防护头盔

摘要

一种防护头盔，该防护头盔包括外壳和安装在外壳内的可控制的空气耗散(CAD)组件。CAD组件包括可释放地安装至外壳的内壳衬里、布置在内壳衬里的外表面和外壳的内表面之间的初级波纹管单元，以及布置在内壳衬里的内表面和该防护头盔的佩戴者的头部之间的次级波纹管单元。

权利要求

1.一种用于佩戴在人的头上的防护头盔，所述防护头盔包括：

刚性外壳，所述刚性外壳限定内室；以及

可控制的空气耗散(CAD)组件，所述可控制的空气耗散(CAD)组件可拆卸地安装在所述外壳的所述内室中，所述CAD组件包括初级波纹管单元、次级波纹管单元和布置在所述初级和次级波纹管单元之间的内壳衬里，所述初级波纹管单元安装至所述内壳衬里的外表面并且包括多个初级波纹管室，所述多个初级波纹管室的每个初级波纹管室均通过初级空气通道与至少一个其他的初级波纹管室互相连接，以促进在相邻的初级波纹管室之间的空气传递，所述次级波纹管单元安装至所述内壳衬里的内表面并且包括多个次级波纹管室，所述多个次级波纹管室的每个次级波纹管室均通过次级空气通道与至少一个其他的次级波纹管室互相连接，以促进在相邻的次级波纹管室之间的空气传递，所述内壳衬里包括多个空气传递孔，所述多个空气传递孔被设置成促进在对应对的初级波纹管室和次级波纹管室之间的空气传递。

2.根据权利要求1所述的防护头盔，其中，所述初级波纹管单元包括初级基部、多个一级垫部段以及多个管状第一桥部段，所述初级基部安装至所述内壳衬里的所述外表面，所述多个一级垫部段从所述初级基部朝向所述外壳的内表面延伸并且限定多个一级垫部段中的所述初级波纹管室，所述多个管状第一桥部段使相邻的第一垫部段互相连接并且限定所述初级空气通道。

3.根据权利要求2所述的防护头盔，其中，所述一级垫部段中的每个一级垫部段均包括初级充气孔，以允许大气空气与所述多个初级波纹管室中的对应的一个初级波纹管室相连通。

4.根据权利要求3所述的防护头盔，其中，所述次级波纹管单元包括次级基部、多个二级垫部段以及多个管状第二桥部段，所述次级基部安装至所述内壳衬里的所述内表面，所述多个二级垫部段从所述次级基部朝向所述头盔佩戴者的头部延伸并且限定多个二级垫部段中的所述次级波纹管室，所述多个管状第二桥部段使相邻的第二垫部段互相连接并且限定所述次级空气通道。

5.根据权利要求4所述的防护头盔，其中，所述二级垫部段中的每个二级垫部段均包括次级充气孔，以允许大气空气与所述多个次级波纹管室中的对应的一个次级波纹管室相连通。

6.根据权利要求5所述的防护头盔，其中，所述初级波纹管单元的所述初级基部相对于所述内壳衬里的所述外表面是密封的，以促进相邻的初级波纹管室之间的、响应于由于施加至所述外壳的冲击力而导致的一个或更多个一级垫部段的压缩的空气传递。

7.根据权利要求6所述的防护头盔，其中，所述次级波纹管单元的所述次级基部相对于所述内壳衬里的所述内表面是密封的，以促进相邻的次级波纹管室之间的、响应于由于所述头盔佩戴者的头部的冲击而导致的一个或更多个二级垫部段的压缩的空气传递。

8.根据权利要求1所述的防护头盔，其中，所述初级波纹管室和所述次级波纹管室以镜像设置的方式进行构造，使得每个初级波纹管室均与类似构造的次级波纹管室经由延伸穿过所述内壳衬里的所述空气传递孔流体连通。

9.根据权利要求1所述的防护头盔，其中，所述内壳衬里包括前安装凸缘和后安装凸缘，用于将所述CAD组件可释放地安装至所述外壳。

10.根据权利要求1所述的防护头盔，其中，初级挡板突出部形成于所述初级波纹管室的内侧，以在相邻的初级波纹管室之间的空气传递活动过程中促进所述初级波纹管室中的定向流动。

11.根据权利要求1所述的防护头盔，其中，所述多个初级波纹管室被构造成限定至少一个初级顶部波纹管室、至少一个初级前部波纹管室、至少一个初级后部波纹管室、多个初级侧部波纹管室和一对初级耳部波纹管室。

12.根据权利要求11所述的防护头盔，其中，所述初级顶部波纹管室与所述初级波纹管单元的一级顶垫部段相关联，所述初级波纹管单元的所述一级顶垫部段与所述外壳的顶部区域大致对准，其中，所述初级前部波纹管室与一级前垫部段相关联，所述一级前垫部段与所述外壳的前部区域大致对准，其中，所述初级后部波纹管室与一级后垫部段相关联，所述一级后垫部段与所述外壳的后部区域大致对准，其中，所述多个初级侧部波纹管室与多个一级侧垫部段相关联，所述多个一级侧垫部段大致布置在所述一级顶垫部段的下面并且位于所述一级前垫部段和所述一级后垫部段之间，以及其中，所述一对初级耳部波纹管室与一对一级耳垫部段相关联，所述一对一级耳垫部段与所述外壳的耳部区域大致对准。

13.根据权利要求12所述的防护头盔，其中，所述多个次级波纹管室被构造成限定至少一个二级顶部波纹管室、至少一个二级前部波纹管室、至少一个二级后部波纹管室、多个二级侧部波纹管室和一对二级耳部波纹管室。

14.根据权利要求13所述的防护头盔，其中，所述次级顶部波纹管室与所述次级波纹管单元的二级顶垫部段相关联，所述次级波纹管单元的所述二级顶垫部段与人的头部的顶部区域大致对准，其中，所述次级前部波纹管室与二级前垫部段相关联，所述二级前垫部段与所述人的头部的前部区域大致对准，其中，所述次级后部波纹管室与二级后垫部段相关联，所述二级后垫部段与所述人的头部的后部区域大致对准，其中，所述多个次级侧部波纹管室与多个二级侧垫部段相关联，所述多个二级侧垫部段大致布置在所述二级顶垫部段的下面并且位于所述二级前垫部段和所述二级后垫部段之间，以及其中，所述的一对次级耳部波纹管室与一对二级耳垫部段相关联，所述一对二级耳垫部段与所述人的头部的耳部区域大致对准。

15.根据权利要求11所述的防护头盔，其中，第一个初级空气通道将所述初级顶部波纹管室与所述初级前部波纹管室互相连接，其中，第二个初级空气通道将所述初级顶部波纹管室与所述初级后部波纹管室互相连接，其中，第三个空气通道将所述初级前部波纹管室与初级侧部波纹管室互相连接，以及其中，第四个空气通道将所述初级后部波纹管室与所述初级侧部波纹管室中的另一个互相连接。

说明书

防护头盔

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求于2012年12月20日提交的序列号为No.13/721,186的美国实用新型申请和于2012年1月6日提交的序列号为No.61/631,549的美国临时申请的优先权和权益，该申请的全部内容通过参引的方式并入本文。

技术领域

[0003] 本发明总体上涉及一种防护头盔，以及更具体而言涉及一种包括外壳和能够安装在外壳中的可控制的空气耗散组件的防护头盔。

背景技术

[0004] 本节提供涉及本发明的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。

[0005] 除了军事义务之外，防护头盔被用在各种体育和竞赛活动中，以协助保护佩戴者的头部免受冲击伤。这种防护头盔最常用在体育活动中，例如但不限于诸如橄榄球、曲棍球、长曲棍球、自行车和棒球。同样地，防护头盔也用在路面和越野赛活动中，例如但不限于诸如赛车和开轮式赛车、飙车、摩托车赛、摩托车越野赛、卡丁车赛车。

[0006] 防护头盔的主要功能是保护佩戴者的头部免受与高冲击力有关的损伤，在上述体育和竞赛活动的过程中可能会遭受到高冲击力。传统的防护头盔由刚性外壳和布置在外壳与佩戴者的头部之间的冲击阻尼或缓冲组件组成。许多已知的阻尼组件利用可压缩材料吸收和耗散冲击力。通常，这样的可压缩材料包括加压空气、粘性凝胶状介质、泡沫或它们的组合。

[0007] 虽然这种传统的防护头盔的表现对于它们的所希望的目的而言是令人满意的，但是近年来关于头部冲击可能对运动员、特别是对橄榄球和曲棍球运动员产生的长期不利影响已经导致对于改进的冲击阻尼技术的持续发展的需求。因此，在本领域中公认的需求是设计和发展替代性的技术，从而改善给予那些防护头盔佩戴者的保护。

发明内容

[0008] 本节提供了本公开的大致的概述，而不是对其全部范围或其所有特征的全面公开。

[0009] 根据本公开的一个方面，公开了一种防护头盔，该防护头盔引入能量耗散系统，用于耗散与施加到防护头盔上的冲击力有关的能量，并且包含独特而不明显的双级空气耗散技术。

[0010] 根据本公开的有关方面，防护头盔包括外壳和安装在外壳内的可控的空气耗散(“CAD”)组件，并且该可控的空气耗散(“CAD”)组件利用的是双级空气耗散技术。

[0011] 根据这些和其他方面、特征和目的，本公开涉及一种具有CAD组件的防护头盔，该CAD组件可拆卸地安装在外壳的内部腔体中。CAD组件包括初级的或外部的波纹管单元、次级的或内部的波纹管单元，以及布置在初级波纹管单元和次级波纹管单元之间的内壳衬里。初级波纹管单元以气密密封的方式固定至内壳衬里的外表面。初级波纹管单元包括通过初级空气桥通道相互连接的多个初级波纹管室，以促进相邻的初级波纹管室之间的空气的传递。多个初级波纹管室限定在内壳衬里的外表面和一系列互相连接的一级充气垫部段之间。该一级充气垫部段适于接合外壳的内表面。初级充气孔延伸穿过一级垫部段的每个，以允许大气空气与对应的初级波纹管室流体连通。次级波纹管单元以气密密封的方式固定至内壳衬里的内表面。次级波纹管单元包括多个次级波纹管室，该次级波纹管室通过次级空气桥通道互相连接，以促进相邻的次级波纹管室之间的空气的传递。次级波纹管室限定在内壳衬里的内表面和一系列互相连接的二级充气垫部段之间。二级垫部段适于接合该防护头盔佩戴者的头部。次级充气孔延伸穿过二级垫部段的每个，以允许大气空气与对应的次级波纹管室流体连通。空气传递孔延伸穿过内壳衬里，从而促进对应的一对初级波纹管室和次级波纹管室之间的空气的传递。

[0012] 根据CAD组件的一个示例性实施例，与初级波纹管单元和次级波纹管单元相关联的初级波纹管室和次级波纹管室以基本上镜像布置的方式构造，使得每个初级波纹管室均与类似构造的次级波纹管室通过空气传递孔流体连通，该空气传递孔穿过内壳衬里形成。

[0013] 根据CAD组件的另一个示例性实施例，内壳衬里包括前安装凸缘和后安装凸缘，用于将CAD组件可释放地安装至防护头盔的外壳。此外，挡板突出部形成在初级波纹管室和次级波纹管室内，以在如下过程中促进空气在其中的定向流动，即，在由于响应传递到防护头盔的外壳上的冲击力的一级垫部段和/或二级垫部段的弹性偏斜所引起的空气传递活动的过程中。

[0014] 根据CAD系统的另一个示例性实施例，初级波纹管单元包括多个相互连接的初级波纹管室，该多个相互连接的初级波纹管室被构造和设置成限定至少一个初级顶部波纹管室、至少一个初级前部波纹管室、至少一个初级后部波纹管室、多个初级侧部波纹管室和一对初级耳部波纹管室。该至少一个初级顶部波纹管室限定与外壳的顶部区域大致对准的一级顶垫部段。该至少一个初级前部波纹管室限定与外壳的前部区域大致对准的一级前垫部段。该至少一个初级后部波纹管室限定与外壳的后部区域大致对准的一级后垫部段。多个初级侧部波纹管室限定多个一级侧垫部段，该多个一级侧垫部段布置在一级顶垫的下面并且在一级前垫部段和一级后垫部段之间，并且与外壳的侧面区域大致对准。最后，一对初级耳部波纹管室限定一对一级耳垫部段，该一对一级耳垫部段布置在一级侧垫部段的下面并且与外壳的耳部/下颌区域大致对准。

[0015] 根据CAD组件的相关的示例性实施例，次级波纹管单元包括多个相互连接的次级波纹管室，该多个相互连接的次级波纹管室被构造和设置成限定至少一个次级顶部波纹管室、至少一个次级前部波纹管室、至少一个次级后部波纹管室、多个次级侧部波纹管室和一对次级耳部波纹管室。该至少一个次级顶部波纹管室限定与头盔佩戴者的头部的顶部区域大致对准的二级顶垫部段。该至少一个次级前部波纹管室限定与头盔佩戴者的头部的前面区域大致对准的二级前垫部段。该至少一个次级后部波纹管室限定与头盔佩戴者的头部的后面区域大致对准的二级后垫部段。多个次级侧部波纹管室限定多个二级侧垫部段，该多个二级侧垫部段布置在二级顶垫部段的下面并且在二级前垫部段和二级后垫部段之间，并且与头盔佩戴者的头部的侧面区域大致对准。最后，一对次级耳部波纹管室限定一对二级耳垫部段，该一对二级耳垫部段布置在二级侧垫部段的下面并且与头盔佩戴者的头部的耳部/下颌区域大致对准。

[0016] 根据CAD组件的还有另一个相关实施例，与初级波纹管单元相关联的一级垫部段从内壳衬里的外表面向外延伸，而与次级波纹管单元相关联的二级垫部段从内壳衬里的内表面向内延伸。延伸穿过内壳衬里的空气传递孔促进空气在与对应的一级垫部段和二级垫部段相关联的对准的波纹管室组之间的传递。

[0017] 根据CAD组件的还有另一个示例性实施例，一级垫部段提供空气的初始缓冲，并且通过使冲击力延迟传递到防护头盔的佩戴者的头部而起到对施加到外壳的冲击力的阻尼的作用。具体来说，受到冲击后，一级垫部段的塌陷会起作用以强制性地传递在互相连接的初级波纹管室之间的空气，以便分散冲击力以及耗散从外壳传递至初级波纹管单元的冲击力的量级。此外，空气被强制性地传递通过空气传递孔进入到相应的二级垫部段的次级波纹管室中。与佩戴者的头部相接合后，二级垫部段的随后的塌陷会作用以强制性地传递在互相连接的次级波纹管室之间的空气。然后，空气从次级波纹管室传递通过充气孔并且返回到初级波纹管室中，从而对相互连接的多对初级波纹管室和次级波纹管室进行持续的充填和再充填，以便分散防护头盔的周围和外部的冲击力。

[0018] 通过本文中的描述，其他的应用范围将会变得明显。在该概述中的描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，而非旨在限制本公开的范围。

附图说明

[0019] 本文所描述的附图仅是为了对所选实施例进行说明，而不是用于所有可能的实施例，并且非旨在限制本公开的范围。

[0020] 图1是根据本公开的教导而配置以及构造的包括刚性外壳和附接至外壳内的可控的空气耗散(“CAD”)组件的防护头盔的等轴测视图；

[0021] 图2是在图1中示出的防护头盔的截面图，并且该图示出了用于在刚性外壳内可拆卸地附接CAD组件的安装结构；

[0022] 图3是从防护头盔的外壳拆卸出来的CAD组件的等轴测视图，并且示出该CAD组件包括初级波纹管单元、次级波纹管单元和布置在初级波纹管单元与次级波纹管单元之间的内壳衬里；

[0023] 图4是CAD组件的正面等轴测视图，其中，为了更加清晰而移除了与内壳衬里相关联的安装结构的部分；

[0024] 图5是大致沿着图4的线A-A截取的截面图；

[0025] 除了为了更清晰示出关于CAD组件的各种特征的目的而已经移除了次级波纹管单元，图6大致类似于图4；

[0026] 图7是图6中示出的CAD组件的侧等轴测视图；

[0027] 图8是图6和图7中示出的CAD组件的后等轴测视图；

[0028] 图9是图6至图8中示出的CAD组件的上等轴测视图；

[0029] 图10A和10B是与本公开的CAD组件相关联的初级波纹管单元的垂直截面图；

[0030] 图11A和11B是与本公开的CAD组件相关联的内壳衬里的视图；

[0031] 图12是与本公开的CAD组件相关联的次级波纹管单元的等轴测视图；

[0032] 图13是了更清晰地进行说明而以虚线示出的安装在内壳衬里中的次级波纹管单元的侧等轴测视图；

[0033] 图14是图13中示出的次级波纹管单元和内壳衬里的后等轴测视图；

[0034] 图15是通过次级波纹管单元的一部分截取的截面图；

[0035] 图16是通过CAD组件的一部分截取的截面图；以及

[0036] 图17A和17B图解地示出了响应旋转加速状况的CAD组件的动作。

具体实施方式

[0037] 现在将参照附图对示例性实施例进行更充分地描述。然而，仅提供了示例性实施例，以使得本公开能够全面地且充分地向本领域的技术人员传达本公开的范围。出于这个目的，提出了大量具体细节——例如具体的部件、装置和方法——以提供对本公开的实施例的全面理解。对于本领域的技术人员将是明显的是，不是必须采用这些具体细节，示例性实施例可以以许多不同的形式体现，并且不应当被理解为限制本公开的范围。在一些示例性实施例中，众所周知的过程、众所周知的装置结构和众所周知的技术均不作详细描述。

[0038] 本文中所使用的术语仅出于描述特定示例性实施例的目的而非旨在限制。如本文中所使用的，除非上下文另外清楚地表示，否则单数形式“一(a)”、“一个(an)”以及“该(the)”可以旨在也包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“包括有”、以及“具有”是开放性的并且因此指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或增加。

[0039] 当元件或层被称为在另一元件或层“上”、“接合至”另一元件或层、“连接至”另一元件或层或“联接至”另一元件或层时，元件或层可以直接在另一元件或层上、直接接合至另一元件或层、连接至另一元件或层或联接至另一元件或层，或者可以存在介于中间的元件或层。相反地，当元件被称为“直接在另一元件或层上”、“直接接合至”另一元件或层、“直接连接至”另一元件或层或“直接联接至”另一元件或层时，可以不存在介于中间的元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语应当以类似的方式解释(例如，“位于……之间”与“直接位于……之间”相比，“相邻”与“直接相邻”相比等)。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项中的一个或更多个所列项的任一组合和所有组合。

[0040] 尽管术语的第一、第二、第三等可在本文中用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部段，但是这些元件、部件、区域、层和/或部段应限于这些术语。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层和/或部分区别于另一区域、层或部分中。除非上下文清楚地表示，否则在本文使用诸如“第一”、“第二”和其他数字术语时并不意味着次序或顺序。因此，在不脱离该示例性实施例的教导的情况下，下文所讨论的第一元件、部件、区域、层或部段可以被称为第二元件、部件、区域、层或部段。

[0041] 为了便于描述，可以在本文中使用空间相对性术语，例如“内”、“外”、“在……下方”、“在……下面”、“下部”、“在……上方”、“上部”等来描述如图中所示的一个元件或特征与另一(多个)元件或特征的关系。空间相对性术语可以旨在包括使用或运行中的装置的除图中所描绘的定向之外的不同定向。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为在其他元件或特征的“下面”或“之下”的元件随后将被定向在其他元件或特征的“上方”。因此，示例术语“在…下面”可以包括上和下两个定向。该装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其它定向处)并且本文中所使用的空间相对性描述语应作相应解释。

[0042] 本公开大体上涉及一种引入新颖的和不显而易见的空气传递与计量技术——下文中简称为“双级空气耗散技术”——的防护头盔，以用于在施加到头盔外壳上的冲击载荷传递到头盔佩戴者的头部之前吸收和/或转移该冲击载荷。虽然在附图中示出了具体类型的防护头盔，特别是一种橄榄球头盔，但是本领域的那些技术人员将会理解和领会的是本公开的双级空气耗散技术可以容易地引入到被佩戴者用来提供头部保护的任意其他类型的防护头盔中。出于这个目的，可以预见的是，本公开的教导适于用于其他活动的防护头盔中，这些活动包括但不限于棒球、曲棍球、长曲棍球、自行车、赛车(即，路面和越野)、越野摩托车和摩托车，还能够用于军事应用中。

[0043] 首先参照图1，所示的根据本公开的教导所构造的防护头盔10大体上包括外壳12和可控的空气耗散组件，该可控的空气耗散组件在下文中称作CAD组件14。外壳12是通常用作橄榄球头盔的类型的其他方式的传统头盔构型，并且被示为包括耳孔16和多个排气孔18。本领域的技术人员将会认识到面罩(未图示)可以以已知的方式固定至外壳12的开放的前部。此外，外壳12可以包括搭扣(snap)(未图示)以有助于下颏带(chin strap)附接至外壳12上。虽然没有具体限制于此，但是外壳可以由适当的刚性材料制成，诸如聚碳酸酯或ABS。如将会详细描述地，CAD组件14可拆卸地固定在外壳12的内腔中，接近外壳12的内壁表面20。

[0044] 现在首先参照图2和图3，CAD组件14大致被示为由外部的或初级波纹管单元100、内部的或次级波纹管单元200以及布置在初级波纹管单元100和次级波纹管单元200之间的内壳衬里300组成的三部件组件。该内壳衬里300被示为包括前U型安装凸缘302和后U型安装凸缘304，前U型安装凸缘302和后U型安装凸缘304中的每者均具有对应的安装凹槽302A、304A，该安装凹槽302A、304A的定尺寸成接纳和保持位于安装凹槽302A、
304A中的外壳12的前部和后部。虽然没有示出，但是紧固件可以用于将安装凸缘302和安装凸缘304固定至外壳12。基于该示例性构造，可以使用与内壳衬里300相关联的安装结构容易地将CAD组件安装至外壳12的内腔或从外壳12的内腔中移除。

[0045] 如下文将会更加具体地详细描述地，初级波纹管单元100包括多个一级垫部段，每个一级垫部段限定与至少一个其他相邻初级波纹管室流体连通的初级波纹管室，并且每个一级垫部段分别经由初级充气孔与大气空气相连通。一级垫部段的外表面被构造成接合外壳12的内表面20，或者被定位成紧邻外壳12的内表面20。同样地，次级波纹管单元200包括多个二级垫部段，每个二级垫部段限定与至少一个其他相邻次级波纹管室流体连通的次级波纹管室，并且多个二级垫部段分别经由次级充气孔与大气空气相连通。二级垫部段被构造成接合防护头盔10的佩戴者的头部，或者紧邻防护头盔10的佩戴者的头部。内壳衬里300包括多个空气传递孔，该多个空气传递孔能够促进空气在对应的对准的初级波纹管室和次级波纹管室组之间的传递。因此，CAD组件14被构造成限定双级空气耗散系统，当有冲击力施加于外壳12之后，该双级空气耗散系统能够促进：A)空气在相邻的初级波纹管室之间的传递；B)空气在相邻的次级波纹管之间的传递；以及C)空气在对准的一级波纹管室和二级波纹管室组之间的传递。

[0046] 根据双级空气耗散系统，上述大气空气的传递是可控的以及可调节的，以耗散施加至头盔10的冲击力。当头盔佩戴者的头部遭受冲击之后，一个或更多个一级垫部段以及随后的一个或更多个二级垫部段发生弹性偏斜，从而引起相邻波纹管室之间的可调节的和可控制的空气的传递。该可调节的空气传递是可操作的，以抵抗与冲击相关联的力，并且创建气垫能量耗散过程。该能量耗散过程是可操作的，以将冲击力分散至大得多的区域，从而拖延在实际冲击和随后的创建的并最终被传递至佩戴者的头部的能量释放之间的时间。

[0047] CAD组件14的初级波纹管单元100被示为大致包括多个一级垫部段，该多个一级垫部段从初级基部102向外延伸，反过来，初级基部102以气密的方式固定至内壳衬里300的外表面306。由于一级垫部段通常以非压缩的大气空气充满，因此它们被构造成响应于施加至外壳12的冲击载荷而偏斜。可以预见的是，初级波纹管单元100可以是由合适的半刚性并且呈弹性的材料形成的一体模制的部件。一种合适的材料可以包括TPU(热塑性聚氨酯)、TPE(热塑性聚酯弹性体(Thermal Polyester Elastollen))或混合热塑性弹性体。

[0048] 一级垫部段可以被分成与基部102相关联的不同的部段。具体来说，一级垫部段可以包括至少一个顶垫部段104、至少一个前垫部段106、多个周边侧垫部分108A-108H、一对耳垫部段110A、110B，和多个后垫部段112A-112D。图3示出了从初级基部102向外延伸的上述一级垫部段。图4和图6-9以大致半透明的方式示出了这些一级垫部段，以更好地限定和示出在每个对应的初级波纹管室中形成的一个或更多个内部挡板突出部。这些内部挡板突出部的布置和功能将在下文中更详细地描述。

[0049] 首先参照图4-10，现在将更详细地描述与初级波纹管单元100相关联的具体构造和特征。在CAD组件14组装至外壳12中后，顶垫部段104将被定位在外壳12的顶部区域，并且大致被构造为呈弧形，并且限定大致呈圆柱形的初级顶部波纹管室114。初级顶部波纹管室114内的顶垫部段104的内表面被示为包括从该内表面向下延伸的十字形挡板突出部115，并且该十字形挡板突出部115朝向内壳衬里300的外表面306突出。十字形挡板突出部115将初级顶部波纹管室114大致隔离成四部分，从而有利于其中的径向向外的和离心的空气流动模式。一对初级充气孔116延伸穿过顶垫部段104以允许大气空气与初级顶部波纹管室114的前部和后部相连通。

[0050] 第一个初级空气桥通道118被示为与初级顶部波纹管室114互相连接，用于与初级侧部波纹管室120流体连通，该初级侧部波纹管室120与侧垫部段108D相关联，同时，第二个初级空气桥通道122被示为与初级顶部波纹管室114互相连接，用于与初级侧部波纹管室124流体连通，该初级侧部波纹管室124与侧垫部段108H相关联。下文中所描述的初级空气桥通道中的每一个均被构造成在一对初级波纹管室之间从基部102向外延伸的管状通道。

[0051] 在将CAD组件14安装到外壳12中之后，初级波纹管单元100的前垫部段106被定向成定位在外壳12的正向区域处，并且限定初级前部波纹管室126。多个细长挡板突出部127向下延伸到初级前部波纹管室126中，以形成初级前部波纹管室126中的迷宫式空气流动模式(见图4)。第三个初级空气桥通道128被示为提供初级前部波纹管室126和与侧垫部段108A相关联的初级侧部波纹管室130之间的流体连通。同样地，第四个初级空气桥通道132提供初级前部波纹管室126和与侧垫部段108H相关联的初级侧部波纹管室124之间的流体连通。初级充气孔134延伸穿过前垫部段106以允许大气空气与初级前部波纹管室126相连通。

[0052] 值得注意的是，侧垫部段108A限定初级侧部波纹管室130。一对细长的挡板突出部135向下延伸到初级侧部波纹管室130中，以建立初级侧部波纹管室130中的迷宫式空气流动模式。初级充气孔136延伸穿过侧垫部段108A以允许大气空气与初级侧部波纹管室130相连通。第五个初级空气桥通道138提供侧垫部段108A的初级侧部波纹管室130和与侧垫部段108B相关联的初级侧部波纹管室140之间的流体连通。一对细长的挡板突出部141向下延伸到初级侧部波纹管室140中，以建立初级侧部波纹管室140中的迷宫式空气流动模式。初级充气孔142延伸穿过侧垫部段108B以允许大气空气与初级侧部波纹管室140相连通。第六个初级空气桥通道144提供侧垫部段108B的初级侧部波纹管室140和与侧垫部段108C相关联的初级侧部波纹管室146之间的流体连通。一对细长的挡板突出部147向下延伸到初级侧部波纹管室146中，以建立初级侧部波纹管室146中的迷宫式空气流动模式。初级充气孔148延伸穿过侧垫部段108C以允许大气空气与初级侧部波纹管室146相连通。

[0053] 第七个初级空气桥通道150提供侧垫部段108C的初级侧部波纹管室146和与侧垫部段108D相关联的初级侧部波纹管室120之间的流体连通。一对细长的挡板突出部153向下延伸到初级侧部波纹管室120中，以建立初级侧部波纹管室120中的迷宫式空气流动模式。初级充气孔154延伸穿过侧垫部段108D以允许大气空气与初级侧部波纹管室120相连通。

[0054] 如前文所公开的，侧垫部段108H的初级侧部波纹管室124与顶垫部段104的初级顶部波纹管室114经由第二个初级空气桥通道122流体连通，并且侧垫部段108H的初级侧部波纹管室124也与前垫部段106的初级前部波纹管室126经由第四个初级空气桥通道132流体连通。侧垫部段108H的初级侧部波纹管室124也和与侧垫部段108G相关联的初级侧部波纹管室156经由第八个初级空气桥通道158流体连通。一对细长的挡板突出部
159向下延伸到初级侧部波纹管室156中，以便于建立初级侧部波纹管室156中的迷宫式空气流动模式。初级充气孔160延伸穿过侧垫部段108G以允许大气空气与初级侧部波纹管室156相连通。

[0055] 第九个初级空气桥通道162提供侧垫部段108G的初级侧部波纹管室156和与侧垫部段108F相关联的初级侧部波纹管室164之间的流体连通。一对细长的挡板突出部165延伸到初级侧部波纹管室164中并且建立初级侧部波纹管室164中的迷宫式空气流动模式。初级充气孔166延伸穿过侧垫部段108F以允许大气空气与侧部波纹管室164相连通。第十个初级空气桥通道168提供侧垫部段108F的初级侧部波纹管室164和与侧垫部段108E相关联的初级侧部波纹管室170之间的流体连通。挡板突出部169延伸到侧部波纹管室170中，以建立侧部波纹管室170中的迷宫式空气流动模式。初级充气孔172延伸穿过侧垫部段108E以允许大气空气与初级侧部波纹管室170相连通。

[0056] 初级波纹管单元100的右耳垫部段110A限定具有一个或更多个细长挡板突出部175的初级耳部波纹管室174，用于建立初级耳部波纹管室174中的迷宫式空气流动模式。
初级耳部波纹管室174与侧垫部段108B的初级侧部波纹管室140经由第十一个初级空气桥通道176流体连通。初级充气孔177延伸穿过耳垫部段110A以允许大气空气与初级耳部波纹管室174相连通。类似地，初级波纹管单元100的左耳垫部段110B限定具有一个或更多个细长挡板突出部179的初级耳部波纹管室178，用于建立初级耳部波纹管室178中的迷宫式空气流动模式。初级耳部波纹管室178与侧垫部段108G的侧部波纹管室156经由第十二个初级空气桥通道180流体连通。初级充气孔181延伸穿过耳垫部段110B以允许大气空气与初级耳部波纹管室178相连通。

[0057] 在将CAD组件14组装到外壳12中后，初级波纹管单元100的后垫部段112A-112D是对准的，并且定位在邻近外壳12的内表面20的后部区域。上方后垫部段112A和上方后垫部段112C分别定位在下方后垫部段112B和下方后垫部段112D的上面。上方后垫部段112A限定经由第十三个初级空气桥通道184与侧垫部段108D的侧部波纹管室120流体连通的第一个初级上方后部波纹管室182。一对横向定向的细长挡板突出部185延伸到第一个初级上方后部波纹管室182中，并且被设置成建立第一个初级上方后部波纹管室182中的非层流空气流动模式。初级充气孔186延伸穿过上方后垫部段112A以允许大气空气与第一个初级上方后部波纹管室182相连通。上方后垫部段112A的第一个初级上方后部波纹管室182经由第十四个空气桥通道190与第一个初级下方后部波纹管室188流体连通，该第一个初级下方后部波纹管室188与下方后垫部段112B相关联。一对横向定向的细长挡板突出部191延伸到第一个初级下方后部波纹管室188中，并且被设置成建立第一个初级下方后部波纹管室188中的非层流空气流动模式。初级充气孔192延伸穿过下方后垫部段112B以允许大气空气与第一个初级下方后部波纹管室188相连通。

[0058] 类似地，上方后垫部段112C限定经由第十五个空气桥通道195与侧垫部段108E的初级侧部波纹管室170流体连通的第二个初级上方后部波纹管室194。一对横向定向的细长挡板突出部193延伸到第二个初级上方后部波纹管室194中，并且被设置成建立第二个初级上方后部波纹管室194中的非层流空气流动模式。初级充气孔196延伸穿过上方后垫部段112C以允许大气空气与第二个初级上方后部波纹管室194相连通。上方后垫部段112C的第二个初级上方后部波纹管室194经由第十六个空气桥通道197与第二个初级下方后部波纹管室198流体连通，该第二个初级下方后部波纹管室198与下方后垫部段112D相关联。一对横向定向的细长挡板突出部199设置成建立第二个初级下方后部波纹管室198中的非层流空气流动模式。初级充气孔187延伸穿过下方后垫部段112D以允许大气空气与第二个初级下方后部波纹管室198相连通。

[0059] 如上所述，CAD组件14的初级波纹管单元100包括多个初级波纹管室，该多个初级波纹管室中的每个初级波纹管室均经由初级空气桥通道与至少一个其他初级波纹管室流体连通。当基部102附接至内壳衬里300的外表面302时，初级波纹管室和初级空气桥通道相配合以限定连续的初级空气流动回路。虽然已经指出每个初级充气孔均能促进大气空气传递到每个初级波纹管室中和传递出每个初级波纹管室，它们还具有允许水汽或冷凝液从每个初级波纹管室中释放的功能。值得注意的是，多个切口103形成于初级波纹管单元100的基部102中，该基部102位于一级顶垫部段104和以及一级侧垫部段108A-108H之间以提供质量的减少并且促进改善通风。这些切口103在尺寸和构型方面与形成于内壳衬里300中的类似的切口303和形成于次级波纹管单元200中的切口203相匹配。如果需要的话，在耳垫部段和下方后垫部段之间可以提供额外的切口。

[0060] CAD组件14的次级波纹管单元200被示为大致包括从次级基部202延伸的多个二级垫部段，该次级基部202依次以气密的方式固定至内壳衬里300的内表面308。由于二级垫部段以非压缩的大气空气充填，因此二级垫部段被构造成响应于由头盔佩戴者的头部施加的冲击载荷而发生偏斜。可以预见的是，次级波纹管单元200可以是由合适的半刚性并且呈弹性的材料形成的一体模制的部件。一种合适的材料可以包括TPE。

[0061] 二级垫部段可以被分成与基部202相关联的不同的部段。具体来说，二级垫部段可以包括至少一个顶垫部段204、至少一个前垫部段206、多个周边侧垫部分208A-208H、一对耳垫部段210A、210B，和多个后垫部段212A-212D。图2和图3示出了从次级基部202向内延伸的上述二级垫部段。图12-16以大致半透明的方式示出了这些二级垫部段，以更好地限定和示出在每个对应的次级波纹管室中形成的一个或更多个内部挡板突出部。在优选设置中，次级垫部段是第一垫部段的镜像变体，以便于相对于穿过内壳衬里300的平面对称。

[0062] 将CAD组件14组装至外壳12中后，二级顶垫部段204将被定位在头盔佩戴者的头部的顶部区域，并且大致被构造为呈弧形并且限定大致呈圆柱形的次级顶部波纹管室214。次级顶部波纹管室214被示为包括从该次级顶部波纹管室214向上延伸的十字形挡板突出部215，并且该十字形挡板突出部215朝向内壳衬里300的内表面308突出。十字形挡板
215将次级顶部波纹管室214大致隔离成四部分，并且促进次级顶部波纹管室214中的径向向外的和离心的空气流动模式。一对次级充气孔216延伸穿过顶垫部段204以允许大气空气与次级顶部波纹管室214相连通。

[0063] 第一个次级空气桥通道218被示为与次级顶部波纹管室214互相连接，用于与次级侧部波纹管室220流体连通，该次级侧部波纹管室220与侧垫部段208D相关联，同时，第二个初级空气桥通道222被示为与次级顶部波纹管室214互相连接，用于与次级侧部波纹管室224流体连通，该次级侧部波纹管室224与侧垫部段208H相关联。下文中所描述的次级空气桥通道中的每一个均被构造成从基部202延伸的管状空气流动通道。

[0064] 在将CAD组件14安装到外壳12中之后，次级波纹管单元200的二级前垫部段206被定向成定位在头盔10的正向区域处，并且限定次级前部波纹管室226。多个细长挡板突出部227延伸到次级前部波纹管室226中，以形成次级前部波纹管室226中的迷宫式空气流动模式。第三个次级空气桥通道228被示为提供前垫部段206的次级前部波纹管室226和与侧垫部段208A相关联的次级侧部波纹管室230之间的流体连通。同样地，第四个次级空气桥通道232提供前垫部段206的次级前部波纹管室226和侧垫部段208H的次级侧部波纹管室224之间的流体连通。次级充气孔234延伸穿过前垫部段206以允许大气空气与次级前部波纹管室226相连通。

[0065] 值得注意的是，侧垫部段208A限定次级侧部波纹管室230。一对细长的挡板突出部235延伸到次级侧部波纹管室230中，以建立次级侧部波纹管室230中的迷宫式空气流动模式。次级充气孔236延伸穿过侧垫部段208A以允许大气空气与次级侧部波纹管室230相连通。第五个次级空气桥通道238提供侧垫部段208A的次级侧部波纹管室230和与侧垫部段208B相关联的次级侧部波纹管室240之间的流体连通。一对细长的挡板突出部241延伸到次级侧部波纹管室240中，以建立次级侧部波纹管室240中的迷宫式空气流动模式。次级充气孔242延伸穿过侧垫部段208B以允许大气空气与次级侧部波纹管室240相连通。第六个次级空气桥通道244提供侧垫部段208B的次级侧部波纹管室240和与侧垫部段208C相关联的次级侧部波纹管室246之间的流体连通。一对细长的挡板突出部247延伸到次级侧部波纹管室246中，以建立次级侧部波纹管室246中的迷宫式空气流动模式。次级充气孔248延伸穿过侧垫部段208C以允许大气空气与次级侧部波纹管室246相连通。

[0066] 第七个次级空气桥通道250提供侧垫部段208C的次级侧部波纹管室246和与侧垫部段208D相关联的次级侧部波纹管室220之间的流体连通。一对细长的挡板突出部253延伸到次级侧部波纹管室220中，以建立次级侧部波纹管室220中的迷宫式空气流动模式。次级充气孔254延伸穿过侧垫部段208D以允许大气空气与次级侧部波纹管室220相连通。

[0067] 如前文所公开的，侧垫部段208H的次级侧部波纹管室224与顶垫部段204的次级顶部波纹管室214经由第二个次级空气桥通道222流体连通，并且侧垫部段208H的次级侧部波纹管室224也与前垫部段206的次级前部波纹管室226经由第四个次级空气桥通道232流体连通。侧垫部段208H的次级侧部波纹管室224也和与侧垫部段208G相关联的次级侧部波纹管室256经由第八个次级空气桥通道258流体连通。一对细长的挡板突出部
259延伸到次级侧部波纹管室256中，以便于建立次级侧部波纹管室256中的迷宫式空气流动模式。次级充气孔260延伸穿过侧垫部段208G以允许大气空气与次级侧部波纹管室
256相连通。

[0068] 第九个次级空气桥通道262提供侧垫部段208G的次级侧部波纹管室256和与侧垫部段208F相关联的次级侧部波纹管室264之间的流体连通。一对细长的挡板突出部265延伸到次级侧部波纹管室264中，并且建立次级侧部波纹管室264中的迷宫式空气流动模式。次级充气孔266延伸穿过侧垫部段108F以允许大气空气与次级侧部波纹管室264相连通。第十个初级空气桥通道268提供侧垫部段208F的次级侧部波纹管室264和与侧垫部段208E相关联的次级侧部波纹管室270之间的流体连通。挡板突出部269延伸到次级侧部波纹管室270中，以建立次级侧部波纹管室270中的迷宫式空气流动模式。次级充气孔272延伸穿过侧垫部段208E以允许大气空气与次级侧部波纹管室270相连通。

[0069] 次级波纹管单元200的右耳垫部段210A限定具有一个或更多个细长挡板突出部275的次级耳部波纹管室274，用于建立次级耳部波纹管室274中的迷宫式空气流动模式。
耳垫部段210A的次级耳部波纹管室274与侧垫部段208B的次级侧部波纹管室240经由第十一个空气桥通道276流体连通。次级充气孔272延伸穿过耳垫部段210A以允许大气空气与次级耳部波纹管室274相连通。类似地，次级波纹管单元200的左耳垫部段210B限定具有一个或更多个细长挡板突出部279的次级耳部波纹管室278，用于建立次级耳部波纹管室278中的迷宫式空气流动模式。左耳垫部段210B的次级耳部波纹管室278与侧垫部段208G的次级侧部波纹管室256经由第十二个空气桥通道280流体连通。次级充气孔281延伸穿过耳垫部段210B以允许大气空气与次级耳部波纹管室178相连通。

[0070] 在将CAD组件14组装到外壳12中后，次级波纹管单元200的后垫部段212A-212D是对准的，并且定位在邻近于头盔10的后部区域。上方后垫部段212A和上方后垫部段212C分别定位在下方后垫部段212B和下方后垫部段212D的上面。上方后垫部段212A限定与侧垫部段208D的次级侧部波纹管室220经由第十三个空气桥通道284流体连通的第一个次级上方后部波纹管室282。一对横向定向的细长挡板突出部285延伸到第一个次级上方后部波纹管室282中，并且被设置成建立第一个次级上方后部波纹管室282中的非层流空气流动模式。次级充气孔286延伸穿过上方后垫部段212A以允许大气空气与第一个次级上方后部波纹管室282相连通。上方后垫部段212A的第一个次级上方后部波纹管室282经由第十四个空气桥通道290与第一个次级下方后部波纹管室288流体连通，该第一个次级下方后部波纹管室288与后垫部段212B相关联。一对横向定向的细长挡板突出部291延伸到第一个次级下方后部波纹管室288中，并且被设置成建立第一个次级下方后部波纹管室288中的非层流空气流动模式。次级充气孔292延伸穿过下方后垫部段212B以允许大气空气与第一个次级下方后部波纹管室288相连通。

[0071] 类似地，上方后垫部段212C限定经由第十五个空气桥通道295与侧垫部段208E的次级侧部波纹管室270流体连通的第二个次级上方后部波纹管室294。一对横向定向的细长挡板突出部293延伸到第二个次级上方后部波纹管室294中，其被设置成建立第二个次级上方后部波纹管室294中的非层流空气流动模式。次级充气孔296延伸穿过上方后垫部段212C以允许大气空气与第二个次级上方后部波纹管室294相连通。上方后垫部段212C的第二个次级上方后部波纹管室294经由第十六个空气桥通道297与第二个次级下方后部波纹管室298流体连通，该第二个次级下方后部波纹管室298与下方后垫部段212D相关联。一对横向定向的细长挡板突出部299设置成建立第二个次级下方后部波纹管室298中的非层流空气流动模式。次级充气孔287延伸穿过下方后垫部段212D以允许大气空气与第二个次级下方后部波纹管室298相连通。

[0072] 如上所述，CAD组件14的次级波纹管单元200包括多个次级波纹管室，每个次级波纹管室均经由次级空气桥通道与至少一个其他次级波纹管室流体连通。当基部202附接至内壳衬里300的内表面308时，次级波纹管室和次级空气桥通道限定连续的次级空气流动回路。虽然已经指出每个次级充气孔均能促进大气空气传递到每个次级波纹管室中和传递出每个次级波纹管室，它们还具有允许水汽或冷凝液从每个次级波纹管室中释放的功能。

[0073] 值得注意的是，每个初级波纹管室均经由延伸穿过内壳衬里的空气传递孔与次级波纹管室中对应的一个流体连通。图6、7、11、13和14示出了这些空气传递孔中的多数。空气传递孔310提供在对准的初级顶部波纹管室和次级顶部波纹管室之间的流体连通。类似地，空气传递孔312提供对准的初级侧部波纹管室和次级侧部波纹管室组之间的流体连通。空气传递孔314A、314B分别提供上面的初级后部波纹管室和次级后部波纹管室组之间和下面的初级后部波纹管室和次级后部波纹管室组之间的流体连通。最后，空气传递孔316提供对准的初级耳部波纹管室和次级耳部波纹管室之间的流体连通。内壳衬里300优选地由具有足够刚度的材料制成以支承初级波纹管单元100和次级波纹管单元200，并且仍具有比外壳12小的硬度。一种适合用于内壳300的材料是密度更大、更坚硬的与用于波纹管单元的材料(即，TPE或TPU)相同的材料的混合物。最重要的是，内壳300必须比一级垫部段和二级垫部段更刚硬，以便于允许同时压缩多个垫部段并且将能量分散到更大面积上。

[0074] 参照图5，与一级前垫部段106相关联的挡板突出部127和与二级前垫部段206相关联的挡板突出部227被示为具有横跨它们的整个高度和长度的大致共同的“厚度”尺寸。虽然这种共同的或“平直”的挡板突出部是可接受的，但是已经确定的是使用“变化的”厚度的突出部在控制一级垫部段和二级垫部段的偏斜特性中是有用的。因此，图5示出了挡板
127和挡板227的锥形厚度轮廓(以虚线示出)。具体而言，挡板127、227在靠近它们与外壳衬里300的接合位置处具有更大的厚度尺寸。这种锥形的构型可以允许垫部段在接合外壳10和佩戴者的头部的表面处开始塌陷，同时抵抗/削弱线性的以及旋转的冲击力。

[0075] 根据本公开，CAD组件14提供与初级波纹管单元100相关联的一级空气传递和能量耗散机构以及与次级波纹管单元200相关联的二级空气传递和能量耗散机构。在这方面，初级波纹管单元100的初级空气流动回路和次级波纹管单元200的次级空气流动回路有助于该双级空气传递和能量耗散系统。第一和第二空气流动回路经由内壳衬里中的空气传递孔相互连接。本领域技术人员将会理解的是，所示的一级垫(和对应的初级波纹管室)的具体数目、设置、尺寸和构型以及二级垫(和对应的次级波纹管室)的具体数目、设置、尺寸和构型本质上仅旨在是示例性的。同样地，与充气孔、空气桥通道和空气传递孔相关联的尺寸和空气流动特性可以是选择的，以用于提供穿过CAD组件14的可计量的和可控制的空气传递，从而协助优化冲击阻尼和能量耗散。

[0076] 在操作中，当防护头盔10的佩戴者的头部遭受冲击，并且该冲击会迫使头部以相对于冲击的某一角度移动时，会发生对CAD组件14的压缩。该行为导致垫部段的弹性塌陷，并且迫使被调节的和被控制的大气空气的弹性缓冲传递至邻近的波纹管室，从而将冲击力散布在更大的面积上，以便于延迟和耗散远离头盔佩戴者的头部的冲击。CAD组件14创建可操作的多级“时间延迟”冲击耗散，以便通过对波纹管室的充填和随后的再充填而持续地传递空气，直到冲击被完全分散。

[0077] 参照图17A和17B，在旋转力/加速度冲击施加到防护头盔10上的过程中或响应于该旋转力/加速度冲击，CAD组件14的运动是可处理的(addressed)。虽然CAD组件14的线性指向的力/加速度在上面是可处理的，但是本公开提供当头盔10暴露于旋转冲击中时的另外的益处。就像一个拳击手被勾拳击中，头盔10佩戴者的头部能够扭转。由于与外部波纹管单元100相关联的一级垫部段和与内波纹管单元200相关联的二级垫部段相对于内壳衬里300的弹性，使得CAD组件14提供“暂停”功能，从而使在头盔10中的头部的这种旋转的和离心的运动最小化。CAD组件14相对于佩戴者的头部的有角度的运动的示例在图17B中通过阿尔法“α”示出。因此，相邻垫部段的压缩与相邻垫部段的弹性倾斜相呼应，从而具有限制施加到头盔10的外壳12上的旋转力的强度的功能。

[0078] CAD组件14可以是组合式的组件，该组合式的组件能够很容易地安装在几乎任何类型的头盔的外壳部分中，或从该头盔的外壳部分中移除。这种组件方式允许通过从一个或更多个不同尺寸或构造的初级波纹管单元100、次级波纹管单元200和内壳衬里300中简单地选择而建立不同的冲击阻尼特性，以提最佳的舒适度和解决(address)成人和青少年的需要。

[0079] 前面已经出于说明和描述的目的而对实施例进行了描述。其并非旨在穷举或限制本公开。特定实施例的特有元件或特征通常不限于那个特定实施例，而是，在适用的情况下是可以互换的，并且可用在选定的实施例中，即使没有具体地示出或描述。同样也可以以多种方式进行改变。这些改变不能被认为脱离本公开，并且所有的这些修改均旨在包含在本公开的范围内。