本發(fā)明涉及一種用于沖擊防護的可壓縮襯里，且涉及一種使用可壓縮襯里進行沖擊防護的方法。本發(fā)明可用于頭盔或類似物中。
背景技術(shù)：
：可壓縮襯里用于頭盔中，以提供在沖擊時的緩沖。這樣的襯里還可用于結(jié)構(gòu)或設(shè)備可能受到震動載荷風(fēng)險的場合中，例如有關(guān)汽車；嬰兒座籃；防護衣，例如背心；運輸珍貴貨物的防護和封裝材料。WO2010/001230A公開了一種可壓縮襯里的示例，其具有兩個可壓縮層，可壓縮層具有互相可接合的錐形凸起部分和凹陷；所述層包括具有不同壓縮性的泡沫材料。對沖擊尤其是頭盔沖擊的分析顯示，典型的沖擊力兼具平移性和旋轉(zhuǎn)性。平移力通常與沖擊表面正交，且在頭盔的情況下，導(dǎo)致迅速的減速度，這一減速度需要被緩沖以便轉(zhuǎn)移沖擊能量。轉(zhuǎn)動沖擊力更加復(fù)雜，且在斜沖擊中，導(dǎo)致由于摩擦接觸的加速度，例如在頭盔和接觸表面之間。對襯里而言，期望這一加速度和不可避免的減速度最小化，作為目的，其使得例如施加到頭盔佩戴者的頭部和頸部的能量最小化。類似的考慮適用于經(jīng)歷斜沖擊的非頭盔應(yīng)用。需要的是更好地適應(yīng)斜沖擊的可壓縮襯里。技術(shù)實現(xiàn)要素：根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于沖擊防護的可壓縮襯里，所述襯里包括三個基本上可共同延展的層，其通過相應(yīng)的錐形凸起和對應(yīng)的錐形凹陷的陣列互相接合，襯里的外表面是基本上光滑的，且中間層具有與相鄰的層不同的壓縮性。在本發(fā)明中，設(shè)想了一種具有不同壓縮性的部分的中間層。相應(yīng)地，中間層的部分可具有不同于鄰近層的壓縮性，或中間層可具有一致的壓縮性。本發(fā)明的特征在于，提供了具有不同于內(nèi)層和外層的壓縮性的中間層(或其部分)，或提供了具有不同于相鄰層的壓縮性的中間層(或其部分)。可替代地，本發(fā)明的特征可在于，中間層(或其部分)具有不同于內(nèi)層和外層的密度，或在于，中間層(或其部分)具有不同于鄰近層的密度。本發(fā)明的一個構(gòu)造包括低密度的內(nèi)層，具有大于內(nèi)層的密度的中間層，以及密度大于中間層的外層，由此形成了從內(nèi)層到外層密度增加的構(gòu)造(即壓縮或擠壓梯度)。本發(fā)明的另一構(gòu)造包括具有特定密度的內(nèi)層，具有低于內(nèi)層的密度的中間層，以及密度大于內(nèi)層和中間層的外層。更軟的中間層將具有在內(nèi)層和外層上的分離效果，且用作兩層之間的“緩沖區(qū)域”(即低密度的更軟的中間泡沫層將降低從外層到內(nèi)層的沖擊能量的傳遞，且反之亦然)。本發(fā)明的另一構(gòu)造包括低密度泡沫的內(nèi)層和外層，以及由高密度泡沫制成的中間層。這種構(gòu)造適用于例如暴露于不同水平的沖擊阻擋的橄欖球運動員的身體背心，其中，三層襯里可用于軟化對穿著背心(被阻擋)的運動員的身體的打擊，并且軟化對接觸背心的運動員(阻擋者)的打擊。高密度泡沫的中間層將用作在兩個較軟層之間的分離區(qū)域，從而允許相對于內(nèi)層的少量的剪切作用，內(nèi)層相對于頭部保持靜止。將理解，除了改變形狀、尺寸以及凸起和凹陷之間的間隔，多種另外的組合是可能的。凸起可具有基部，其是圓形的、三角形的、正方形的，或具有更多數(shù)量的邊。對稱的凸起是優(yōu)選的。還需注意，嵌入在上覆的中間層的錐體內(nèi)的內(nèi)錐體和嵌入在上覆的外層的厚度內(nèi)的中間錐體的互鎖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更強的沖擊吸收襯里，其將防止在斜沖擊期間的層的剪切效應(yīng)。本發(fā)明的另一特征是允許內(nèi)層和中間層的分段/分區(qū)，以及構(gòu)建為單一部件的外層的合并。使用內(nèi)層和中間層的分段/分區(qū)允許不同密度泡沫緊密組合至顱骨的脆弱區(qū)域，以具有不同的厚度和強度。通常，這樣的分段允許選擇四個區(qū)域的壓縮性，即前部、后部、頂部和側(cè)部。本發(fā)明的三層沖擊吸收襯里可用在需要吸收不同水平的沖擊力的各種類型的頭盔和應(yīng)用中。根據(jù)襯里意圖的應(yīng)用，其厚度可以在20-50mm的范圍內(nèi)。并入在三層的厚度內(nèi)的低密度泡沫的組合產(chǎn)生較輕的頭盔，由此降低在沖擊期間的頭部的轉(zhuǎn)動加速度效應(yīng)(因此降低局部或彌散性頭部創(chuàng)傷的可能)。并入三層的厚度以內(nèi)的三個不同密度的組合提供了一種襯里，以使得：I.更有效吸收不同水平的沖擊力，由此降低在低水平?jīng)_擊下的腦震蕩以及在高水平?jīng)_擊下的更嚴(yán)重頭部創(chuàng)傷的風(fēng)險。II.引導(dǎo)沖擊能量側(cè)向地遠離腦部(在頭盔襯里中)，由此降低至頭部的g-力。III.降低頭骨(slab)破裂。附圖說明從對在附圖中僅作為實例示出的優(yōu)選實施例的以下描述中，本發(fā)明的其它特征將顯而易見，在附圖中：圖1示出穿過具有可壓縮襯里的現(xiàn)有技術(shù)頭盔的橫向豎直截面。圖2對應(yīng)圖1，且示出圖1的線2-2的正交截面。圖3部分地示出圖1和圖2的內(nèi)襯，其顯示向外指向的錐形凸起的規(guī)則陣列。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的可壓縮襯里的正直截面。圖5對應(yīng)圖4，其示出本發(fā)明的第二實施例。圖6和圖7示出在本發(fā)明中使用的替代性錐形形式。圖8示出本發(fā)明的雙可壓縮襯里的版本。具體實施方式圖1-圖3示出WO2010/001230A的頭盔。頭盔112包括通常由硬塑料材料制成的外殼116，其中，設(shè)置有雙層可壓縮層124、128和可選的軟內(nèi)部舒適襯里120。如圖3中最佳地示出，內(nèi)部可壓縮層124包括一體的錐形凸起130的陣列，其緊密地配合在外部可壓縮層128的相應(yīng)的錐形凹陷132內(nèi)。層124、128的材料具有不同的壓縮性，與具有單一壓縮性的常規(guī)單一襯里相比，這提供了有利的壓縮特性。現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)造的具體細(xì)節(jié)可通過參考WO2010/001230A的描述而獲得，在此不再贅述。本發(fā)明將參照圖1至圖3所示類型的頭盔進行描述，應(yīng)當(dāng)理解，如前所述，本發(fā)明的可壓縮襯里可以用于除頭盔之外的裝置中。圖4示出本發(fā)明的第一實施例?？蓧嚎s襯里1110包括內(nèi)層1124、外層1128以及中間層1160。內(nèi)層1124具有多個凸起1130，其突出到中間層1160的匹配的凹陷1161中，且中間層具有多個凸起1162，其突出到外層1128的匹配的凹陷1132中。凸起1130、1162和對應(yīng)的凹陷1161、1132由具有相對均勻的厚度的相應(yīng)基部區(qū)域1134、1163整體形成，并且，盡管在本實施例中示出，內(nèi)層和中間層的凸起是一致的，但是，這些凸起和凹陷可具有變化的尺寸、形狀和間距。在這一實施例中，外層具有連續(xù)的表面層1122，該表面層具有相對于均勻的厚度。內(nèi)層也包括向內(nèi)面向的凸起或肋部1164，以接合舒適襯里，但是，內(nèi)表面也可以是光滑的。三個層1124、1128、1160中的每一個通常包括震動吸收膨脹聚苯乙烯材料(或如前述的其它合適的厚吸收材料)。這些層可分別是同質(zhì)的。相鄰的層具有不同的可壓縮性，以便允許在襯里1110的厚度上的壓縮和破碎梯度的更大變化。將理解，本發(fā)明允許在三個不同層中的三種不同密度的材料(即，三階乘的可能性)，其提供比現(xiàn)有技術(shù)更多的潛在組合，但保持相對低的制造成本。圖5示出了替代實施例，以顯示本發(fā)明的可能的變化程度。在圖5中，內(nèi)層和外層1224、1228具有相同的壓縮性，而中間層1260的壓縮性不同。此外，內(nèi)層1224的下側(cè)是平面的，并且在外側(cè)，允許中間層1260的凸起1262的峰穿過外層1228顯現(xiàn)，從而允許基本上分擔(dān)正交的沖擊載荷。在圖4和圖5的兩個實施例中，應(yīng)當(dāng)理解，為了便于說明示出了正直的襯里，但是實際上，在圖1-3所示的頭盔襯里的情況中，可能需要三維形式。圖6和圖7示出了具有不同形狀的凸起1301、1401的兩個示例，其允許凸起的材料隨著壓縮程度的增加而具有變化的效果。應(yīng)當(dāng)理解，在相鄰的層中提供相應(yīng)的凹陷。在圖6中，寬凸起1301具有第一部分1302，其包括具有在80-120°范圍內(nèi)的夾角的規(guī)則錐形尖端1303。第二部分1304包括構(gòu)成凸起的主體的規(guī)則圓形支撐柱1305，并且具有朝向基部的在5-15°的范圍內(nèi)的輕微向外的錐度。第一部分1302具有約為凸起的總高度的25％的軸向高度。在這一實施例中，基部區(qū)域1306在該層上具有基本上恒定的厚度。凸起1301呈現(xiàn)出在錐點1303上快速增加的壓縮阻力。凸起的主體1305具有基本上恒定的截面，并且顯示出基本上增加的剛度。主體的軸錐度確保緊密配合在相應(yīng)的凹陷中。在圖7中，窄凸起1401也具有第一部分1402，其包括具有在30-60°范圍內(nèi)的夾角的規(guī)則錐形尖端1403。第二部分1404包括具有在120-160°范圍內(nèi)的夾角的漸縮淺截頭圓錐形基部1405。第一部分1402具有第二部分1404的高度的75-125％的范圍內(nèi)的高度。如圖所示，第一部分1402的高度大于第二部分1404的高度。在該實施例中，如前所述，基部區(qū)域1406在該層上具有基本上恒定的厚度。凸起1401在錐點1403處表現(xiàn)出輕微的壓縮阻力。凸起的主體1403僅允許在整個基部厚度1404接合以抵抗壓縮之前進一步壓縮。應(yīng)當(dāng)理解，凸起1401比凸起1301更容易被擠壓。圖8示出了圖4中所示類型的雙可壓縮襯里，其包括本發(fā)明的三層構(gòu)造，由此共用的內(nèi)層1524在每一側(cè)上由相應(yīng)的中間層1560和外層1528覆蓋。在圖8的實施例中，應(yīng)當(dāng)理解，內(nèi)層1524可以由單個部件例如單件模制件構(gòu)成，或者可以包括背靠背放置并且如果需要的話通過任何合適的方式固定在一起的單個可壓縮襯里的兩個內(nèi)層。這一實施例的特征還可在于，通過相應(yīng)的中間層和內(nèi)層包圍共用的外層(位于最內(nèi)側(cè))。圖9-15示出了通過參考彎曲襯里(例如用于頭盔)的、可以與本發(fā)明的互鎖結(jié)構(gòu)一起使用的各種構(gòu)造。圖9示出了三層，其中相對小的內(nèi)錐體1601與一定程度上較大的外錐體1602對準(zhǔn)，外錐體一定程度上在光滑的外表面1603的內(nèi)側(cè)，并且內(nèi)表面1604也是光滑的。圖10對應(yīng)于圖9，但在這種情況下，外錐體1602剛好到達外表面1603。圖11對應(yīng)于圖9和圖10，但是在這種情況下，外錐體1602以截頭形式出現(xiàn)在外表面1603上。圖12示出了倒置的錐形布置，與如圖10對應(yīng)，內(nèi)錐體1605和外錐體1606朝向內(nèi)部。對應(yīng)于圖9和圖11的倒置布置也是可能的。圖13對應(yīng)于圖9，并且示出了具有減小的壁厚的外錐體1608的一定程度上更窄的中間層1607；內(nèi)錐體1609具有比圖9所示的那些一定程度上更高的高度。圖14示出了內(nèi)層或中間層的一個元件1701，其具有規(guī)則樣式的錐體1702。元件1701的邊緣1703具有凸形或凹形的鎖定形式或鍵1704、1705，由此，相鄰的元件可以以拼圖的方式抵抗橫向力而保持在一起。應(yīng)當(dāng)理解，圖14的布置允許相鄰元件具有不同的材料、不同的尺寸和/或不同的壓縮性。圖14中的元件是矩形的，但是本發(fā)明的這個方面不限制邊緣形狀-彎曲的以及非規(guī)則形狀是可能的，并且，對于頭盔襯里可能是必要的。外層(未示出)是單件的。圖15示出中間層的相鄰元件1801、1802如何具有不與內(nèi)層的相鄰元件1806、1807、1808之間的接合部1804、1805對應(yīng)的接合部1803。這種布置提供了更穩(wěn)定和堅固的結(jié)構(gòu)。外層1809是單件的。在圖9-13所公開的變型中，錐體具有基本上相同的頂角，但是應(yīng)當(dāng)理解，內(nèi)錐體和外錐體可以具有不同的頂角，和/或在相鄰的帶鍵元件之間不同。本發(fā)明包括多個層，其相對密度(或其部分)可具有以下特征(“a”是外層，“b”是中間層，且“c”是內(nèi)層)：a>b>c，或a>c>b，或b>a>c，或b>c>a，或c>b>a，或c>a>b，或(a＝c)>b，或(a＝c)<b。跟隨其的相應(yīng)的壓縮性為：c>b>a，或b>c>a，或c>a>b，或a>c>b,或a>b>c，或b>a>c，或(a＝c)<b，或(a＝c)>b。相應(yīng)層(或其部分)的密度在以下范圍中：a35-110kg/m-3b15-100kg/m-3c15-90kg/m-3在本發(fā)明的實施例中，各層的材料是泡沫膨脹聚苯乙烯和/或粘彈性泡沫材料。這些材料可以是各向同性的(具有在所有方向上相同的材料性質(zhì))，或各向異性的(具有在一個方向上優(yōu)先剪切的材料性質(zhì))，以便在基本上平行于層的方向上提供剪切。頭盔中的各層的厚度提供在15-45mm范圍內(nèi)的整體厚度，但是通常在20-30mm范圍內(nèi)。三層的每層可具有多層之間不相等的均勻的厚度，或具有變化的厚度。示例已經(jīng)進行了使用各種砧(anvil)形狀和環(huán)境條件的比較沖擊試驗，特性和結(jié)果如下。“標(biāo)準(zhǔn)”單層襯里具有30mm的厚度，其由密度為約60kg/m3的膨脹聚苯乙烯泡沫組成。根據(jù)本發(fā)明的三層襯里具有30mm(25mm至35mm)的平均厚度，且由具有60kg/m3的外層密度的膨脹聚苯乙烯泡沫組成。中間層具有比內(nèi)層更大的錐體。中間層錐體的密度在前部、后部和側(cè)部為55kg/m3，而頂部密度為40kg/m3。內(nèi)層錐體的密度在前部、后部和側(cè)部為45kg/m3，而頂部密度為40kg/m3(與對應(yīng)的中間層錐體相同)。表格1頭盔角度是相對于砧的沖擊的轉(zhuǎn)動位置；前部是0°，后部是180°，以此類推。其中具有對照性襯里的測試頭盔在標(biāo)準(zhǔn)沖擊下測試，并包括適當(dāng)尺寸和質(zhì)量(總共約5kg)的假人頭部。在每種情況中，沖擊是平移性的。對于頭盔墜落到扁平鋼砧上的沖擊，墜落高度為1.92m，對于在半球形砧上的沖擊，墜落高度為1.43m。通過比較可見，根據(jù)本發(fā)明的三層襯里提供了比具有相同厚度的單層襯里基本上百分比的改進(即增加的壓縮)。在表格1中例示的測試期間測量的對照性g-力如下表所示：表格2可以清楚地看到測得的g-力基本上降低，以及因此，本發(fā)明的三層襯里的有效性。以下是在測試下的各自的頭盔的質(zhì)量的比較表格：表格3測試條件標(biāo)準(zhǔn)襯里(g)三層襯里(g)環(huán)境275224熱277225冷277227濕280227這一比較清晰地顯示本發(fā)明的三層襯里導(dǎo)致更輕的頭盔，質(zhì)量通常大約輕18％。作為示例，替代的膨脹聚苯乙烯泡沫的三層襯里可具有以下密度特征值：外層：均勻的，70kg/m3中間層：頂部50kg/m3；前部55kg/m3；背部60kg/m3；側(cè)部65kg/m3；內(nèi)層：頂部30kg/m3；前部35kg/m3；背部40kg/m3；側(cè)部45kg/m3。雖然本發(fā)明已經(jīng)以被認(rèn)為是最實用和優(yōu)選的實施例的方式示出和描述，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進行改變，本發(fā)明的范圍不限于本文描述的細(xì)節(jié)，而是以符合所附權(quán)利要求的全部范圍，從而包含任何和所有等同的組件、設(shè)備和裝置。當(dāng)前第1頁1 2 3