境下，例如賽車運(yùn)動(dòng)，對(duì)頭部的沖擊可以在闖入屏障或者其它車輛的情況下發(fā)生。在騎馬的所有形式中，從娛樂活動(dòng)到競(jìng)賽和表演，頭部沖擊可以發(fā)生在如果騎手跌落或從馬匹甩出而導(dǎo)致他們的頭部撞擊地面時(shí)。在板球比賽中，面對(duì)以高達(dá)90英里/小時(shí)的速率擊出的球(通常以軟木和皮革形成)時(shí)，擊球手會(huì)經(jīng)歷頭部沖擊。在烤盤足球中，頭部沖擊可以由在搶斷對(duì)方成員時(shí)或者被搶斷時(shí)的“碰撞”而造成。在職業(yè)環(huán)境中，施工人員和其它勞動(dòng)者會(huì)因跌落物品而經(jīng)歷頭部沖擊，或者在受限的工作區(qū)導(dǎo)致頭部與障礙物或結(jié)構(gòu)接觸的可能性增大。

為保護(hù)頭部免受這些沖擊，人們可以選擇戴上頭盔。

在受到足夠嚴(yán)重的沖擊之后，頭盔的完整性可能會(huì)受損，從而它不再能夠提供其預(yù)期的保護(hù)功能，或者至少不滿足所需水平。在這些示例中，最佳的實(shí)踐是更換頭盔以避免受到隨后的沖擊。但是，使用對(duì)佩戴著的生理影響作為指示并不是用于確定何時(shí)應(yīng)該更換頭盔的可靠方法，因?yàn)槔缒X震蕩的影響是多元的，并且在某些情況下，人的頭部可以忍受更嚴(yán)重的沖擊而沒有這種不利的影響，雖然頭盔很可能仍需要更換。

另外，摘掉的頭盔可能經(jīng)歷“離頭(off-head)”沖擊，例如因跌落或者在運(yùn)送期間與實(shí)體對(duì)象碰撞。這些“離頭”沖擊在某些情況下會(huì)是嚴(yán)重的，其足以使頭盔的保護(hù)功能受到損害。

除了使用對(duì)佩戴者的生理影響作為更換頭盔的指示之外，監(jiān)測(cè)頭盔完整性的一個(gè)方法在于尋找頭盔的可見損傷，例如劃痕、裂縫、凹坑或者孔。但是，并非所有的碰撞都會(huì)導(dǎo)致這些可見損傷，因?yàn)閷?duì)頭盔的損傷可能未延伸到外殼的表面。在這些情況下，勤奮的佩戴者難以監(jiān)測(cè)到他們的頭盔是否已被損傷，使得它對(duì)于進(jìn)一步的使用不再安全。另外，不太勤奮的佩戴者或者那些肯定負(fù)擔(dān)不起更換他們的頭盔的佩戴者可能忽視這些可見損傷，特別是如果可見損傷看起來(lái)僅相對(duì)較小時(shí)。相反的，頭盔的可見損傷可能不必然是因?yàn)闆_擊引起，且因此，頭盔對(duì)于進(jìn)一步使用可能仍是安全的。因此，使用可見損傷指示作為評(píng)價(jià)是否需要更換頭盔的方式也是不可靠的。

本實(shí)用新型目的在于解決與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的各方面和實(shí)施例提供了如在所附權(quán)利要求中要求保護(hù)的頭盔。

根據(jù)本實(shí)用新型的方面，提供了一種頭盔，其包括：用于接收沖擊的外殼；聯(lián)接到外殼以檢測(cè)沖擊的檢測(cè)器；以及布置為在檢測(cè)器檢測(cè)的沖擊大于或等于35G且小于50G時(shí)提供頭盔受損指示的指示器。

我們以“G”表示G-力的度量，即，相對(duì)于自由落體的加速度的度量。由此，“35G”指標(biāo)準(zhǔn)重力的加速度的35倍的加速度。如下所述的，檢測(cè)器沒有必要專有地檢測(cè)大于或等于35G且小于50G的沖擊，但是，檢測(cè)器應(yīng)能夠通過檢測(cè)大于或等于35G且小于50G的沖擊來(lái)提供損傷指示。以這種方法，檢測(cè)器能夠指示頭盔可能已經(jīng)遭受到另外的不是由可見損傷所伴生的損傷。

本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于，在大于或等于35G但是小于50G的沖擊的情況下，即使在外殼沒有明顯的損傷跡象時(shí)，頭盔的用戶將認(rèn)識(shí)到它的結(jié)構(gòu)完整性已受損且可能對(duì)于進(jìn)一步的使用不再安全。這意味著，不僅參與到這樣的沖擊中的用戶將被勸阻不再使用頭盔，而且那些未意識(shí)到頭盔已經(jīng)經(jīng)歷過這樣的沖擊的人將被勸阻不去購(gòu)買和/或進(jìn)一步使用該頭盔。這種沖擊不僅在頭盔被使用時(shí)，即當(dāng)它被用戶佩戴時(shí)發(fā)生，而且還包括，例如頭盔從足夠的高度跌落到地面時(shí)會(huì)發(fā)生。這種沖擊典型地發(fā)生在運(yùn)送至佩戴頭盔的環(huán)境或者運(yùn)送至售賣頭盔的零售店期間。

對(duì)于由檢測(cè)器經(jīng)歷的低于大約35G的沖擊，頭盔結(jié)構(gòu)受損使得它對(duì)于進(jìn)一步使用不安全的可能性較小。如果沖擊未使得頭盔對(duì)于進(jìn)一步使用不安全，然而仍引起指示器指示頭盔已經(jīng)經(jīng)歷沖擊，則會(huì)對(duì)用戶是不方便的。例如，頭盔在進(jìn)行攜帶時(shí)撞擊到墻壁或者在郵寄過程中經(jīng)歷的沖擊不太可能超過大約35G，并且不會(huì)損害頭盔的完整性。對(duì)于在使用頭盔的不同行業(yè)中通常使用的任何各種材料形成的外殼，情況如此。

頭盔可以由不同材料制成，所有這些材料以不同方式分配沖擊能量且由此能夠耐受不同的沖擊水平。與用于頭盔的材料無(wú)關(guān)地，大約50G或高于大約50G的沖擊力幾乎將肯定導(dǎo)致頭盔損壞，使得它對(duì)于進(jìn)一步使用不再安全。因此，指示50G或者更大沖擊幾乎沒有價(jià)值，因此對(duì)指示器校準(zhǔn)以提供低于50G沖擊的指示允許檢測(cè)到其它的“不可見”的損傷。但是應(yīng)該理解，檢測(cè)器不必必須專有地指示大于或等于35G且小于50G的沖擊，只要在該范圍內(nèi)的任何沖擊被合理指示出即可。例如，指示器不必要不檢測(cè)50G或者更大的沖擊，或者僅檢測(cè)小于50G的沖擊，因?yàn)閷?duì)頭盔的破壞可能會(huì)因50G或者更大的沖擊而發(fā)生。相反，指示50G或以上的沖擊是不必要的，因?yàn)檫@一水平的沖擊將幾乎肯定伴生有可見損傷，這些可見損傷可用于質(zhì)量管理目的，以排出或者至少調(diào)查出損壞的頭盔。

在一實(shí)施例中，指示器布置為在由檢測(cè)器檢測(cè)的沖擊大于或等于40G且小于50G時(shí)提供指示。外殼取決于它們的用途而可以由不同材料制成。例如，以碳纖維材料制成的外殼可要求具有減小的下限即35G的檢測(cè)范圍。由諸如防火玻璃的其它材料制成的外殼可能在損傷發(fā)生之前能夠耐受更高沖擊，且因此具有40G以上的下限的范圍將更適用于使不引起任何有害損傷的“假陽(yáng)性”沖擊檢測(cè)的數(shù)目最小化。

在一實(shí)施例中，指示器布置為在由檢測(cè)器檢測(cè)的沖擊大于或等于45G且小于50G時(shí)提供指示。其它材料也可用于外殼。例如，塑料材料可能能夠在損傷發(fā)生之前耐受更高沖擊。由于這個(gè)原因，仍較高的下限可用于該指示范圍，諸如高于45G，以減少“假陽(yáng)性”檢測(cè)的數(shù)目。

在一實(shí)施例中，指示器布置為在由檢測(cè)器檢測(cè)的沖擊大于或等于40G且小于或者等于45G時(shí)提供指示?？商娲兀瑢⑸舷迯男∮?0G減少到小于45G可能是需要的。這可能會(huì)特別期望外殼材料對(duì)于45G或以上的沖擊較有可能示出明顯的損傷跡象，且因此指示45G至50G的沖擊將是多余的。

在一實(shí)施例中，指示器布置為在由檢測(cè)器檢測(cè)的沖擊大于或等于35G且小于或者等于45G時(shí)提供指示。這一范圍是上述的擴(kuò)展，其中上限已經(jīng)從小于50G減小至小于45G，但由于展現(xiàn)了較低的耐沖擊性而需要降低下限的材料。

在一實(shí)施例中，指示器布置為當(dāng)由檢測(cè)器檢測(cè)的沖擊大于或等于35G且小于或者等于40G時(shí)提供指示。在這種情況下，對(duì)于不太可能內(nèi)部受損而在材料外部上無(wú)任何明顯的損傷跡象的材料，上限已被進(jìn)一步降低至低于40G

上述所有數(shù)值以最接近的整數(shù)報(bào)出，使得術(shù)語(yǔ)“小于50G”可表示為小于或等于49G，因?yàn)橐愿呔然蚍直媛蕼y(cè)量幾乎沒有附加益處。

檢測(cè)器可以設(shè)置在頭盔的背中線上。背中線是本領(lǐng)域中的術(shù)語(yǔ)，其定義為沿著人的縱分面的脊柱的延伸。證據(jù)表明大多數(shù)的沖擊在頭盔的頂部處經(jīng)受。因此，將檢測(cè)器安裝在背中線上在沖擊情況下將提供沖擊力至檢測(cè)器的充分傳輸。即使從頭盔側(cè)面經(jīng)受的那些沖擊也會(huì)受益于檢測(cè)器被布置在背中線上或附近，因?yàn)橄蛞粋?cè)偏離設(shè)置的檢測(cè)器將會(huì)判定同一側(cè)上的沖擊比相反側(cè)上的等量沖擊更嚴(yán)重。因此，將檢測(cè)器安裝到頭盔一側(cè)上將需要增大數(shù)目的檢測(cè)器，以補(bǔ)償與將檢測(cè)器設(shè)置在背中線上相比在檢測(cè)到的側(cè)面沖擊量級(jí)的不一致。在經(jīng)歷到?jīng)_擊的情況下，頭部很可能大致前后移動(dòng)(即，點(diǎn)頭動(dòng)作)，而不是左右地移動(dòng)。因而，沿著頭盔的背中線的點(diǎn)在沖擊時(shí)會(huì)經(jīng)受到最大的加速度。因此，將檢測(cè)器沿著背中線定位將允許以更大精度檢測(cè)所接收的沖擊量級(jí)。

可替代地，或者另外地，檢測(cè)器可以定位在頭盔的測(cè)試線的下方。“測(cè)試線”是技術(shù)術(shù)語(yǔ)，其為在各種測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中列出的理論邊界線，這些測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是頭盔專用的，甚至是國(guó)家專用的。已知的標(biāo)準(zhǔn)包括Snell M 2005和M 2010標(biāo)準(zhǔn)、DOT標(biāo)準(zhǔn)、Pas 15標(biāo)準(zhǔn)和ECE R22-05標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試線的實(shí)際位置可以在這些測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)之間變化。因此，將該線定義為“測(cè)試線”而非尺寸和幾何位置更為準(zhǔn)確，以適應(yīng)所有類型頭盔。在測(cè)試期間，測(cè)試線作為邊界，在此邊界以上測(cè)試頭盔的結(jié)構(gòu)，例如通過用諸如小錘的敲擊工具擊打外殼的各部分，來(lái)確保它們使用安全。將檢測(cè)器定位在測(cè)試線的下方是有利的，因?yàn)橐宰罴兇獾男问綔y(cè)試頭盔是期望的；即，用以避免在沖擊試驗(yàn)中不必要影響到容納在頭盔中或附接到頭盔的任何其它部件。

在一些實(shí)施例中，檢測(cè)器定位在外殼的邊沿附近。在本實(shí)用新型范圍內(nèi)的一些頭盔可以僅需要依據(jù)不包括測(cè)試線的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)試。例如，建筑工人的安全帽或者施工頭盔不會(huì)根據(jù)測(cè)試線來(lái)測(cè)試。將檢測(cè)器定位在邊沿附近將確保檢測(cè)器不會(huì)對(duì)于頭盔所經(jīng)受的任何沖擊試驗(yàn)的結(jié)果有任何影響。

指示器可以是視覺指示器，其允許用戶易于判定頭盔是否已被損壞。

在一些實(shí)施例中，檢測(cè)器為機(jī)械式檢測(cè)器。機(jī)械式檢測(cè)器的功能性不會(huì)隨時(shí)間而劣化，并且因此用戶能夠保持確信檢測(cè)器在頭盔的壽命上功能完好。其它類型的檢測(cè)器，例如電子檢測(cè)器，例如可能需要來(lái)自電池的電功率，而其電力會(huì)隨時(shí)間而劣化。機(jī)械式檢測(cè)器在頭盔用在潮濕或其它極端條件下時(shí)也不太可能于出現(xiàn)故障。

在一些實(shí)施例中，檢測(cè)器與指示器以膜盒(capsule)的形式一體地形成，膜盒包括以膜片(diaphragm)分開的第一和第二隔室，膜盒包括在使用中沖擊之前存儲(chǔ)在第一隔室中的流體，并且其中膜片布置為不允許流體進(jìn)入第二隔室以提供指示。

因此，檢測(cè)器和指示器可以作為單個(gè)部件提供，因?yàn)樗鼈円惑w地形成為膜盒。與流體隔室結(jié)合的膜片是簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，且允許對(duì)于大到足以必需更換頭盔的沖擊的無(wú)源檢測(cè)。

膜盒可以是細(xì)長(zhǎng)的。細(xì)長(zhǎng)的膜盒允許使用優(yōu)化的材料。例如，均勻的三維形狀的膜盒，諸如球體或者立方體是可能的，但為使得第一和第二隔室對(duì)于沖擊檢測(cè)可見，立方體或者球體將不得不在所有尺寸上按比例放大，以適應(yīng)這樣的縮放。相反，細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)將允許對(duì)膜盒的其它尺寸影響最小的長(zhǎng)度增大。

膜盒可以相對(duì)于外殼相切地安裝。這確保在沖擊時(shí)，膜盒的邊緣不可能穿透頭盔且可能到達(dá)頭部。這對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的膜盒尤為可能。另外的益處在于，相切地安裝細(xì)長(zhǎng)的膜盒允許在外殼和膜盒之間的較大接觸點(diǎn)，以增大沖擊力到膜盒的傳輸，而例如對(duì)于徑向安裝的細(xì)長(zhǎng)膜盒，不會(huì)是這樣的情況。

膜盒可以通過彈性卡子集成在頭盔中。這意味著膜盒可易于裝配到頭盔，且在制造過程中被鎖定就位。彈性卡子和外殼可有利地形成為大致整體結(jié)構(gòu)，例如通過注塑成型實(shí)現(xiàn)。以這種方法，卡扣配合連接器被容易地且以較低成本提供，且另外也不會(huì)如通過緊固件安裝到外殼的連接器那樣易于脫離或者相對(duì)于外殼松動(dòng)。

卡扣配合連接器可以包括彈性偏壓件，以保持外殼和膜盒之間的接觸。彈性偏壓件使得膜盒和外殼之間的任何游隙最小化，這樣的游隙對(duì)于由檢測(cè)器檢測(cè)的沖擊的精確有不利影響。具體地，由膜盒檢測(cè)的G-力的值應(yīng)該是外殼所經(jīng)受沖擊的準(zhǔn)確傳輸，且由此確保指示器在適當(dāng)沖擊時(shí)在構(gòu)造之間的轉(zhuǎn)換。

在一些實(shí)施例中，檢測(cè)器包括磁體，并且指示器包括磁性元件。在這些實(shí)施例中，磁性元件布置為在使用中在沖擊之前由磁體保持，且被允許從磁體離開以提供指示。當(dāng)頭盔經(jīng)受足夠力的沖擊時(shí)，由磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度所產(chǎn)生的吸引力可以被克服，使得磁性元件從磁體移開。磁性元件相對(duì)于磁體的位置允許容易判定頭盔是否可認(rèn)為已損壞。使用磁體意味著檢測(cè)器隨時(shí)間以及在極端條件下的退化是復(fù)原的。

磁性元件的截面可為大致平面，且大致相切于外殼而定向。例如，當(dāng)在足夠猛烈的沖擊下離開磁體時(shí)，大致球形或者立方形的元件更可能穿透頭盔且可能到達(dá)頭部，因?yàn)樗谧銐驀?yán)重的沖擊的情況下從磁體離開。相切于外殼而定向的分段平面元件可被縮放，從而橫截面面積足夠大使得它在沖擊時(shí)不穿透頭盔結(jié)構(gòu)，而其深度足夠小以不會(huì)不利地影響頭盔的設(shè)計(jì)(就美學(xué)和/或安全性而言)。

在一些實(shí)施例中，頭盔包括用于在使用中在沖擊之前固定磁性元件的中心插口，并且包括多個(gè)周向布置的插口。在這些實(shí)施例中，各周向插口布置為將磁性元件固定為與位移方向一致，以提供指示。這有利地意味著不僅在頭盔損壞時(shí)提醒用戶，而且也提供關(guān)于沖擊的可能位置以及很可能損壞的頭盔的可能的具體區(qū)域的一些信息。

檢測(cè)器和指示器可以設(shè)置在外殼內(nèi)部。以這種方法，更難以移除它們。頭盔可以包括通過永久性連接器連接到外殼的襯墊，并且其中檢測(cè)器和指示器定位在外殼和襯墊中間。檢測(cè)器和指示器的這種定位確保了頭盔的防篡改性，因?yàn)闄z測(cè)器和指示器的接近是受限的，除非破壞連接。

外殼可以包括用于在使用中觀看指示器的窗口。這意味著簡(jiǎn)單地通過視覺檢查即可判定頭盔的構(gòu)造，而無(wú)需例如拆卸頭盔。

在一些實(shí)施例中，頭盔包括通過可破壞機(jī)構(gòu)連接到外殼的襯墊，該可破壞機(jī)構(gòu)形成檢測(cè)器且布置為響應(yīng)于沖擊而斷裂，以使襯墊相對(duì)于外殼移位用于提供指示。如上所述，可破壞機(jī)構(gòu)可以是接縫、卡箝布置、粘合劑或者噴射沉積。該可破壞機(jī)構(gòu)明確指示頭盔已經(jīng)涉及沖擊的情況，且不易于可逆。

視覺指示器可以包括在外殼和襯墊中間的標(biāo)記，該標(biāo)記定位為在使用中在沖擊之前隱藏，而由于襯墊相對(duì)于外殼的位移暴露以提供指示。同樣，這意味著可通過檢查簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)關(guān)于頭盔是否損壞的判定。

任何上述公開的頭盔可為運(yùn)動(dòng)頭盔。這些運(yùn)動(dòng)可包括但不限于賽車、馬術(shù)、曲棍球、自行車、滑雪和烤盤足球。

上述實(shí)施例的進(jìn)一步替代將是在沖擊情況下檢測(cè)轉(zhuǎn)矩變動(dòng)的檢測(cè)器。在這樣的示例中，頭盔可以包括聯(lián)接到外殼的兩個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)矩檢測(cè)器。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖僅舉例說明本實(shí)用新型的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中：

圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的頭盔的側(cè)面截面圖；

圖2示出了圖1的頭盔的前視圖；

圖3示出了圖2的頭盔的膜盒，其中具體地，圖3a示出了在使用中在沖擊之前的膜盒，而圖3b示出了提供潛在破壞性沖擊的指示的膜盒；

圖4示出了用于將圖3的膜盒集成在圖1、2中的頭盔中的彈性卡子，其中具體地，圖4a示出了處于中立位置的彈性卡子，而圖4b示出了處于偏轉(zhuǎn)位置的彈性卡子；

圖5示出了頭盔的前視圖，類似于圖2的視圖；

圖6a和6b示出了根據(jù)本實(shí)用新型的另外實(shí)施例的圖2的頭盔的相反側(cè)視圖，其中頭盔包括側(cè)裝的膜盒；

圖7a、7b和7c分別示出了根據(jù)本實(shí)用新型的替代實(shí)施例的頭盔的后視圖、前視圖和側(cè)視圖，該頭盔為封閉面賽車頭盔的形式；

圖8示出了根據(jù)本實(shí)用新型的替代實(shí)施例的頭盔的透視圖，該頭盔為公路自行車頭盔的形式；

圖9示出了在圖6a和6b中示出的替代彈性卡子；

圖10示出了根據(jù)本實(shí)用新型的替代圖2的實(shí)施例的騎行帽形式的頭盔，其中以可破壞機(jī)構(gòu)替代了膜盒，該可破壞機(jī)構(gòu)在圖10a中未受損，而在圖10b中破裂以使得外殼和襯墊中間的視覺指示器可見；

圖11示出了本實(shí)用新型的替代實(shí)施例，其中以磁性裝置替代了膜盒，其中圖11a示出了在沖擊之前的磁性裝置的側(cè)面截面圖，圖11b示出了在沖擊之前的磁性裝置的前視圖，圖11c示出了與磁性裝置的圖11a類似的圖，其在沖擊之后提供指示，并且圖11d示出了與磁性裝置的圖11b類似的圖，其在沖擊之后提供損傷指示。

具體實(shí)施方式

參考圖1，騎行帽形式的頭盔10包括外殼12、襯墊14和遮陽(yáng)帽舌16。當(dāng)然，頭盔10可以包括其它部件，諸如在襯墊14和佩戴者頭部之間的填料或者美學(xué)襯墊，但那些其它部件未示出，因?yàn)樗鼈儠?huì)可能模糊附圖且使之過于復(fù)雜。

外殼12設(shè)計(jì)成防止在沖擊情況下異物刺穿頭盔到達(dá)佩戴者頭部。另外，外殼12用以將其在使用中接收到的沖擊力分配在佩戴者頭部的較寬區(qū)域上。為此目的，外殼12由硬質(zhì)材料制成。特別地，外殼12由塑料材料制成，諸如熱塑性聚合物，例如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)塑料。

襯墊14用以吸收由外殼12接收的沖擊。襯墊14由閉孔擠出的聚苯乙烯泡沫制成。用作襯墊14的適當(dāng)泡沫是泡沫聚苯乙烯(RTM)。襯墊14的外表面順應(yīng)外殼12的內(nèi)表面。在頭盔10的前側(cè)處，在遮陽(yáng)帽舌16以上，通道18形成在襯墊14的前表面中。通道18可以在形成襯墊14時(shí)被切制在襯墊14中，或可以直接模制到襯墊14中。

遮陽(yáng)帽舌16向前延伸并且通過粘合劑連接到外殼12。遮陽(yáng)帽舌16位于頭盔的邊沿20處。

參考圖2，頭盔10還包括位于邊沿20附近在遮陽(yáng)帽舌16上方的窗口22。窗口22由透明的或者半透明的材料制成。窗口22通過粘合劑固定到切制在外殼12中的孔，或替代地，窗口22可以通過任何合適形式、諸如摩擦焊或?qū)щ姾负附拥酵鈿?2。

仍參考圖2，頭盔10還包括膜盒(capsule)24。膜盒24位于外殼12內(nèi)部，且集成到頭盔10的窗口22后方。稍后將更詳細(xì)地描述膜盒24，但仍參考圖2，僅膜盒24的一半通過窗口22可見。這樣的原因在稍后描述膜盒24的檢測(cè)和指示功能時(shí)將變得明顯。

膜盒24的實(shí)際位置與其初看起來(lái)相比更為具體。具體地，膜盒24位于背中線D上。背中線D是技術(shù)術(shù)語(yǔ)，指沿著頭盔10的佩戴者的縱分面延伸的線，并且可想象成佩戴者脊柱的延伸。另外膜盒24定位在測(cè)試線T的下方。測(cè)試線T也是技術(shù)術(shù)語(yǔ)，并且涉及如下的幾何線，頭盔在該幾何線以上經(jīng)受各種測(cè)試，諸如用小錘等等敲擊以測(cè)試任何外圍物體的完整性，諸如保持頭盔系帶(未示出)的接縫或甚至軸銷。測(cè)試線的實(shí)際位置是頭盔類型特定的，且甚至根據(jù)使用頭盔的國(guó)家而改變。例如，PAS標(biāo)準(zhǔn)用以在英國(guó)測(cè)試騎行帽，而Snell標(biāo)準(zhǔn)在美國(guó)用于賽車頭盔。因此，更合適的是將膜盒24的部位限定為在“測(cè)試線”T的下方，而不是按照在頭盔10上的任何特定幾何或者尺寸部位來(lái)限定膜盒24的部位。因此，膜盒24在測(cè)試期間不會(huì)通過用小錘等等敲擊來(lái)測(cè)試，允許頭盔以其純粹的形式被測(cè)試。

參考圖3a，膜盒24是細(xì)長(zhǎng)的圓柱，且由透明或者半透明材料制成。典型地，膜盒24將具有大約3-4mm的直徑。長(zhǎng)度在大約14mm和18mm之間范圍內(nèi)的、或更具體地為大約16mm的膜盒將足以確保作用為視覺指示器的功能(見下文)，而不過多消耗原材料以提供膜盒。膜盒24包括在外圓柱罩殼28內(nèi)的以墨汁或者染料的形式的指示流體26。外罩殼28在一端處為平面的，而在另一端處為凸起的，或更特別地是半球形或拱頂形。罩殼28可以是不易碎的。由于膜盒24僅僅包括機(jī)械部件，可認(rèn)為膜盒24是與視覺指示器一體地形成的機(jī)械式檢測(cè)器。

仍參考圖3a，在膜盒24的內(nèi)部，第一隔室30通過膜片(diaphragm)34從第二隔室32分離開。第一和第二隔室30、32在體積和形狀上是等同的。膜片34由比罩殼28更易碎的材料制成，且布置為在預(yù)定G-力或者閾值或以上時(shí)失效，特別地是破裂。在本實(shí)施例中，預(yù)定G-力大于35G，雖然引述這一值是例示性目的，且該值能夠依據(jù)頭盔10(圖1)的結(jié)構(gòu)組成來(lái)改變。應(yīng)指出，預(yù)定的G-力布置為在沖擊期間由膜盒(圖1)經(jīng)受的G-力。示例性地，48G的沖擊很可能破壞頭盔10，這將要求更換或者至少檢查及維修頭盔10。

參考圖3b，外殼12(圖1)經(jīng)受的沖擊借助于膜盒集成在頭盔10(圖1)中的方式傳輸?shù)侥ず?4，如稍后將進(jìn)一步詳細(xì)描述。但是，總體上，48G的沖擊導(dǎo)致膜片34破碎，且使得染料26從第一隔室30流動(dòng)到第二隔室32。因此，可認(rèn)為膜盒24用于兩個(gè)目的。首先，膜盒24是用于檢測(cè)沖擊的量級(jí)的檢測(cè)器。第二，膜盒24是指示器，用于指示頭盔是否未受損，其中染料26僅在第一隔室30中，或者受損，其中膜片34已經(jīng)破裂，并且染料26在第一和第二隔室30、32兩者中。

返回圖2，第二隔室(僅圖3所示)是通過窗口22可見的唯一隔室。因此，膜盒24作用為視覺指示器，因?yàn)橥ㄟ^窗口22看得見任何染料26(圖3所示的)時(shí)，可以用肉眼判定頭盔10已損壞。

參考圖4a，頭盔包括彈性卡子38。彈性卡子38連接到外殼12。彈性卡子38包括根部40，用以將連接器38連接到外殼12的內(nèi)表面。連接器38另外包括臂42，臂42通過根部40從外殼12懸置。臂42是弓形的，具有順應(yīng)膜盒24(圖3所示的)的罩殼28的外表面的內(nèi)表面。臂42是有回彈力的，且在未受到外力時(shí)朝向中立位置偏壓。凸緣44設(shè)置在臂42的與根部40相對(duì)的端部上。凸緣44是線性的，且在連接器38的中立位置中，凸緣44平行于外殼12的內(nèi)表面。具有恒定寬度的間隙46設(shè)置于凸緣44和外殼12的內(nèi)表面之間，但可理解，凸緣44是傾斜的以便從外殼12背離。這樣做將提供朝向根部40減小的間隙46。

參考圖4b，彈性卡子38示出為在偏轉(zhuǎn)位置。在向偏轉(zhuǎn)位置移動(dòng)中，凸緣44由用戶的手指或者通過將膜盒24(圖3)朝向根部40按壓而背離外殼12移動(dòng)。一旦膜盒24(圖3)已經(jīng)經(jīng)過凸緣44，則臂42由于它的回彈能力而偏壓，且急速回到中立位置，將膜盒24抵靠外殼12的內(nèi)表面固定就位。由于膜盒24(圖3)是細(xì)長(zhǎng)的，膜盒的全長(zhǎng)與外殼接觸，以使外殼和膜盒之間的力傳遞最大化。有益地，膜盒相對(duì)于外殼12相切地安裝，以在外殼12接收沖擊時(shí)不會(huì)穿透襯墊14(圖1)。

臂44的回彈能力用以將膜盒24(圖3)朝向和靠著外殼12偏壓。以這種方法，將使得外殼12和膜盒24之間的任何游隙最小化，并且膜盒不會(huì)不工作。另外，或者甚至作為連接器38的替代，可以將粘合劑施加到外殼12以將膜盒固定就位。

彈性卡子38通過注塑成型與外殼12一起形成，以提供大致整體的結(jié)構(gòu)。

返回圖1，在制造時(shí)外殼12和襯墊14裝配到一起，以便膜盒24(圖3)被接收在襯墊14的通道18中。接著，襯墊14和外殼12被結(jié)合在一起，以便兩者被永久連接。以這種方法，兩者不太可能因足以不可逆地破壞兩個(gè)部件的力或者其它手段而斷開。因此，頭盔10的構(gòu)造提供了固有的防篡改性。

所述固定連接可通過任何的永久性連接器48提供。例如，永久性連接器48可以是粘合劑。永久性連接器48在圖2中顯示為圍繞頭盔10的邊沿20，但粘合劑可以擴(kuò)展到大致整個(gè)頭盔，以將外殼12在頭盔整體上完全地固定到襯墊14。

參考圖1至4，當(dāng)因?yàn)槔缗宕髡叩苟淮魃匣蛘咭驗(yàn)槔珙^盔10從一定高度跌落到地板上而脫離時(shí)，外殼12接收沖擊。沖擊力通過外殼12傳輸?shù)侥ず?4(圖2和3)。

在由此戴上的頭盔接收沖擊的情形中，沖擊的力導(dǎo)致外殼12且因此襯墊14偏轉(zhuǎn)。在短時(shí)間段中，外殼12和襯墊14將可能以波紋狀運(yùn)動(dòng)背離沖擊部位偏轉(zhuǎn)。該波紋狀運(yùn)動(dòng)由于偏轉(zhuǎn)的變化率而可歸類為G-力。實(shí)際的G-力將取決于多個(gè)參數(shù)，包括制成外殼12和襯墊14的材料，及它們各自的質(zhì)量。由于在頭盔10中的頭部的質(zhì)量，戴上頭盔10或者摘去頭盔10也將影響到G-力。

由于外殼12和襯墊14的吸收性能，襯墊14抵靠頭蓋骨的力低于沖擊到外殼12上的力。這減小的力將以與外殼12的情況類似的方式?jīng)_擊頭蓋骨，但由于頭盔已經(jīng)分散了沖擊力，該力將是在較大的面積上沖擊頭蓋骨。具體地，頭蓋骨將具有從沖擊部位發(fā)出的波紋效應(yīng)。但是，頭蓋骨不會(huì)像襯墊14偏轉(zhuǎn)那么多，且此外，頭部的質(zhì)量高于襯墊14的質(zhì)量，由此G-力在頭蓋骨處與在外殼12處相比要高得多，即使頭蓋骨經(jīng)受的力低于襯墊14經(jīng)受的力。然而，即使頭部經(jīng)受的G-力高于戴上的頭盔10經(jīng)受的力，頭部的G-力也將遠(yuǎn)低于在相同的力直接地、即無(wú)頭盔地沖擊頭部情況下頭部的G-力。

如果沖擊小于48G，則膜片34(圖3)將保持未受損，并且將無(wú)染料26通過窗口22(圖2)可見。但是，如果沖擊12大于或等于35G，例如48G，則膜片34將失效并允許染料26流動(dòng)到第二隔室32(圖3b)中，從而通過窗口22(圖2)可見。通過窗口22(圖2)看到染料存在的用戶將知道現(xiàn)在頭盔是損壞的并且將更換頭盔10。

以這種方法對(duì)佩戴者指示頭盔10的可用性比依賴于如可見的頭盔損傷的其它指示器更為可靠，因?yàn)橐恍⑵茐念^盔的沖擊可能不會(huì)留下可見的損傷，并且相反地，損傷可見的頭盔10可能不一定結(jié)構(gòu)上受損，并且仍是使用安全的。另外，也能夠更可靠地檢測(cè)到戴上的沖擊。例如，用戶正在佩戴頭盔時(shí)的沖擊可能或者不可能引起生理影響，例如腦震蕩。不需要使用這些物理影響作為更換頭盔的指示器，因?yàn)橹甘酒鲗⒚鞔_地建議沖擊是否足以更換頭盔或者其對(duì)于進(jìn)一步使用是否為安全的。鑒于此，應(yīng)指出，本實(shí)用新型不用于評(píng)估這些生理影響為腦震蕩，因?yàn)闆_擊的閾值并不指示頭部經(jīng)受的相應(yīng)沖擊。在任何情況下，可能的是，閾值對(duì)應(yīng)于頭部經(jīng)受的沖擊，該沖擊遠(yuǎn)低于引起震蕩性影響所需的沖擊。

鑒于此，實(shí)際的轉(zhuǎn)換閾值不必局限于35，其中高于該實(shí)際的轉(zhuǎn)換閾值時(shí)，檢測(cè)器從未受損狀態(tài)轉(zhuǎn)換到損壞狀態(tài)。這是因?yàn)橥鈿た梢杂烧宫F(xiàn)不同吸收沖擊特性的不同材料制成。但是，檢測(cè)上限不必是大于50G的任何情況，或者另外地，應(yīng)小于50G。對(duì)于以一些方式強(qiáng)化的大多數(shù)外殼，可接受的指示范圍被認(rèn)為是大于或等于45G且小于50G。但是，45G的該下限能夠減小以適應(yīng)低品級(jí)的頭盔，該低品級(jí)的頭盔可能響應(yīng)于小于45G的沖擊而損壞。以這種方法，指示范圍可以大于或等于40G且小于50G。但是，不建議將轉(zhuǎn)換閾值或者指示范圍的下限降低至35G或者更低，因?yàn)榇蠖鄶?shù)頭盔能夠在這一水平的沖擊下幸存，否則在諸如20或者25G的低幅值沖擊時(shí)，會(huì)不必要地指示應(yīng)更換頭盔。這是重要的，因?yàn)轭^盔將因摘下時(shí)被跌落而經(jīng)受相對(duì)高頻率的這種低幅值沖擊。為此，大約35G的下限被認(rèn)為是對(duì)于所有構(gòu)造和能量吸收等級(jí)的頭盔的最低容許極限。

取決于頭盔的材料和構(gòu)造，其它的“指示范圍”被認(rèn)為是同樣重要的。例如，對(duì)于具有較低耐沖擊性并且易于在45G和49G之間顯示明顯的損傷跡象的材料，指示范圍大于或等于35G且小于45G。在一些示例中，指示范圍大于或等于35G且小于或者等于40G?；蛘呖商娲兀梢圆捎么笥诨虻扔?0G且小于或者等于45G的指示范圍，以涵蓋在40G或者低于40G的沖擊下不太可能受損的材料，但將上限減小至小于或等于45G，以便降低任何“假陽(yáng)性”指示的風(fēng)險(xiǎn)。

將理解，膜盒不必在50G或以上停止指示沖擊，因?yàn)檫@些高級(jí)別的沖擊將導(dǎo)致對(duì)頭盔的破壞。然而，指示這些高級(jí)別的沖擊(50G或以上的沖擊)是多余的，因此那些沖擊將可能伴生有可見損傷，這些可見損傷本身就指示了頭盔是損壞的。以這種方法，指示范圍即是用以指示至少在前述的任何范圍內(nèi)的沖擊。也就是說，能夠想象如下的替代實(shí)施例，該替代實(shí)施例可以構(gòu)造成專有地檢測(cè)在大于或等于35G且小于50G的范圍內(nèi)的沖擊。例如，加速計(jì)形式的檢測(cè)器和包括發(fā)光二極管(LED)和布置為監(jiān)測(cè)加速計(jì)的輸出并照明LED的指示器僅用于大于或等于35G且小于50G的沖擊，而不用于例如50G或者更大的沖擊。.

為校準(zhǔn)膜盒24(圖3)以在未受損狀態(tài)和損壞狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，能夠通過改變圖示相應(yīng)的材料和/或厚度來(lái)校準(zhǔn)。

在本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中，膜盒24可以位于不同于圖2所示的位置處。例如，參考圖5，膜盒24可位于頭盔10的后部，同樣是沿著背中線D并且在測(cè)試線T的下方(未示出，但等同于圖2)。后部安裝的膜盒24的安裝方式與圖2中膜盒的相同。實(shí)際上，頭盔10可以具有后部安裝膜盒24(圖5)和前部安裝膜盒24(圖2)兩者，或者可僅具有安裝在頭盔10的后部或在頭盔10的前部處的單個(gè)膜盒。

在本實(shí)用新型的另外實(shí)施例中，膜盒24可以位于離開背中線D，例如如圖6a和6b中所示的側(cè)裝方式。側(cè)裝的膜盒24對(duì)于在頭盔10的側(cè)面接收到的沖擊將更為準(zhǔn)確。然而，在這樣情形中有利的是在右側(cè)和左側(cè)均包括膜盒24，因?yàn)樵谧髠?cè)沖擊具有與右側(cè)沖擊同樣大小的情況下，右側(cè)膜盒24將判定右側(cè)沖擊的大小高于左側(cè)沖擊。無(wú)論如何，由于以上所列原因，仍是側(cè)裝膜盒24位于測(cè)試線以下的情況。

參考圖7a至7c，頭盔的替代實(shí)施例可以是封閉面頭盔110，例如機(jī)車運(yùn)動(dòng)頭盔的形式。再次，頭盔110包括圖1至6中頭盔10的全部特征，不同在于用護(hù)目面罩116代替了遮陽(yáng)帽舌16，用于在以高速行駛時(shí)保護(hù)佩戴者的眼睛免受異物沖擊。護(hù)目面罩116通過樞軸117連接至外殼112。樞軸117為銷的形式。圖7a的頭盔具有安裝在后部的膜盒。圖7b中的頭盔110具有安裝在前部的膜盒，并且圖7c中所示的頭盔110具有安裝在側(cè)部的膜盒。膜盒隱藏在半透明的窗口122的后面以表示未受損構(gòu)造，但將理解，如果頭盔處于受損構(gòu)造，則染料將可見。

參考圖8，頭盔210為公路自行車頭盔210的形式。頭盔210包括外殼212和襯墊214。外殼212是薄殼，并且更多出于美學(xué)目的而不是防止異物穿透襯墊214的目的來(lái)提供，但沖擊力的分配度將通過薄殼212實(shí)現(xiàn)。再次，外殼212通過永久性連接器248或更具體地通過粘合劑連接至襯墊214。頭盔210中切制有冷卻通風(fēng)孔215，以防止佩戴者過熱。

參考圖9，襯墊214包括通道218。然而，這一次，膜盒(未示出)通過從通道218形成的彈性卡子230集成到頭盔。彈性卡子230包括對(duì)置的彈性臂242a、242b。彈性臂242a、242b顯示為處在中立位置。當(dāng)插入膜盒時(shí)，彈性臂242a、242b布置為偏轉(zhuǎn)到偏轉(zhuǎn)位置，或在圖9上的向下方向偏轉(zhuǎn)。在膜盒已經(jīng)通過彈性臂242a、242b之后，它們回到中立位置。彈性臂朝向通道218漸縮，從而插入膜盒比移除膜盒更容易。臂242a、242b的后側(cè)是水平的，以抵靠膜盒的罩殼支承，并快速地相對(duì)于襯墊214保持其位置。以這種方法，膜盒和襯墊214之間的任何游隙將最小化。另外，可以施加粘合劑以將膜盒固定就位。可替代地或者除臂242a、242b之外，通道218可以定尺寸為與膜盒過盈配合，以將膜盒保持就位且與襯墊214相接觸。通道218示出為具有垂直底部，但能夠想象提供凹形底部以順應(yīng)罩殼的形狀。當(dāng)然，在其它的頭盔實(shí)施例中以這種方法在襯墊214中設(shè)置彈性卡子230也是可能的。

參考圖10a和10b，提供了同樣為騎行帽形式的頭盔310的另外實(shí)施例。除窗口22、彈性卡子30和膜盒24之外，騎行帽310的構(gòu)造與圖1、2中的相同。相反，檢測(cè)器在功能上由圍繞邊沿320延伸的膠層形式的可破壞機(jī)構(gòu)360提供。另外，在帽子310的頂部處的外殼312和襯墊314之間存在間隙。襯墊314和外殼312之間的間隙大于圖1中所示的間隙。標(biāo)記362被施加到外殼312的內(nèi)表面。標(biāo)記362是顏色標(biāo)記，例如是位于邊沿320附近的紅條紋。

使用中，可破壞機(jī)構(gòu)360布置為響應(yīng)于在指示范圍內(nèi)的沖擊而損壞。在這種情況下，襯墊314相對(duì)于外殼312移位并且向上移動(dòng)到外殼中，以封閉在襯墊314和外殼312之間的空間。以這種方法，先前被襯墊314隱藏的標(biāo)記362現(xiàn)在暴露且可見，用于指示頭盔310處于受損構(gòu)造中。

參考圖11a至11d，還提供了本實(shí)用新型的另外實(shí)施例，其中膜盒24(圖3)在圖2的頭盔中由磁性裝置70代替。

磁性裝置70可以聯(lián)接到頭盔10(圖2)的外殼12，以便檢測(cè)外殼12經(jīng)歷的沖擊。在本實(shí)施例中，檢測(cè)器為磁體72的形式，并且指示器為磁性元件74的形式。磁性裝置70包括分段平面的圓形中心插口76，該中心插口76由分段平面的圓形外唇78包圍，其中插口76和唇部78的面大致平行(如在圖11a和11c中所見)。中心插口76定位為鄰近磁體72。在中心插口76和唇部78之間在高度上經(jīng)由中間部分或壁80存在臺(tái)階變化。具體地，插口76和中間部分80以鈍角接合，而中間部分80和唇部78也以鈍角接合。

磁性元件70為由含鐵材料制成的盤的形式，以便在位于中心插口76中時(shí)被吸引到磁體72。具體地，磁性元件70由軟鋼制成。磁性元件70被以顏料例如紅漆著色，以增強(qiáng)其可見性。

磁性元件70相對(duì)于磁體72的位置指示未受損構(gòu)造或者受損構(gòu)造，如將在下面更詳細(xì)地描述。

磁性裝置74另外包括多個(gè)圓形的周向布置的邊緣插口82，這些邊緣插口82在角度上彼此等距地分離開以包圍中心插口76。在本實(shí)施例中，存在彼此以45°分離開的八個(gè)邊緣插口82。但是，依據(jù)磁性元件70的大小和/或從中心插口76至各邊緣插口82的距離，可使用任意數(shù)目的插口，并且各邊緣插口82之間的分離角度相應(yīng)地變化。

圖11a和11b分別示出了處于未受損構(gòu)造的指示器或者磁性元件70的側(cè)視圖和俯視圖。這一構(gòu)造的特征在于，磁性元件70由磁體72保持在中心插口76。

圖11c和11d示出了處于受損構(gòu)造中的指示器或者磁性元件70的側(cè)視圖和底視圖。這一構(gòu)造的特征在于，磁性元件70定位在周向插口或者邊緣插口82中的一個(gè)中。具體地，各周向插口82布置為將處于受損構(gòu)造的磁性元件70固定成與位移方向一致。從下方看，如在圖11d中所示，磁性裝置74包括八個(gè)透明或者半透明的窗口84，各窗口84對(duì)應(yīng)于并且鄰近于邊緣插口82中的一個(gè)。窗口是箭頭狀的，直接背離中心插口76。如在圖11d中所示，當(dāng)磁性元件70設(shè)置在邊緣插口82中的一個(gè)中時(shí)，通過相應(yīng)的窗口84可從磁性裝置74的下方看到磁性元件70。

磁性裝置74，并且具體地，磁性元件70在被集成在頭盔10(圖2)中時(shí)大致相切于外殼12而定向。磁性元件70布置為由磁體72保持，用于未受損構(gòu)造的沖擊指示，且允許離開磁體72，用于受損構(gòu)造的沖擊指示。

當(dāng)頭盔10(圖2)經(jīng)歷在指示范圍的那些邊界或更高的沖擊時(shí)，沖擊產(chǎn)生的力足以克服磁體72的磁場(chǎng)強(qiáng)度。在這種情況下，從圖11a和11b中繪出的起動(dòng)位置開始，磁性元件70在橫向上移動(dòng)并且完全地越過壁80和唇部78，并且“跌落”入邊緣插口82中的一個(gè)中且固定在該一個(gè)邊緣插口82中，如圖11c和11d所示。支承元件70依賴的邊緣插口82指示頭盔10(圖2)經(jīng)受的沖擊的方向，因此這一實(shí)施例具有添加的特征，即對(duì)用戶提供額外的沖擊信息，具體地，關(guān)于頭盔10上接收到?jīng)_擊的位置的信息。當(dāng)處于邊緣插口82中的一個(gè)中時(shí)，唇部78部分地突出邊緣插口82和元件70。在圖11c中能夠看到，這意味著磁性元件70被控制在邊緣插口82中，而不能容易地返回到中心插口76。

上述實(shí)施例決非限制性地，而是示例性地以各種方式實(shí)施本實(shí)用新型。原則上，本實(shí)用新型能夠擴(kuò)展至所有類型的頭盔，不管是運(yùn)動(dòng)頭盔或者諸如職業(yè)頭盔(例如，建筑工人的帽子)的類型的頭盔。關(guān)于建筑工人帽子的情況，檢測(cè)器和指示器的操作相同，但應(yīng)指出，將僅有外殼而無(wú)襯墊，因?yàn)橐r墊被索帶替代了。在這些情況中，用于執(zhí)行本實(shí)用新型的上述教導(dǎo)應(yīng)相應(yīng)地修改。例如，測(cè)試線應(yīng)根據(jù)用于該類型頭盔的適當(dāng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)或者使用該頭盔的國(guó)家而修改。對(duì)于那些頭盔，諸如不根據(jù)所謂測(cè)試線進(jìn)行測(cè)試的建筑工人帽子，檢測(cè)器和指示器應(yīng)集成在頭盔中的邊沿附近。