專利名稱：具有增強結構的自行車頭盔的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種保護性頭盔，具體而言，本發明涉及一種自行車頭盔。更具體而言，本發明涉及一種具有通過增強結構互相連接的多密度泡沫部分(multiple-density foam parts)的頭盔。
背景技術：
傳統的自行車頭盔代表性地利用可壓碎材料層，通常是人工合成的樹脂泡沫，遍布在穿戴者的頭部周圍以減輕諸如因為下跌產生的碰撞力。為了增加頭盔的沖擊強度，傳統頭盔的制造通常是增加厚度或可壓碎材料的密度。然而，這些方法會增加頭盔的整體重量。另外，增加可壓碎材料層的厚度會使頭盔變得更大。
因此，提供一種在不增加頭盔整體重量的情況下提高沖擊強度的頭盔設計是必須的。
發明內容
本發明的優選實施例提供了一種改良的自行車頭盔及其制造方法。優選地，改良的自行車頭盔包括具有不同密度的多個泡沫區的主體，該泡沫區通過增強結構至少部分地互相連接。
根據本發明的一實施例，一種自行車頭盔被設置為包括主體，所述主體具有凹陷內表面，該凹陷內表面被構造成適合使用者的頭部。所述主體包括具有第一材料密度的第一區和具有與所述第一材料密度不同的第二材料密度的第二區。頭盔還包括增強結構，所述增強結構被安置在主體中，其中所述增強結構接合所述主體的所述第一和第二區。
根據本發明的另一實施例，一種自行車頭盔被設置為包括主體，所述主體具有凹陷內表面，該凹陷內表面被構造成適合使用者的頭部，所述主體具有多個區，所述多個區中的第一區的第一材料密度不同于所述多個區中的第二區的第二材料密度；頭盔還包括增強結構，所述增強結構的至少一部分被嵌入在所述主體中，其中所述增強結構至少延伸通過至少兩個相鄰的區，這樣所述區通過所述增強結構至少部分地相互連接。
根據本發明的又一實施例，一種自行車頭盔被設置為包括主體，所述主體包括具有第一材料密度的第一區和具有與所述第一材料密度不同的第二材料密度的第二區；頭盔還包括增強結構，所述增強結構包括連接至所述第一和第二區的至少一個殼，其中，所述增強結構延伸橫過所述區，使得所述區通過所述增強結構至少部分地互相連接。
根據本發明的再一實施例，一種制造自行車頭盔的方法被設置為包括形成具有第一材料密度的第一主體區，所述第一主體區與增強結構的至少一部分相接合；以及形成具有與所述第一材料密度不同的第二密度的第二主體區。所述第二主體區與所述第一主體區和增強結構的至少一部分相接合，所述增強結構使所述第一和第二主體區互相連接。
這些和本保護頭盔的其他的特征、方面以及優點將在以下參照幾個優選實施例作更詳細的描述，該優選實施例將說明但是不限制本發明。附圖包括24張圖。
圖1A是參照增強結構的一實施例的自行車頭盔的原理正立體圖；圖1B是圖1A中的自行車頭盔的原理主視圖；圖1C是圖1A中的自行車頭盔的原理后視圖；圖1D是圖1A中的自行車頭盔的原理左側視圖；圖1E是圖1A中的自行車頭盔的原理頂視圖；
圖2A是用于圖1A的自行車頭盔的制造的增強結構的一實施例的原理側視圖；圖2B是用于互相連接圖1A中的增強結構的不同部分的扣件的一實施例的原理側視圖；圖3是部分成形的自行車頭盔與預選密度的底部泡沫部分關于圖2A的增強結構成型的原理側視圖；圖4A是用于圖1A的自行車頭盔制造的增強結構的另一實施例的原理側視圖；圖4B是在中間制造步驟中，用于圖1A的自行車頭盔的制造的增強結構的另一實施例的示意側視圖，該增強結構具有在其上成型的底部泡沫部分；圖4C是在中間制造步驟中，用于圖1A的自行車頭盔的制造的增強結構的另一實施例的示意側視圖，該增強結構具有在其上成型的底部泡沫部分；圖5A是圖4A-4C中示出的用于形成該增強結構的模的頂部的原理正立體圖；圖5B是圖4A-4C中示出的用于形成該增強結構的模的底部的原理正立體圖；圖6A是圖4A-4C中示出的用于關于在增強結構周圍形成泡沫部分的模的底部的原理主視圖；圖6B是圖4A-4C中示出的用于關于在增強結構周圍形成泡沫部分的模的頂部的原理主視圖；圖7A是圖6A中的模的底部的原理主視圖，該模具有安置在其中的增強結構，在增強結構周圍的模部分的預先成形；圖7B是圖7A中的底部的原理主視圖，在增強結構周圍的模部分的隨后成形；圖8A是用于自行車頭盔的增強結構的另一實施例的原理后視圖；圖8B是圖8A中的增強結構的原理頂視和后側視圖；圖8C是頭盔主體的前部與圖8A的增強結構結合的部分原理圖；圖8D是頭盔主體的前部與圖8A的增強結構結合的部分原理圖；
圖8E是頭盔主體的后部與圖8A的增強結構結合的部分原理圖；圖8F是頭盔主體的后部與圖8A的增強結構結合的部分原理圖；以及圖9是用于自行車頭盔的增強結構的另一實施例的后視圖。
具體實施例方式
在隨后詳細的描述中，將使用諸如“頂”、“底”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”以及“中心”等方位術語用于簡化圖示實施例的內容的描述。同樣地，諸如“第一”和“第二”的次序術語將用于簡化圖示實施例的描述。然而，因為其他位置和次序也是可能的，所以本發明不應被局限在圖示的方位上。本領域的技術人員會意識到上述的多種部件的其他位置是可能的。在此使用中，“前”、“后”、“左”和“右”是從保護性頭盔的使用者的角度來圖示說明的。同樣地，“頂”、“底”、“上”和“下”也是從頭盔佩戴者的角度來圖示說明的。
圖1A-1E說明了特別適合作為自行車頭盔100使用的保護頭盔的一個優選實施例。頭盔100包括主體10，較佳的，該主體10是組合結構。優選地，頭盔主體10構成頭盔100的保護性、抗沖擊部分。在圖示的布置中，主體10包括前端12、后端14、底緣16和頂端18。另外，主體還包括左側20和右側30。優選地，頭盔主體10還限定了凹口的尺寸以使主體10能戴在使用者的頭上。例如，凹口可具有凹陷表面，這樣在戴上頭盔100時凹陷表面的至少一部分包圍使用者頭部的一部分。在一個優選實施例中，主體10是按規定尺寸制作的，因此在戴上頭盔100時，在左右側20、30上的底緣16位于接近使用者耳朵的地方，并且后端14位于或在低于使用者頭骨的地方。另外，如現有技術中的，頭盔10可具有多種尺寸以便適合于不同使用者的多種頭部尺寸。例如，在一實施例中，頭盔100可以被制成適合兒童的尺寸。在另一實施例中，頭盔100可被制成適合成人的尺寸。在又一實施例中，頭盔100可被制成適合一定范圍的頭部尺寸的尺寸。
頭盔主體10優選地限定了底部區40和頂部區50。在圖示實施例中，底部區40被限定為低于虛線(見圖1D)并從后端14延伸至最接近主體10的前端12的P點。優選地，頭盔主體10關于縱軸X對稱，如圖1B、1C和1F所示，所以主體10的左側20和右側30彼此成鏡像對稱。在另一實施例中，底部區40從后端14延伸至前端12。
繼續參照圖1A-1E，許多的開口60在頭盔主體10上形成，開口60被構造成允許空氣通過其流動以利于冷卻戴頭盔100的使用者的頭部。在圖示實施例中，頭盔主體10具有在主體10的底部區和頂部區40、50之間形成的至少一個空氣開口62。在圖示實施例中，兩個開口62在底部區和頂部區40、50之間的邊界處形成。優選的，開口62被拉長并沿縱向布置在主體10的前端12和后端14之間。另外，主體10中的凹部62a相鄰每個開口62被設置并被構造成將空氣引導向開口62。然而，開口62可以其它適當模式布置。
圖1D還說明了在主體10的頂部區50中形成的多個開口64。優選地，開口62、64被設制成規定的尺寸以引導理想量的空氣流至使用者的頭部。開口64同樣地被地拉長并沿縱向布置在主體10的前端12和后端14之間。然而，開口64可以其它適當模式布置。頂部區50也具有形成在其中的凹部64a，其中一個凹部64a相鄰每個開口64被設置。如上所述，凹部64a被構造成引導空氣流至開口64并引導至使用者的頭部。頂部區50包括在相鄰的一系列開口64之間的至少一個細長的支撐件52。優選地，支撐件52在頭盔主體10的前端12和后端14之間縱向地延伸。
主體10還具有形成在其前端12處的開口66。在圖示實施例中，示出了3個開口66。然而，任何主體10都可具有任何適當數量的開口66。優選地，開口66在底緣16的上方限定了狹槽，該底緣16從主體10的左側20橫向地延伸至右側30。優選地，當使用者戴上頭盔100時，開口66允許空氣通過其至少部分流動至使用者的前額上。在一實施例中，主體10還優選地具有形成在其后端14處的開口68，如圖1C所示。在圖示中，主體10具有在前端12處的3個開口66和在后端14處的5個開口68。在另一實施例中，多于或少于3個的開口66可在前端12處被設置，并且多于或少于5個的開口68可在后端14處被設置。在圖示實施例中，在前端12處的開口66被拉長并在頭盔主體10的左側和右側20、30之間延伸。相同地，在后端14處的開口68被優選地拉長。
頭盔主體10優選地由吸收能量的材料制成，諸如膨脹的泡沫材料。然而，其他適當的材料也可被使用。更優選地，頭盔主體10由不同的膨脹泡沫材料部分組成，每部分具有不同的泡沫密度。在圖示實施例中，底部區40限定了具有第一泡沫密度的一個部分，頂部區50限定了具有與第一泡沫密度不同的第二泡沫密度的第二部分。在一實施例中，第一泡沫密度大于第二泡沫密度。在另一實施中，第二泡沫密度大于第一泡沫密度。在又一實施例中，底部區40限定了多個泡沫部分，每個具有不同的泡沫密度。相同地，在另一實施例中，頂部區50限定了多個泡沫部分，每個具有不同的泡沫密度。有利地，在滿足頭盔100的抗沖擊標準時，由該不同泡沫密度區構成的頭盔主體10提供了較輕的頭盔100。在優選實施例中，頭盔主體10具有在大約60克/升至大約112克/升之間的第一泡沫密度。在另一實施例中，第一泡沫密度在大約98克/升至大約112克/升之間。在又一實施例中，第一泡沫密度大約是104克/升。在另一實施例中，頭盔主體10具有在大約60克/升至大約112克/升之間的第二泡沫密度。在另一實施例中，第二泡沫密度在大約60克/升至大約98克/升之間。在又一實施例中，第二泡沫密度大約是72克/升。
圖2A圖示說明了用于構成頭盔的框架70的一實施例，諸如上述討論的頭盔100。框架70優選地包括托盤，該托盤具有設定為規定尺寸的凹腔以容納泡沫，將在下面作進一步描述。在圖示實施例中，框架70包括右側托盤72和左側托盤74。在優選實施例中，右側和左側托盤72、74互相成鏡像對稱。在一實施例中，托盤72、74由塑料材料制成。然而，托盤72、74可由其它適當的輕質材料制成。優選地，托盤72、74具有與頭盔主體10的要被模制的區相對應的形狀。在圖示實施例中，右托盤和左托盤72、74分別具有與頭盔主體10的底部區40的左、右側相同的形狀。
右側和左側托盤72、74優選地包括開口72a、74a，帶子75能分別通過開口72a、74a延伸。用于與保護頭盔一起使用的帶子75可由尼龍或其他適當的材料制成。另外，帶子75可被設置成將構成的頭盔100安全地緊固在使用者身體上。例如，帶子可包括前帶75a和后帶75b，其中前、后帶75a、75b一起保持構成的頭盔100與使用者的頭部通常成固定關系。右側和左側托盤72、74的帶75a、75b可以以任何適當的方式被互相緊固以保持構成的頭盔通常戴在使用者的頭上。每個帶75a、75b優選地在其一端具有封閉端75c。在圖示實施例中，帶75a、75b的封閉端75c被設置在托盤72、74的凹陷中。在一實施例中，封閉端75c包括由帶75a、75b通過縫合緊固在一起的部分限定的通道。然而，封閉端75c可通過以其它適當的方式緊固帶75a、75b來限定，諸如粘合的方式。
繼續參照圖2A，框架70包括增強結構80。在圖示實施例中，增強結構80包括柔性線性材料81的結構。例如，在一種布置中，增強結構80包括復合材料的結構，優選地，該復合材料具有單向纖維取向(unidirectionalfiber orientation)的。一個適當的柔性線性材料增強結構在于2006年6月20日提出的標題為具有增強結構的自行車頭盔同族專利申請11/425，331中被討論(代理人摘要編號為SPECBIC.172A)，其全部內容將結合于此并應當被考慮作本說明的一部分。然而，增強結構80可另外或可選地包括其他適當的結構，諸如將在以下進一步討論的增強殼或面板。在圖示實施例中，增強結構80包括右側框架82、左側框架84、和頂部框架86。在一個優選實施例中，框架82、84、86由連續的細絲限定。在另一實施例中，增強結構可由右側框架82和左側框架84組成，而沒有頂部框架86。
在圖示實施例中，右側和左側框架82、84優選地具有相同的L形布局(layout)。因此，以下描述的L形布局被應用至右側和左側兩個框架82、84。L形布局優選的包括多個細長件，至少一個細長件沿托盤72、74的長度的至少一部分縱向延伸并且至少一個細長件與其大致橫向地延伸。在圖示實施例中，L形布局包括第一細長件80a，該細長件80a沿托盤72、74的整個長度或大致整個長度大致縱向地延伸。如圖2A所示，第一細長件80a延伸通過帶75a、75b中的通道。因此，帶75a、75b經由第一細長件80a接合至增強結構80。L形布局還包括第二細長件80b，該細長件80b沿托盤72、74的整個長度或大致整個長度大致縱向地延伸，且大致平行于第一細長件80a。第二細長件80b優選地經由在其間延伸的橫向件80c連接至第一細長件80a。L形布局還包括第三細長件80d，該細長件80d沿托盤72、74的長度的一部分大致縱向地延伸，且大致平行于第二細長件80b。第三細長件80d優選地經由在其間延伸的第二橫向件80e連接至第二細長件80b。如圖2A所示，布局還包括既沿第二和第三細長件80b、80d的長度又在第二細長件80b和橫向件80c、80e之間的交叉點的連接點(junction)80f。優選地，細長件80a、80b、80d以及橫向件80c、80e在完整的頭盔主體10中至少部分限定開口60。
在一實施例中，增強件88在第三細長件80d和第二細長件80b之間延伸(見圖3)。增強件88優選地定位在最接近L形布局的前端的位置。在圖示實施例中，增強件88具有顛倒的Y形形狀。然而，增強件88也可具有其它適當的形狀。有利地，增強件88為右側和左側框架82、84提供額外的硬度。優選地，增強件88由輕且硬的材料制成，諸如硬塑料。在一實施例中，增強件88經由連接點80f緊固至右側和左側框架82、84，以下將進一步描述。在另一實施例中，其它適當的構件也可用于將增強件88緊固至右側和左側框架，諸如粘合。然而，增強件88是可選的，并且在其他實施例中的增強結構可在不使用該增強件88的情況下被構成，如圖4A-4C所示。
在圖2A中示出的一實施例中，細長件80a、80b、80d以及橫向件80c、80e優選地由單向線性材料制成，該單向線性材料可以是單個連續的細絲。例如，線性材料可被成形以限定細長件80a、80b、80c以及橫向件80c、80e。在一實施例中，線性材料被彎曲或扭曲以形成所述構件80a-80e。另外，線性材料也可被彎曲或扭曲以形成連接點80f。例如，線性材料自身也可打環圈結以形成連接點80f。然而，在其它實施例中，增強結構80可由互相重疊的多個單獨的區組成。例如，增強結構80可由許多單向線性材料制成的線圈組成，其中線圈互相重疊以限定增強結構80的布局，如圖4C所示并在以下作進一步討論。
在圖示實施例中，增強結構80還包括如圖2A所示的頂部框架86，盡管在前文中提出了該頂部框架，但是該頂部框架是可選的。頂部框架86優選地具有細長的形狀并包括第一細長件86a和第二細長件86b。兩個細長件86a和86b都大致縱向地延伸且經由大致的橫向件86c互相連接。在圖示實施例中，頂部框架86具有大致橢圓形的形狀。然而，頂部框架也可具有其他適當的諸如長方形的形狀。頂部框架86還優選地限定了沿細長件86a、86b的至少一個連接點86f。在圖示實施例中，頂部框架86限定了4個連接點86f，兩個沿第一細長件86a且兩個沿第二細長件86b。然而，頂部框架86可具有適當數量的連接點86f。
在一實施例中，右側和左側框架82、84經由連接點80f、86f連接至頂部框架86。例如，在一實施例中的在右側框架82的第二細長件80b上的連接點80f可被連接至頂部框架86的第一細長件86a上的連接點86f。另外，在一實施例中的在右側框架82的第三細長件80d上的連接點80f可被連接至頂部框架86的第二細長件86b上的一個連接點86f。同樣地，在一實施例中的在左側框架84的第二細長件80b上的連接點80f可被連接至頂部框架86的第二細長件86b上的連接點86f。另外，在一實施例中的在左側框架84的第三細長件80d上的連接點80f可被連接至頂部框架86的第一細長件86a上的連接點86f。然而，可使用任何適當的連接點80f、86f的組合將右側和左側框架82、84緊固至頂部框架86。例如，在另一實施例中，可經由連接點80f、86f將頂部框架86緊固至右側和左側框架82、84的第二細長件80d。
連接點80f、86f可與緊固件連接。例如，連接點80f、86f可通過鉚釘緊固在一起，比如圖2B中所示的接合鉚釘(snap rivet)90。然而，也可以使用其它種類的鉚釘和其他種類的緊固件，諸如螺絲釘、夾具、銷、釘子以及其它相似的件。優選地，緊固件由剛性的且輕質材料制成。在一實施例中，緊固件由諸如聚乙烯的硬塑料制成。在另一實施例中，可經由粘合劑將連接點80f、86f緊固在一起。一旦(連接點被)緊固在一起，右側框架82、左側框架84和頂部框架86限定了組合結構增強80。
圖3說明了部分形成的頭盔主體10。特別地，圖3示出了右側和左側框架82、84的右和左底部泡沫部分40。在圖示實施例中，頭盔主體10是圍繞右側和左側框架82、84的底部以及圍繞右側和左側托盤72、74注模的。泡沫的成型工藝可以是在現有技術中已知的任何工藝。將參照附圖6A-7B在以下對一個適當工藝作進一步描述，該工藝是圖示說明的用于在右和左側框架82、84的周圍形成泡沫部分的成型的實施例的工藝。優選地，在右側和左側框架82、84的剩余物仍暴露的時候，第一細長件80a，和連接第一和第二細長件80a、80b的橫向件80c的至少一部分被插入模壓(insertmolded)至該底部泡沫部分中。在此使用的，“插入模壓”是指將增強結構80的至少一部分嵌入到泡沫中，這樣泡沫可遮蓋住結構80的該部分。在另一實施例中，右側和左側框架82、84的不同的部分可被插入模壓或嵌入在泡沫部分中。例如，在一實施例中的所述的第一和第二細長件80a、80b和橫向件80c可被全部嵌入或大致上全部嵌入在底部泡沫部分之中。在一實施例中，部分形成的頭盔主體10的右和左側從模處被除去，這樣允許底部部分變硬。在另一實施例中，底部被允許全部變硬。然后部分形成的頭盔主體10可被插入至另一模中，并且重新開始注模以形成頭盔主體10的剩余部分。例如，泡沫可被成型至右側和左側框架82、84的暴露的部分上以形成完整的如圖1A-1E所示的頭盔主體10的頂部區50。
在一實施例中，底部泡沫部分形成頭盔主體10的底部區40并與隨后形成的頂部區50至少一部分經由增強結構80互相連接。在另一實施例中，右側和左側82、84的底部泡沫部分的組合和暴露部分被插入模壓至限定完整的頭盔主體10的頂部區50的泡沫部分中。因此，在優選實施例中的頭盔主體10包括多種泡沫部分，該多種泡沫部分形成為以連續工藝步驟成型的整體結構的單獨層，以形成所述整體結構。有利地，右側和左側框架82、84一起接合并緊固到不同的泡沫部分。
盡管上述的成型工藝包括首先使頭盔主體10的底部40成型，然后使頭盔主體10的頂部50成型，其它適當的順序也可用于使頭盔主體10成型。例如，在一實施例中，當使右側和左側框架82、84被暴露時，泡沫可在右側和左側框架82、84的頂部周圍被注模成型。然后，具有不同密度的泡沫可在所述右和左框架82、84的暴露的底部，以及在框架82、84的頂部周圍成型的先前形成的泡沫部分的周圍被注模成型。
在優選實施例中，用于形成主體10的底部區40的泡沫與用于形成頂部區50的泡沫相比具有不同的密度。在一實施例中，用于形成底部區40的泡沫具有高于形成頂部區50的泡沫的密度。在又一實施例中，底部區40可被形成有不同密度的多個泡沫區。例如，在一實施例中的框架82、84的第一部分可被插入模壓至具有第一密度的第一泡沫區中。相似的，框架82、84的第二部分可被插入模壓至具有第二密度的第二泡沫區中。另外，框架82、84的第三部分可被插入模壓至具有第三密度的第三泡沫區中。第一、第二、以及第三泡沫區可然后經由框架82、84而互相連接或經過在框架82、84和第一、第二和第三泡沫區中的至少一個泡沫區的周圍注模成型的隨后的泡沫區而互相連接。相同地，頂部區50可被形成有不同密度的多個泡沫區。因此，頭盔主體10的不同部分可被構成為具有經過挑選的泡沫密度。有利地，頭盔主體10的特定區的泡沫密度可被最優化以降低重量并被設置成整體組合結構。
在一實施例中，低密度泡沫首先在框架82、84的一部分的周圍被注模成型，且然后高密度泡沫在框架82、84的另一部分的周圍被注模成型。在另一實施例中，高密度泡沫區首先在框架82、84的一部分的周圍被注模成型，且然后低密度泡沫在框架82、84的另一部分的周圍被注模成型。該工藝可被一直重復直到完全形成頭盔主體10為止。
如上所述，且如圖4A所示，在一實施例中，線性材料81的結構可在沒有增強件88的情況下被形成。在圖示實施例中，線性材料81的結構包括至少一個線性材料線圈83。優選地，線圈83在結構81的特定位置上被安置，該特定位置是具有第一密度的的第一泡沫部分和具有第二密度的第二泡沫部分相遇的位置，第二密度與第一密度不同。因此，線圈83優選地沿泡沫密度邊界(“border”)被定位。有利地，線圈83加強了線性材料81的結構與完整的頭盔主體10中的泡沫部分之間的接合。
圖4B說明了在沒有增強件88的情況下，具有線性材料的框架82’的增強結構80的另一實施例。在圖示實施例中，框架82’相應于頭盔主體的右側框架，并由單向連續的細絲限定。在圖示實施例中，頭盔主體在中間的制造步驟中，該步驟是底部泡沫部分40被成型至框架82’上，將在以下作進一步討論。左側框架優選地是框架82’的鏡像因此未示出。
如上所述，頭盔主體80的框架82’可由連續單向的細絲制成。在另一實施例中，如圖4C所示，框架82”可由線性材料的多個線圈82a’組成，其中每個線圈82a’被連接至至少一個其它的線圈82a’，這樣線性材料的線圈82a’互相重疊。在優選實施例中，線圈82a’的重疊的長度在大約3cm至大約4cm之間。然而，線圈82a’可重疊更長或更短的距離。
圖5A-5B圖示示出了模200，該模200用于形成線性材料81的結構。在圖示實施例中，模200用于形成適合于頭盔主體的右側增強構架82’、82”。然而，相似結構的模可被用于形成頭盔主體的左側增強框架。
模200包括頂部210和底部250。頂部210限定外框架表面220和在外框架表面220對側的內框架表面(未顯示)。頂部210還具有外緣230。
底部250限定內框架表面260，該內框架表面260包括形成在其上的多個凹槽270。凹槽270被表現以設置成理想的L’形布局，該L’形布局優選地相應于線性材料的框架82’的L形布局。然而，本領域的技術人員將意識到凹槽270可被表現以設置成任何理想的布局，諸如右側框架82以及上述的左側框架84的L形布局。底部250也包括外緣280。模200的頂部和底部210、250優選地沿其緣部230、280互相接合以形成封閉模。
在一實施例中，連續的線性材料優選地被安置在底部250的凹槽270中并纏繞在交叉凹槽270之間的連接點周圍，以便于限定理想的L形布局。在一實施例中，在凹槽270之間的連接點J插入銷，并將線性材料纏繞在銷的周圍以輔助沿凹槽270布置線性材料。一旦獲得理想的L形布局，并使框架82’硬化，所述銷可被除去。該工藝可用于形成例如如圖4B所示的框架82’。
在另一實施例中，線性材料的離散的線圈可沿凹槽270被安置從而限定理想的L形布局。例如，線性材料的線圈可沿限定L形布局的一個區272的一組凹槽270布置。線性材料的另一線圈可沿限定L形布局的另一區274的一組凹槽270布置。優選地，線性材料的線圈布置在凹槽270之中因此每個線圈的至少一部分與另一線圈的部分相重疊。在優選實施例中，所述線性材料的線圈重疊在大約3cm和大約4cm之間。然而，在另一實施例中，線性材料的線圈可重疊少于3cm，或大于4cm。該工藝可被用于形成例如如圖4C所示的框架82”。
當線性材料被布置在凹槽270、250之間后，頂部210被接合至模200的底部250。然后凹槽270內的線性材料可被硬化以提供具有剛性或大致剛性的框架82、82’、82”。例如，線性材料與凹槽一起可被加熱以使線性材料硬化成剛性或大致剛性的結構。
圖6A-6B示出了模300的一實施例，用于在線性材料81的結構或框架82、82’、82”的周圍形成泡沫區。特別地，模300被設定為規定的尺寸以在線性材料81的結構周圍形成底部泡沫部分40。
模300優選地包括底部310和頂部340。底部310關于Y軸對稱，該Y軸將底部310分至兩個相同的等分中，且包括用于將底部310緊固至頂部340的緊固件312。優選地，底部310的每個半分包括凹表面C，凹槽320形成在其中。凹槽320形成L”形布局，該L”布局等于線性材料81的結構的L形布局或增強框架82、82’、82”、84。底部310的每個半邊還包括形成在相鄰的凹槽320的L”形布局的凹陷部分330。凹陷部分330優選地相對于凹陷表面C凹進。
模300的頂部340同樣的關于將頂部340分成相同的等分的Z軸對稱，并包括緊固件342，該緊固件342被設定為規定的尺寸以接合底部310的緊固件312，從而形成組合的模300。頂部340優選地包括凸表面350，該凸表面的輪廓相應于通過凹表面C限定的輪廓。頂部340還包括突出360，該突出從凸表面350的輪廓伸出。
一旦線性材料81的結構通過使用模200而成型，結構81處于模300的底部310的凹槽320中。由于凹槽320的布局L”等于或大致等于結構81的L形布局，所以結構81很容易地安裝在凹槽320之中。優選地，結構81安裝在凹槽320的L”形布局之中，但是結構81的一部分沒有被安置在凹槽320內，而是在凹陷部分330之上延伸，如圖7A所示。
頂部340接合至底部310。在一實施例中，頂部340的凸表面350接觸底部310的凹表面C，以保持結構81的位置以及抑制其從凹槽320的L”形布局處撤回。然后理想密度的泡沫被注射至凹陷部分330中從而形成頭盔主體10的底部40。如圖7B所示，底部40在結構81的暴露的部分周圍形成，該結構81的暴露的部分在凹陷部分330之上延伸。
然后框架82、82’、82”的組合和底部40可從模300處被撤回并轉移至另一模(未顯示)以形成頭盔主體10的頂部50。該模具有與模300相似的結構，并包括凹陷部分，結構81的暴露的部分可位于該凹陷部分上方，因此泡沫可在結構的暴露的部分的周圍相似的被注模成型。
圖8A-H說明了增強結構80’的另一實施例。如圖8A所示，增強結構80’包括柔性線性材料81的結構，如上所述，該結構在底部泡沫區40的周圍成型。在圖示實施例中，底部泡沫區40包括高密度泡沫。然而，在其它實施例中，底部泡沫區40可包括較低密度的泡沫。在圖示實施例中，增強結構80’用于頭盔主體10的左側框架84。然而，如上所述，用于右側框架82的增強結構80’可被作為圖8A中的圖示結構的鏡像。因此，用于右側框架的增強結構80’未顯示。
繼續參照附圖8A，增強結構80’還包括殼或面板400，該殼或面板400連接至泡沫部分40。在圖示實施例中，前殼410在前端12被連接至底部泡沫部分40的表面，這樣在前殼的另一部分空閑時，前殼410的至少一部分與底部泡沫部分40相接觸。在一實施例中，大約1/2前殼410被結合至底部泡沫部分40的表面處，并且大約1/2前殼410沒有被接合(例如，暴露)。相同地，后殼430在后端14處被連接至底部泡沫部分40的表面，這樣在殼430的另一部分空閑時，后殼430的至少一部分與底部泡沫部分40的表面相連接。在一實施例中，大約1/2后殼430被結合至底部泡沫部分40的表面，且大約1/2后殼430沒有被結合(例如暴露)。盡管圖示的實施例包括前殼和后殼410、430的2個殼，本領域的技術人員將意識到增強結構80’可包括更多或更少的殼。
在圖示的實施例中，殼410、430被連接至底部泡沫部分40的內表面40a，一旦頭盔主體10完成，該表面為面對使用者頭部的一般的凹表面。然而，在另一實施例中，殼410、430可被連接至頭盔主體10的底部泡沫部分40的外表面處。
如圖8A-8B所示，前殼410優選地具有允許前殼410被結合至頭盔主體10的其它區的輪廓412。例如，圖8C-8D示出了前殼410連接至完整的頭盔主體10的不同區。在圖示的實施例中，前殼410被結合至優選地包括具有第一密度的泡沫的底部泡沫區40，并結合至優選地具有第二密度的泡沫的頂部泡沫區50。因此，前殼410在具有不同密度的頭盔主體10的不同區之間被橋接，并給頭盔主體10提供進一步的支撐。另外，前殼410的輪廓412優選地在頭盔主體10中幫助限定至少一些通風口60。
相同地，如圖8A-8B所示，后殼430優選地具有允許后殼430被結合至頭盔主體10的其它區的輪廓432。例如，如圖8E-8F示出了后殼430連接至完整的頭盔主體10的不同區。特別地，圖8E-8F示出了后殼430結合至底部泡沫區40和頂部泡沫區50。如上所述，頭盔主體10的底部和頂部泡沫區40、50具有不同的密度。因此，后殼430給頭盔主體10提供額外的支撐，并在具有不同密度的不同區之間起橋接作用。另外，后殼430優選地幫助限定至少一個通風口60。
在圖示的實施例中，前、后殼410、430具有預定輪廓412、432，該預定輪廓412、432與殼410、430將連接到的不同泡沫區40、50的形狀相對應。然而，在另一實施例中，殼410、430可為具有一般平面形狀的柔性面板從而可被彎曲以符合不同的泡沫區40、50的形狀。
在一實施例中，殼410、430可插入模壓至具有第一密度的底部泡沫部分40中，使用如上所述的用于插入模壓線性材料的結構的相似工藝，以獲得如圖8A所示的組合。然后該組合可被插入模壓至諸如頂部泡沫部分50的第二泡沫部分中，該第二泡沫部分具有不同于第一密度的第二密度。因此，獲得了如圖8D-8F所示的完整的頭盔主體10。
在另一實施例中，在諸如底部和頂部泡沫部分40、50的不同的泡沫區在線性材料81的周圍插入模壓后，殼410、430可被連接至頭盔主體10處。例如，一旦形成了完整的頭盔主體10，殼410、430可被施加至主體10，因此殼410、430橋接穿過并連接具有不同密度的不同泡沫區40、50。然后完整的頭盔主體10的組合可被加熱以將殼410、430結合至泡沫區40、50。在一實施例中，殼體410、430經由粘合劑或由加熱被激活的殼410、430的表面上的墨結合至泡沫部分40、50。在另一實施例中，粘合劑可被施加至泡沫部分40的表面40a，且殼410、430施加至所述表面40a。然而，用于將殼410、430結合至泡沫部分40、50的其它的適當的方法可被使用。例如，注射成型工藝可改變殼410、430的表面，允許其結合至泡沫部分40、50。
在一實施例中，殼410、430可包括聚碳酸酯材料，該聚碳酸酯材料在泡沫成型工藝期間設定的能經受住通常表現出的溫度。在另一實施例中，殼410、430可包括聚氯乙烯(PVC)材料、或聚對苯二亞甲酸丙二醇酯(PETG)材料。然而，也可使用其它具有理想的強度、剛度和重量的適當的材料，包括其它的塑料材料。
在圖8A-8F說明的實施例中，殼400在用于線性材料81的結構外，還用于形成增強結構80’。在另一實施例中，如圖9所示，增強結構80’只包括殼400，而不包括線性材料81的結構。在圖示實施例中，前殼和后殼410、430被連接至底部泡沫部分40以形成中間組合，該底部泡沫部分40具有第一密度。如上所述，該中間組合可然后被插入模壓至具有第二密度的另一泡沫區中，第二密度與第一密度不同。
在一實施中，如圖1B所示，外殼500優選地覆蓋主體10的外表面的至少一部分，并且因此限定頭盔100的外表面的至少一部分。在一實施例中，殼連續覆蓋主體10的外表面。殼可為主體10提供保護并提高頭盔100的總體形象。另外，殼還可提供能量吸收功能。此外，殼可具有象頭盔主體10的外部框架一樣的功能。在一實施例中，殼可以是相對薄的塑料材料層。另外殼的平均厚度可以理想地大致小于主體10的平均厚度。在一實施例中，在前一工藝步驟中形成殼之后，殼可被注模成型至頭盔主體10上。
盡管本發明已在前后文的優選實施例和例證中被公開，但本領域的技術人員將理解本發明在指定公開的實施例之外還將擴充至其它實施例和、或本發明的使用以及顯而易見的修改和其同等的情況。具體而言，當現有的頭盔在前后文的具體的優選實施例中被描述時，技術人員將意識到、考慮到本公開的某些的優點、特征、和頭盔的方方面面可以通過多種的、其它的、其中一些已經在上述被提及的申請而實現。另外，可預期的是本發明描述的多方面和特征可被分開實行、組合在一起、或互相替代，并且特征和方面的多種組合和替代組合將仍然落入本發明的范圍之內。另外，可預期的是頭盔構成中的步驟的順序是多變的且仍然落入本發明的范圍之內。例如，頭盔主體的不同區可以以任何理想的順序形成，例如首先形成頭盔的頂部區，然后再形成頭盔的底部區。因此，可確定的是在此公開的本發明的范圍不應受到上述的具體公開的實施例的限制，而應該通過對權利要求的仔細的閱讀來決定。
權利要求
1.一種自行車頭盔，包括主體，所述主體具有凹陷內表面，該凹陷內表面被構造成適合使用者的頭部，所述主體具有第一區和第二區，所述第一區具有第一材料密度，所述第二區具有不同于所述第一材料密度的第二材料密度；以及增強結構，所述增強結構被設置在主體中，其中所述增強結構接合所述主體的所述第一和第二區。
2.一種自行車頭盔，包括主體，所述主體具有凹陷內表面，該凹陷內表面被構造成適合使用者的頭部，所述主體具有多個區，所述多個區中的第一區的第一材料密度不同于所述多個區中的第二區的第二材料密度；以及增強結構，所述增強結構的至少一部分被嵌入到所述主體中，其中所述增強結構至少延伸通過至少兩個相鄰的區，使得所述區通過所述增強結構至少部分地相互連接。
3.根據權利要求1、2以及12-16中的任一項所述的頭盔，其中所述增強結構包括連續的單向細絲。
4.根據權利要求1-3以及12-16中的任一項所述的頭盔，其中所述第一材料密度在98克/升和112克/升之間。
5.根據權利要求1-4以及12-16中的任一項所述的頭盔，其中所述第一材料密度是104克/升。
6.根據權利要求1-5以及12-16中的任一項所述的頭盔，其中所述第二材料密度在60克/升和98克/升之間。
7.根據權利要求1-6以及12-16中的任一項所述的頭盔，其中所述第二材料密度是72克/升。
8.根據權利要求1-7中的任一項所述的頭盔，其中所述增強結構還包括連接至所述主體的所述第一和第二區的至少一個殼。
9.根據權利要求1-8以及12-16中的任一項所述的頭盔，還包括限定在所述主體之中的至少一個通風口，所述通風口被構造成允許空氣通過其流通至使用者的頭部上，所述增強結構至少部分限定所述通風口。
10.根據權利要求1-9以及12-16中的任一項所述的頭盔，其中所述主體的至少一個區包括膨脹泡沫材料。
11.根據權利要求1-10以及12-16中的任一項所述的頭盔，還包括外殼，所述外殼設置在所述主體的外表面的至少一部分之上。
12.一種自行車頭盔，包括主體，所述主體具有第一區和第二區，所述第一區具有第一材料密度，所述第二區具有不同于所述第一材料密度的第二材料密度；以及增強結構，所述增強結構包括連接至所述第一和第二區的至少一個殼，其中，所述增強結構延伸橫過所述區，使得所述區通過所述增強結構至少部分地互相連接。
13.根據權利要求12所述的頭盔，其中所述殼被連接至所述第一和第二區的內表面，在頭盔被戴上時，所述內表面至少部分地面向使用者的頭部。
14.根據權利要求12所述的頭盔，其中所述增強結構還包括嵌入在所述主體中的線性材料的結構。
15.根據權利要求14所述的頭盔，其中線性材料的所述結構由材料的多個線圈限定，其中所述線圈中的一個與所述線圈中的另一個至少部分地重疊以形成所述結構。
16.根據權利要求15所述的頭盔，其中所述線圈重疊3cm至4cm之間。
17.一種制造自行車頭盔的方法，包括形成具有第一材料密度的第一主體區，所述第一主體區與增強結構的至少一部分相接合；以及形成具有與所述第一材料密度不同的第二材料密度的第二主體區，所述第二主體區與所述第一主體區和增強結構的至少一部分相接合，所述增強結構使所述第一和第二主體區互相連接。
18.根據權利要求17所述的方法，其中形成所述第一和第二主體區包括在所述增強結構的周圍形成泡沫材料。
19.根據權利要求18所述的方法，其中所述泡沫材料是在所述增強結構周圍注模成型的。
20.根據權利要求17所述的方法，其中將所述第一和第二主體區接合至所述增強結構包括將殼連接至所述第一和第二主體區的內表面，所述殼延伸橫過第一主體區和第二主體區之間的連接點。
21.根據權利要求17所述的方法，其中形成所述第一和第二主體區包括在所述第一和第二主體區中的至少一個上形成至少一個通風口，所述增強結構至少部分地限定所述通風口。
22.根據權利要求17所述的方法，還包括將外殼連接至所述第一和第二主體區中的至少一個的外表面的至少一部分。
全文摘要
一種自行車頭盔，包括主體，該主體具有被構造成適合使用者的頭部的凹陷內表面，主體包括具有第一密度的第一區和具有與第一密度不同的第二密度的第二區。在主體中設置增強結構，其中增強結構接合主體的第一和第二區。
文檔編號A42B3/06GK101073448SQ20071010495
公開日2007年11月21日 申請日期2007年5月17日 優先權日2006年5月19日
發明者克里斯托弗·布勒克 申請人:特種自行車配件公司