冲击吸收设备

本申请是发明名称为“冲击吸收设备”、国际申请日为2014年1月21日、国际申请号为PCT/US2014/012257、国家申请号为201480016436.8的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2013年1月18日提交的申请号为61/754,254且发明名称为“冲击吸收设备(IMPACT ABSORBING APPARATUS)”的美国临时申请的优先权和权益，因此通过全文引用将其公开的内容并入本文。

技术领域

本文中描述的一些实施例涉及一种冲击吸收设备。冲击吸收设备能够是头部保护装置，例如包括冲击吸收衬垫的运动头盔。

背景技术

一些已知的冲击吸收衬垫包括乙烯基醋酸乙酯(EVA)泡沫。这种已知的衬垫通过单一模式的变形吸收能量。结果，设计成用以缓冲与高能量冲击相关的力和/或加速度的传递的衬垫针对低能量冲击所能提供的能量吸收不够充分，即，衬垫可能是“坚硬的”。相反地，设计成用以缓冲与低能量冲击相关的力和/或加速度的传递的衬垫可能会在超过其能量吸收能力之后失效，即，衬垫可能会“压缩到底(bottom out)”。

通常，运动头盔例如橄榄球头盔已经设计成用以主要缓冲可能会立即导致受伤例如脑震荡的高能量冲击的影响。通常，运动头盔的缓冲低能量冲击的能力一般被认为是附带的优点，因此，对运动头盔和冲击吸收衬垫料的缓冲常规低能量冲击的有效性所投入的关注相对较少。传统的观点是如果穿戴者能够避开常规低能量冲击且不会立即受伤，则运动头盔就实现了其目的。然而，最近的研究建议相对低能量的冲击可能会促发长期的神经学问题例如慢性的创伤性脑病(CTE)。

因此，需要一种冲击吸收衬垫和头部保护装置，所述冲击吸收衬垫和头部保护装置能够以不同和/或协作的模式操作，以用于高能量冲击吸收和低能量冲击吸收。例如，需要一种橄榄球头盔，其适于更加有效地吸收与橄榄球有关的常规低能量冲击以及更加严重的高能量冲击例如可能会立即导致受伤的冲击。

发明内容

本文中描述的一些实施例涉及一种运动头盔。所述运动头盔能够包括壳体、悬架和若干吸收冲击衬垫。悬架能够布置在壳体内并且构造成用以将衬垫联接到壳体。每个衬垫都能包括限定内部容积的膜片。阀能够使所述内部容积与膜片的外部流体连通。在一些实施例中，两个或更多个结构构件能够布置在所述内部容积中。在使用者穿戴所述运动头盔时，一个结构构件能够至少部分地变形。

附图说明

图1是图解了根据实施例的保护装置的示意图。

图2至图3是图解了根据各个实施例的冲击吸收衬垫的示意图。

图4至图8是根据各个实施例的冲击吸收衬垫。

图9是根据实施例的衬垫和悬架的等距视图。

图10是根据实施例的衬垫、悬架和壳体的侧剖视图。

图11和图12是根据两个实施例的头盔的视图。

图13是根据实施例的前额衬垫的视图。

图14和图15示出了衬垫相对于头盔壳体和穿戴者的头部的布置方案。

图16至图19是根据各个实施例的悬架的等距视图。

具体实施方式

在一些实施例中，运动头盔能够包括壳体、悬架和若干冲击吸收衬垫。悬架能够布置在壳体内并且构造成用以将衬垫联接到壳体。衬垫能够包括膜片，所述膜片限定了内部容积。在一些实施例中，两个或更多个结构构件能够布置在内部容积中。在使用者穿戴头盔时，一个结构构件能够至少部分地变形。在将力施加到衬垫时，结构构件能够变形，并且内部容积能够减小。阀能够使内部容积与膜片的外部流体连通。在一些实施例中，阀能够限制从内部容积到外部的流体(例如空气)的流动，这能够减小衬垫变形的速率。

在一些实施例中，运动头盔能够包括壳体、悬架和若干冲击吸收衬垫。衬垫能够包括外膜片和划分膜片，所述外膜片和划分膜片能够共同限定两个内部容积。结构构件能够布置在每个内部容积中，并且阀能够使内部容积中的至少一个与衬垫的外部流体连通。悬架能够将至少一个衬垫联接到壳体。悬架能够联接到衬垫的中间部分，以使衬垫的与壳体接触的端部能够相对于壳体运动。

在一些实施例中，运动头盔能够包括壳体、悬架和若干冲击吸收衬垫。衬垫能够包括限定了内部容积的膜片。在一些实施例中，膜片的刚性可能不足以限定膜片的预定形状。类似地，膜片可以是相对薄的膜片，所述相对薄的膜片缺乏结构强度来支撑其自身重量。两个结构构件能够布置在内部容积中。结构构件能够支撑膜片和/或限定衬垫的形状。第一结构构件能够构造成用以在穿戴头盔时布置成毗邻壳体，第二结构构件能够构造成用以在穿戴头盔时布置成毗邻穿戴者的头部。类似地，第二结构构件能够布置成当穿戴头盔时位于头部和第一结构构件之间。在一些实施例中，第二结构构件可以比第一结构构件软。类似地，第二结构构件能够具有低弹性模量、能够构造成用以当被施加力时施以较低的反作用力(例如，第一结构构件能够具有更大的压入力挠度(indention force deflection)，正如在本文中更加详细描述的那样)、和/或能够具有比第一结构构件更低的密度。当将力施加到衬垫时，结构构件中的至少一个能够变形，这能够致使衬垫的体积减小。能使内部容积与衬垫的外部流体连通的阀能够例如通过在衬垫变形时限制流体(例如空气)离开内部容积的速率来限制变形的速率。

图1是根据实施例的保护装置的示意图。保护装置100能够例如是头盔，所述头盔例如是橄榄球头盔、棒球头盔和曲棍球头盔等。保护装置100能够操作用以例如通过吸收与冲击相关联的力和/或加速度来缓冲冲击。保护装置100能够例如操作用以通过吸收冲击力和/或减小与冲击有关的加速度来缓冲对头部和/或脑部造成的伤害例如脑震荡。保护装置100能够操作用以承受并且降低因反复冲击(例如可能在接触类运动期间产生的冲击，譬如因与其他运动员或者地面相撞而产生的冲击)而受伤的风险。

保护装置100能够包括壳体110、悬架115和一个或多个衬垫120。壳体110能够是刚性结构，可操作用以将与冲击有关的力分散在更大的区域上。例如，壳体110能够操作用以将冲击分散到并非紧邻冲击部位的衬垫120。壳体110能够由例如聚碳酸酯或者任何其它适当的材料构造而成。

一个或多个衬垫120能够布置在壳体110内。衬垫120能够构造成用以放置在使用者的头部和壳体110之间。正如在本文中更加详细描述的那样，衬垫120能够构造成用以在接收到力和/或冲击时变形。例如，衬垫120能够在头盔100承受冲击时弹性地、塑性地、粘弹性地和/或非线性地变形。当衬垫120变形时，能够减小通过衬垫120传递到例如使用者头部的力和/或加速度。

在一些实施例中，衬垫120能够刚性地联接到壳体110。在其它实施例中，衬垫120能够可动地联接，以使得在保护装置100承受冲击时壳体110、衬垫120和/或使用者的头部能够彼此相对运动。例如，衬垫120能够经由悬架115联接到壳体110，所述悬架115能够操作用以限定衬垫120在壳体110内的运动范围。悬架115能够防止衬垫120掉落出壳体110，但是却能够允许衬垫120在壳体110内例如通过伸展和/或挠曲而运动有限或预定的距离。以这种方式，在一些实施例中，当保护装置110承受冲击时，能够通过衬垫120相对于壳体110的运动来消散一部分冲击能量。在一些实施例中，衬垫120和/或悬架115能够可移除地联接到壳体110。

图2是根据实施例的冲击吸收衬垫的示意图。衬垫220能够放置在头盔的壳体和使用者头部之间。如图所示，衬垫220包括结构元件230、膜片240和阀245。

结构元件230能够是能量吸收材料，例如开孔泡沫或者闭孔泡沫。结构元件230能够由发泡聚氨酯、发泡橡胶、膨胀聚丙烯(EPP)、膨胀聚丙乙烯(EPS)、乙烯基醋酸乙酯(EVA)、记忆海绵和/或任何其它适当的材料构造而成。结构元件230能够由例如

结构元件230能够至少部分地限定衬垫220的形状。膜片240能够基本包围、包封和/或封装结构元件230。膜片240能够具有与结构元件230类似的尺寸和/或形状。在一些实施例中，膜片240没有联接到结构元件230。类似地，膜片240能够是封闭袋，所述封闭袋包含结构元件240。在一些实施例中，膜片240能够是挠性膜片、片材和/或布。膜片240能够由聚氨酯、聚乙烯、尼龙、纸、棉和/或任何其它适当的材料构造而成。膜片240的厚度能够小于2mm、小于1mm、小于0.5mm和/或具有任何其他适当的厚度。在一些实施例中，膜片240的结构强度或者刚性不足以限定衬垫220的形状。例如，膜片240的结构强度不足以支撑其自身重量。在这样的实施例中，膜片能够符合或者基本符合衬垫220的形状。

膜片240能够限定内部容积。结构元件230能够布置在内部容积中。膜片240能够操作用以防止和/或阻碍包含在内部容积中的空气离开。因此，膜片240能够限定气垫，以使施加到衬垫220的力能够传递给包含在内部容积中的空气。

阀245能够例如在将力施加到衬垫220时允许空气离开内部容积。在一些实施例中，阀245能够是位于膜片240中的开口，例如通风孔、孔口、翻板(flap)和/或穿孔。在其它的实施例中，阀245能够是膜片240的多孔部分。在一些实施例中，阀245可以是有向的。例如，较之沿着一个方向流动的空气例如进入内部容积的空气，阀245能够将更大的限制施加到沿着另一个方向流动的空气例如离开内部容积的空气。

在一些实施例中，阀245能够构造成用以限制离开内部容积的空气的体积和/或速率。例如，当衬垫220受力时，能够阻碍在膜片240内流动的空气通过阀245离开。例如，阀245能够是相对于包含在膜片240内的空气量的小穿孔，以使得施加到衬垫220的力能够在膜片240内产生层流和/或涡流，从而抑制空气流经阀245。以这种方式，阀可以限制力能够从膜片240传递到结构元件230的上限速率。

在一些实施例中，衬垫220能够构造成用以使得传递通过衬垫的力取决于力的大小和/或力的持续时间。例如，衬垫220能够构造成使得通过结构元件230吸收和/或基本全部传递相对较低能量的冲击、相对较小的力和/或在相对较长的时间内逐渐施加的力。阀245能够构造成用以使得当施加相对较小的力和/或当逐渐施加力时，随着结构元件230被压缩，包含在内部容积中的空气能够相对畅通地流过阀245。类似地，当将这样的力施加到衬垫220时，能够相对渐变地或者缓慢地改变衬垫220的体积和/或形状，并且结构元件230的特征能够基本控制或者限定衬垫220的性能。

在一些实施例中，当相对突然地将力施加到衬垫220时，例如在相对高能量的冲击时，阀245能限制来自内部容积的空气的流量，由此抵抗衬垫220的尺寸和/或形状的突然变化。在接收这样的力时，结构元件230和内部容积中的空气都能抵抗形状和/或尺寸的变化，由此吸收能量。类似地，在接收相对高能量的冲击时，内部容积中的空气的压力能够增大，由此吸收来自冲击的能量。随着压力增大，空气能够经由阀245从内部容积逸出，以使受限的流动进一步吸收来自冲击的能量。另外，随着空气离开内部容积，结构元件230能够通过变形吸收能量。在一些实施例中，结构元件230和流动阻力能够提供并行的能量吸收模式。这些并行的能量吸收模式能够向衬垫220提供非线性的冲击响应。例如，由阀245提供的流动限制能够对衬垫220的形状和/或体积的快速变化提供更大的阻力，而结构元件230与膜片240相比能够在更长的时间内对形状和/或体积的变化提供更大的阻力。

在一些实施例中，例如，在结构元件230是开孔泡沫的实施例中，结构元件230的密度、孔隙率、压缩强度和/或其它材料性质都能影响衬垫220内的空气压力变化的速率。例如，如果结构元件230具有相对大的孔径、相对低的密度和/或相对低的压缩强度，则结构元件230能够相对轻易地变形，由此在冲击时使得空气相对快速地移动并且增加内部容积中的压力。在结构元件230能够相对轻易变形的实施例中和/或在相对高能量的冲击期间，能够由阀245的限流特性更大程度地确定衬垫220的冲击缓冲性能。与此相反，在结构元件230相对难以变形、具有闭孔结构的实施例中和/或在相对低能量的冲击期间，结构元件230能使更少的空气随着其变形移动，由此吸收更大部分的能量。

在一些实施例中，结构元件230、由膜片240限定的内部容积的尺寸以及阀245能够共同构造成用以针对特定的冲击特征减小力和/或加速度在衬垫220上的传递。例如，在衬垫220旨在形成头盔的构造成用以缓冲与打橄榄球有关的力/冲击的传递的部分的实施例中，衬垫220能够构造成用以抵抗或者减少冲击导致的加速度的传递。

在一些实施例中，衬垫220针对相对较低的力和/或加速度的力和/或加速度的吸收特征能够主要取决于结构元件230，而针对相对较高的力和/或加速度的力和/或加速度吸收特征能够主要取决于从内部容积通过阀245离开的空气。

在一些实施例中，正如在本文中更加详细描述的那样，衬垫220能够构造成用以抵抗特定范围的力和/或加速度。衬垫220的特征和/或构造能够限定如何传递力和/或加速度。例如，这样的特征能够包括或者这样的构造能够基于内部区域的体积、结构元件230的形状、尺寸和/或材料性能、和/或阀245抵抗空气流动的能力。结果，衬垫220能够调整成例如通过减小峰值加速度和增加与冲击事件有关的加速持续时间来吸收特定的力和/或加速度。例如，在衬垫220构造成用以放置在橄榄球头盔中的实施例中，衬垫220能够构造成用以吸收给予大约50g至100g的峰值加速度的冲击。类似地，当衬垫220经受大约50g至100g的加速度时，膜片240和阀245能够操作用以减小传递的峰值加速度和/或延长传递加速度的持续时间。例如，当衬垫220经受大约50g至100g的加速度时，能够限制空气从内部容积流出的上限速率，以便减小衬垫220变形的最大速率。在更高加速度(例如大约500g的加速度)的条件下，由阀245引发的限流能够致使衬垫220的变形太慢以至于无法有效吸收冲击的能量。然而，在橄榄球比赛中不太可能经历这种量级的加速度，并且衬垫220不需要缓冲这种类型的加速度。正如在本文中进一步详细描述的那样，在一些实施例中，能够基于衬垫在头盔中的位置来预先选择衬垫的类型和/或构造。例如，较之布置在头盔侧部处的衬垫，构造成布置在头盔的头顶处的衬垫能够构造成用以缓冲更高能量的冲击。

可选地，当衬垫220经受较低的加速度(例如大约5g的加速度)时，阀245可能无法有效地限制空气从衬垫流出。类似地，在低加速条件下，空气流动速率对于阀245而言可能太低以至于不能有效地抵抗衬垫220的体积变化。然而，这样的加速度不太可能导致受伤，并且因此没有必要让衬垫来缓冲这样的加速度。可选地，在一些实施例中，衬垫的结构元件230能够充分地缓冲低加速度的冲击。

图3是根据实施例的冲击吸收衬垫的示意图。衬垫320能够放置在头盔的壳体和使用者的头部之间。如图所示，衬垫320包括结构元件330、膜片340、划分膜片342和阀345。

衬垫320的功能能够与图2的衬垫220类似。结构元件330、膜片320和阀354中的每一个的结构和/或功能分别与结构元件230、膜片220和阀254类似，如参照图2示出和描述的那样。划分膜片342能够将衬垫330分成两个腔室，每个腔室均包含结构元件330和阀345(在其它实施例中，布置成毗邻划分膜片342、布置在划分膜片342上或者横跨划分膜片342布置的单个阀能够使两个腔室与衬垫320的外部流体连通)。划分膜片342能够防止空气从包含结构元件330A的腔室流至包含结构元件330B的腔室。划分膜片342能够由适用于构造膜片330的材料构成。

在一些实施例中，由膜片340和结构元件330限定的腔室能够是对称的，即，它们能够具有基本相同的尺寸和形状，包含类似的结构元件330和类似的阀345。在其它实施例中，腔室能够是非对称的。例如，结构元件330A能够具有与结构元件330B不同的尺寸和/或形状，结构元件330A能够由与结构元件330B不同的材料构成，和/或阀345A的限流性能能够与阀345B不同。

在一些非对称的实施例中，衬垫320构造成用以较之具有类似总体尺寸和/或形状的图2的衬垫220能够在更大范围的力和/或加速度内吸收力和/或加速度。例如，包含结构元件330A的腔室的体积能够大于包含结构元件330B的腔室的体积和/或阀345A的限流性能能够大于阀345B的限流性能。因此，能够优化包含结构元件330A的腔室吸收更高的力和/或加速度，能够优化包含结构元件345B的腔室来吸收更低的力和/或加速度，并且两个腔室结构能够共同地吸收更大范围的力和/或加速度的冲击。

衬垫320能够构造成用以接收力以使包含结构元件330A的腔室和包含结构元件330B的腔室按顺序或者并行地变形。尽管示出了用一个划分膜片限定两个腔室，但是在其它的实施例中，任何数量的膜片能够限定任意数量的腔室。类似地，尽管示出了膜片340和划分膜片342，但是在其它实施例中，能够通过联接第一膜片和第二膜片形成衬垫320，所述第一膜片基本包封第一结构元件，所述第二膜片基本包封第二结构元件。

图4A-4J、图5-7以及图8A和8B是根据不同实施例的冲击吸收衬垫。衬垫420、520、620、720和820的结构和/或功能可以与参照图3所示和描述的衬垫320类似。

如图4A至4J所示，衬垫420包括两个泡沫盘形件430、顶部衬垫膜片440A和底部衬垫膜片440B。图4A和图4B是衬垫420的分解图。图4C是衬垫420的前等距视图。图4D是衬垫420的底部等距视图，图4E是衬垫420的仰视图。图4F是衬垫420的另一底部等距视图。图4G是衬垫420的翻转的后等距视图。图4H是衬垫420的俯视图。图4I是衬垫420的左侧视图。图4J是衬垫420的前侧视图。

顶部衬垫膜片440A和底部衬垫膜片440B能够操作用以联接在一起以限定膜片440。衬垫420还能够包括划分膜片442和两个通风口445。泡沫构件430、膜片440、划分膜片442和通风口445的结构和/或功能可以分别与参照图3在上文描述的结构元件330、膜片340、划分膜片342和阀345相类似。类似地，在图5、6和7中示出的衬垫520、衬垫620和衬垫720分别包括泡沫盘形件530、630和730、膜片540、640和740、划分膜片542、642和742、以及通风口545、645和745，其结构和/或功能可以分别与参照图3在上文描述的结构元件330、膜片340、划分膜片342和阀345相类似。

如图所示，衬垫520、620和720基本对称。上和下泡沫盘形件530、630和740具有大体相同的形状和尺寸。例如，上和下泡沫盘形件530、630和740中的每一个的直径约为2英寸而厚度为1英寸。因此，衬垫520、620和720的直径约为2英寸而厚度为2英寸。如图所示，泡沫盘形件530、630和730由G25泡沫构成。在其它的实施例中，衬垫520、620和/或720能够是非对称的；例如，泡沫盘形件530A能够是G60泡沫而泡沫盘形件530B能够是G170泡沫。在其它实施例中，泡沫盘形件/构件的尺寸、材料、形状等能够不同或者能够是非对称的。类似地，通风口能够不同或者能够是非对称的。作为示例，通风口545A能够具有与通风口545B不同的尺寸和/或形状。

衬垫420是非对称的。如图所示，泡沫构件430A大于底部泡沫构件430B。当穿戴包含衬垫420的头盔时，泡沫构件430B能够布置在泡沫构件430A和穿戴者的头部之间。衬垫420能够构造成用以当穿戴包含衬垫420的头盔时部分地变形。泡沫构件430B能够构造成用以当穿戴包含衬垫420的头盔时较之泡沫构件430A更大程度地变形。在一些实施例中，泡沫构件430A能够在穿戴包含衬垫420的头盔时不变形或者基本不变形。例如，泡沫构件430B能够较之泡沫构件430A“更柔软”。类似地，泡沫构件430B能够具有更低的弹性模量，能够构造成用以当被施加力时施以更低的反作用力(例如，泡沫构件430B能够具有更大的压入力挠度)，和/或能够具有低于泡沫构件430A的密度。

泡沫构件430B的这种变形能够允许头盔较之例如具有单泡沫构件和/或类似“硬度”的泡沫构件的头盔更加紧密地贴合在穿戴者的头部上和/或能够提高头盔的舒适度。而且，“更柔软”的泡沫构件430B能够构造成用以较之“更硬”的泡沫构件430A缓冲相对较低能量的冲击。如上所述，较之具有单泡沫构件的衬垫和/或使用单个“硬”泡沫的衬垫，两个具有不同冲击吸收特性的泡沫构件的组合能够协同地缓冲更宽范围的冲击。

在一些实施例中，泡沫构件430B能够由Wm.T.Burnett&Co.的FS170泡沫构成。泡沫构件430B的密度约为4.0lbf/ft

衬垫820包括四个结构构件830A、830B、830C、830D，在图8A中以分解视图示出并且在图8B中以等距视图示出了衬垫820。在一些实施例中，结构构件830A、830B、830C、830D中的每一个均基本为矩形并且具有大约1.9英寸的宽度和大约2.5英寸的深度。第一结构构件830A能够由厚度约为0.5英寸的Wm.T.Burnett&Co.的FS-170构造而成。第一结构构件830A能够是构造成用以当穿戴包括衬垫820的头盔时最靠近穿戴者头部的结构构件。第二结构构件830B能够由厚度约为0.125英寸的XRD-1550035构成。第三结构构件830C能够由厚度约为0.25英寸的XRD-150035构成。第四结构构件830D能够由厚度约为0.75英寸的R-LiteT1515 Hypur-cell构成。第四结构构件830D能够构造成用以当穿戴头盔时布置成最靠近包含衬垫820的头盔的壳体。正如在本文中进一步描述的那样，衬垫820能够构造成用以联接到头盔的前额部分。

如图所示，衬垫420、520、620、720和820构造成用以沿着泡沫构件和/或盘形件的轴线例如轴线690被压缩。类似地，上和下腔室构造成用以被依次压缩。阀454、545、645和745布置成基本正交于压缩轴线。在其它实施例中，阀能够布置成基本平行于压缩轴线。

通风口545是穿过膜片540的约2.5mm×2.5mm的十字形切口。通风口545在衬垫变形时允许空气从包含泡沫盘形件530的内部容积流出。类似地，通风口645是穿过膜片640的约为1.0mm×1.0mm的十字形切口。通风口545和645的尺寸影响在变形时空气能够从衬垫520和620的内部流出的速率。较之图4中的较大通风口545，图5中的较小的通风口645能够提供更大的空气流动阻力。以这种方式，衬垫620在吸收较低的加速度时更为有效，而衬垫520在吸收较高的加速度时更为有效。

衬垫720的通风口745中的每一个均是膜片740中的约为0.8mm的圆孔。通风口745的圆孔能够允许将衬垫720更加快速地再次充气并且提供与通风口545类似的加速度减小性能。通过提供更加快速的再次充气性能，较之衬垫520，对于衬垫720而言能够缩短有效缓冲冲击之间的时间。在其它实施例中，能够选择任何其它的通风口几何形状和/或尺寸，以便缓冲特定的冲击。例如，通风口能够例如是0.5mm至10mm的十字形孔和/或0.5mm至10mm的圆孔。尽管如图所示每个衬垫的每个腔室均具有一个通风口，但是视在使用衬垫期间预期的力和/或加速度而定，能够适当地将任何数量的通风口加入衬垫中。

图9是根据实施例的衬垫920和悬架915的等距视图。图10是图9中的悬架915和衬垫920联接到头盔900的壳体910的侧剖视图。悬架915能够联接到若干衬垫920。衬垫920的结构和/或功能与如参照图4A至8B所描述的衬垫420、520、620、720和/或820类似。

悬架915能够操作用以将衬垫920相对于彼此、相对于壳体910和/或相对于头部的位置保持为合适的构造或者位置，以便保护使用者的头部。如图所示，悬架915构造成用以保持衬垫920，以使衬垫的一个腔室构造成用以接触使用者的头部，而衬垫的另一个腔室构造成用以接触头盔的壳体。

悬架915能够由EVA、尼龙、布、天然皮革和/或合成皮革和/或任何其它适当的材料构成。在一些实施例中，多个悬架能够联接到壳体，每个悬架都包含一个或多个衬垫920。悬架915经由凸部和/或翼片能够联接到壳体，所述凸部和/或翼片可操作用以由头盔中的狭缝和/或凹槽接收。条带和/或系带还能够联接到悬架915并且用于将悬架915联接到壳体910。悬架915能够固定地和/或可移除地联接到壳体910。例如，悬架915能够经由连接件912例如按扣、铆钉、粘接带或者任何其它适当的装置联接到壳体910，以使悬架915不能相对于壳体运动。在一些这样的实施例中，衬垫920能够仅经由悬架915联接到壳体910。在一些实施例中，悬架915能够操作用以使得衬垫920挠曲、弯曲、伸展和/或用其它方式使得衬垫920能够相对于壳体910运动有限的距离。例如，如图所示，悬架915联接到衬垫920的中间部分(与衬垫920的顶部表面或者底部表面没有直接接触)，使得衬垫920的与壳体910相接触的端部(或者顶部表面)没有直接联接到壳体910。以这种方式，衬垫920的接触壳体910的端部(或者顶部)表面能够相对于壳体910运动。而且，通过将衬垫920联接在中间部分附近(例如联接在衬垫920的顶部表面和底部表面之间)能够减小或者消除衬垫920在被施加力时鼓出或者弯曲的潜在趋势(这可以导致衬垫920的侧部或者侧表面而非底部表面接触使用者的头部)。

在其它实施例中，悬架915能够可动地联接到壳体910。例如，悬架915能够放置在壳体910中，以使悬架915通过悬架915和/或衬垫920与壳体910之间的摩擦配合而保持大体相同的位置。在这样的实施例中，悬架915能够操作用以例如当头盔900受到冲击时相对于壳体910运动。这种相对运动能够减小使用者头部的旋转加速度并且由此降低受伤的风险。在一些实施例中，悬架915能够可移除地联接到壳体910。

悬架915能够构造成用以将衬垫920定位成毗邻使用者的头部。例如，当头盔900放置在使用者的头部上时，衬垫920能够贴靠在使用者的头部和壳体910上(例如，衬垫920能够经历小幅变形)。以这种方式，衬垫920能够在使用者头部和壳体910之间形成摩擦配合。因此，头盔900能够在使用期间定向和/或保持它在使用者的头部上的位置。

衬垫920具有顶部泡沫盘形件930A和底部泡沫盘形件930B。顶部泡沫盘形件930A的高度低于底部泡沫盘形件930B的高度。顶部泡沫盘形件930A能够构造成用以与使用者的头部接触。在一些实施例中，顶部泡沫盘形件930A较之底部泡沫盘形件930B能够具有较低的密度和/或具有较低的压缩阻力。类似地，布置在衬垫920的顶部上的阀能够大于布置在衬垫的底部上的阀，如参照图4至图8所述。在一些实施例中，例如当头盔900放置在使用者头部上时，较之衬垫920的底部，衬垫920的顶部能够更易于压缩，这能增加使用者的舒适度。

悬架915能够构造成用以将衬垫920定位成使得壳体910能够将冲击分配到一个或多个衬垫920。例如，悬架915能够构造成用以间隔开衬垫920，以使得能够缓冲或者吸收来自各个角度的冲击。在一些实施例中，能够吸收同时发生/接连发生的来自多个角度的冲击。例如，头盔900能够操作用以吸收以相同和/或不同的角度传递到穿戴头盔900、正在打橄榄球和/或与多于一个的运动员碰撞的使用者的力和加速度。类似地，如果使用者在经受这样的碰撞之后不久便与地面碰撞，则能够由不同的衬垫920和/或吸收先前冲击的、可能已经恢复到其原始形状的衬垫920吸收相关冲击。

图11和图12分别是头盔1100、1200的视图。头盔1100包括壳体1110和衬垫1120。头盔1200包括壳体1210和衬垫1220。壳体1110、1210和衬垫1120、1220的结构和/或功能与在本文中讨论的任意壳体或者衬垫相类似。

头盔1100和1200还分别包括前额衬垫1180、1280。前额衬垫1180、1280均由两个结构构件构成。例如，构造成用以布置成毗邻壳体1110、1210的前额衬垫1180和/或1280的第一结构构件能够由Rubberlite HyPur-cel T1515构成。构造成用以布置成毗邻穿戴者头部的前额衬垫1180和/或1280的第二结构构件能够由Poron XRD-09500-65构成。尽管没有示出与前额衬垫1180、1280相关联的膜片，但是在一些实施例中，前额衬垫1180、1280能够包括与本文中讨论的膜片、划分膜片和/或阀中的任意一种相类似的膜片、划分膜片和/或阀。例如，如图13所示，三个衬垫820是如参照图8A和8B在上文所示和描述的衬垫，并且衬垫420能够布置成当穿戴头盔1100、1200时毗邻和/或接触穿戴者的前额。类似地，图11和12中示出的前额衬垫1180、1120能够由先前描述的衬垫820和/或420替代。

壳体1110、1210能够构造成用以布置在使用者头部的一部分的周围。壳体1110、1210能够呈部分地球状且可操作用以承受来自若干方向的冲击。壳体1110、1210能够基本是刚性并且构造成用以在受到冲击时经历相对小幅的变形和/或偏转。壳体1110、1210能够在一些实施例中构造成用以承受多次冲击而基本不会变形、破裂和/或以其他方式遭到破坏。壳体1110、1210能够例如是橄榄球头盔的聚碳酸酯壳体或者是用于头部保护的任何其它适当的壳体。

壳体1110、1210能够操作用以将冲击分配到衬垫1120、1220中的一个或多个。作为示例，壳体1110能够接收并非紧邻衬垫1120的区域中的冲击。因为壳体1110能够构造成用以经历小幅变形，所以壳体1120能够将与冲击相关的力和/或加速度分散到邻近的衬垫1120。

头盔1100、1200能够构造成用以缓冲或者吸收来自多个角度的多次冲击。因为壳体1110、1210能够构造成用以基本包封使用者的头部，并且衬垫1120、1220能够分布在使用者头部周围，所以头盔1100、1200能够构造成用以接收并且吸收例如对使用者头部的顶部、使用者头部的侧部、使用者头部的后部等的冲击。例如，头盔1100、1200能够构造成用以缓冲对头盔一侧(例如前部或顶部)的第一次冲击，缓冲在一次冲击之后相对快速地(例如，在0.5秒内、在1秒内、在2秒内、在30秒内等)接连对头盔另一侧(例如后部或侧部)的第二次冲击。例如，头盔1100、1200能够适当地吸收与因拦截后使用者和头盔撞击地面引起的冲击相关联的冲击。类似地，头盔1100、1200能够构造成用以例如通过不同的衬垫1120、1220缓冲相对快速的接连发生的来自多个方向的多次冲击。另外，正如在本文中更加详细描述的那样，缓冲第一次冲击的相同的衬垫1120、1220能够在相对短的时间内恢复以缓冲第二次冲击。

在一些实施例中，具有不同冲击吸收特征的衬垫1120、1220能够放置在头盔1100、1200中的不同位置处。例如，在冲击的严重程度基本与针对指定应用(例如，特定的运动或活动)的头盔1100、1200的部位统计相关的实施例中，可操作用以吸收更高能量冲击的衬垫能够布置在那些区域中。例如，可操作用以吸收更高能量冲击的衬垫1120、1220能够定位成使得它们布置成毗邻使用者头部的头顶。例如，较之头盔的侧部，头盔的头顶部可能存在接收相对更高能量冲击的风险。这可能是由于与头盔的侧部相比碰撞的次数和/或强度有所增加(例如，穿戴者“降低其头盔”以进行冲击)和/或在头顶部处壳体1110、1210的结构刚度更高(这可以耗散较少的能量)，而头盔侧部可以更有柔性和/或更易于接收更少的和/或更低强度的冲击。不同的活动或者运动可以与不同的冲击模式相关联。例如，在曲棍球中，可以确定头盔的后部易于受到相对高能量的冲击，而在自行车运动中，可以确定不太可能出现对头盔后部的高能量的冲击。以这种方式，能够优化构造成用以缓冲高能量冲击的衬垫的位置和构造成用以缓冲低能量冲击的衬垫的位置。在先前的示例中，曲棍球头盔能够构造成在头盔的后部具有相对“硬”的衬垫而在头顶部处具有相对“软”的衬垫，而自行车运动头盔能够构造成在头顶部和/或侧部处具有相对“硬”的衬垫而在后部处具有相对“软”的衬垫。

返回到头盔1100、1200，能够预先选择与壳体1110、1210的第一部分例如头顶部相关联(例如布置成毗邻、联接和/或构造成用以缓冲对该部分的冲击)但是与壳体1110、1210的第二部分例如侧部不相关联(例如布置成毗邻、联接和/或构造成用以缓冲对该部分的冲击)的第一衬垫，以便较之与壳体的第二部分相关联而未与壳体的第一部分相关联的第二衬垫能缓冲更高能量的冲击。例如，通过具有“更硬”的结构构件和/或更小的阀，较之第二衬垫，第一衬垫能够吸收与相对较高能量的冲击(例如与相对高的力相关联的冲击)有关的更大量的能量。例如，布置成毗邻使用者头部的头顶的衬垫1120、1220能够包括由Rubber-lite hypur-cell T1515构成的第一结构构件和由FS 170构成的第二结构构件，而布置成毗邻头部的侧部(例如颌部附近)的衬垫能够包括均由G430构成的两个结构构件。布置成毗邻头部侧部的衬垫的结构构件能够具有类似或者不同的厚度。以这种方式，与壳体的第二部分(例如侧部)接收相对较高能量的冲击时相比，穿戴者头部能够在壳体的第一部分(例如头顶部)接收相对较高能量的冲击时经历更小的加速度。类似地，通过具有“更软”的结构构件和/或更大的体积，较之第一衬垫，第二衬垫能够吸收与相对较低能量的冲击(例如与相对低的力相关联的冲击)有关的更大量的能量。以这种方式，与当壳体的第一部分接收相对较低能量的冲击时相比，穿戴者的头部能够在壳体的第二部分接收相对较低能量的冲击时经历更小的加速度。如果例如相对较高能量的冲击极有可能冲击壳体的第一部分(例如头顶部)而不太可能冲击壳体的第二部分(例如侧部)，则上述的做法可能是有利的。

头盔1100、1200还能够构造成用以吸收相对快速接连发生的多次冲击的作用。例如，如参照图4至图8讨论的那样，衬垫1120、1220能够构造成用以在相对短的时间内恢复成其原始构造。因为衬垫1120、1220能够恢复成原始构造并且因为壳体1110、1210能够具有弹性，所以头盔1100、1200能够吸收对同一区域的多次冲击。例如，衬垫1120、1220能够构造成用以在短于冲击之间经历的预期时间的时段内恢复成原始构造。例如，衬垫1120、1220能够在短于与运动员碰撞和撞击地面之间经历的预期时间的时间段内恢复成其原始构造。

图14和图15描绘了衬垫相对于头盔壳体和穿戴者头部的布置方案。如图14和图15所示，总共23个三角形衬垫和一个前额衬垫1480被布置在头盔壳体1410的内部中。图14示出了衬垫与穿戴者的头部的关系。图14包括头部和具有局部透明壳体1410的头盔的等距视图以及包括衬垫位置的头部的正视图、俯视图、后视图和侧视图(为了清楚起见而没有示出壳体1410)。图15示出了正视图、俯视图、后视图和侧视图，其中示出了相对于壳体1410的衬垫。三角形衬垫能够经由一个或多个悬架(例如参照图16至19在此更加详细描述的悬架)而联接到头盔壳体1410。

正如在本文中所述的那样，在一些实施例中，头顶衬垫1520较之布置在头盔内的其它三角形衬垫更为“坚硬”。另外，颌部衬垫1420较之布置在头盔内的其它三角形衬垫更为“柔软”。前额衬垫1480能够与如参照图12示出和描述的前额衬垫1280类似。

图16至19是根据各个实施例的悬架的等距视图。悬架1615能够保持两个衬垫，悬架1715和1815能够保持三个衬垫，悬架1915能够保持五个衬垫。在其它实施例中，悬架能够保持任意数量的衬垫。在一些实施例中，多个悬架(其中包括具有不同尺寸和/或构造的悬架)能够布置在头盔的壳体内。例如能够在头盔的不同区域中使用具有不同构造的悬架，以使得衬垫能够布置成不同的模式。例如，一个悬架能够构造成用以将衬垫定位成相对更紧凑，而另一个悬架能够构造成用以使衬垫更宽地间隔开。因此，在一些实施例中，选择不同的悬架能够允许调节衬垫的相对密度，例如，能够选择悬架，以在头盔的不同部分处有所差异地间隔开衬垫，或者能够使用可更换的悬架，以便针对特定活动选择衬垫的数量。

悬架1615、1715、1815和/或1915的结构和/或功能与如上所示和描述的悬架915相同或者类似。例如，悬架1615、1715、1815和/或1915能够经由连接件例如，按扣、铆钉、粘接带或者任何其他适当的装置联接到头盔的壳体，以使悬架1615、1715、1815和/或1915不能相对于壳体运动。

悬架能够包括凸部，例如凸部1717，所述凸部1717能够操作用以将悬架联接到头盔的壳体。例如，凸部1717能够操作用以布置在壳体的狭缝或凹槽中，和/或能够包括紧固件例如按扣和/或钩环式紧固件，以使得悬架能够联接到头盔的壳体。具有不同形状的悬架能够操作用以布置在头盔的不同区域中。例如，相对较小的悬架例如悬架1615能够构造成用以布置成靠近头盔的耳部或者面颊部，而相对较大的悬架例如悬架1915能够构造成用以布置成靠近头盔的顶部。

在一些实施例中，本文中描述的头盔和/或衬垫能够操作用以经由两种或者更多种模式协同地缓冲冲击。作为第一示例，包括结构构件和膜片的衬垫能够操作用以当衬垫变形时经由结构构件的变形以及经由限制离开由膜片限定的内部容积的流动而缓冲冲击。以这种方式，这种衬垫能够使用比没有膜片的衬垫(外露泡沫)“更柔软”的结构构件。使用“更柔软”的结构构件能够更加有效地缓冲相对低能量的冲击。通过将结构构件布置在膜片的内部区域中，则不用像使用“柔软”结构固件的常规情形那样舍弃缓冲相对高能量冲击方面的性能。通过限制离开内部区域的空气的流量，能够约束衬垫变形的速率，使得内部区域内的空气压力用作耗散冲击能量的第二模式。因此，衬垫针对相对高能量冲击而言表现得较为“坚硬”而对于相对低能量冲击而言表现得较为“柔软”。

作为第二示例，衬垫能够包括多个结构构件。结构构件能够堆叠成使得它们均有助于缓冲冲击。在一些这样的实施例中，结构构件能够由不同材料构造，以使得一个结构构件在缓冲相对更高能量的冲击时更为有效(例如其“更为坚硬”)而另一个结构构件在缓冲相对更低能量的冲击时更为有效(例如其更为“柔软”)。因此，这种衬垫能够操作用以主要通过更为“柔软”的衬垫的变形以第一模式缓冲相对低能量的冲击并且能够操作用以主要通过更为“坚硬”的衬垫的变形来缓冲相对高能量的冲击。这种衬垫还能够包括围绕多个结构构件的膜片和/或每个结构构件能够布置在衬垫的内部区域，以便进一步提供协同的冲击缓冲能力。

作为第三示例，因为能够优化、设计和/或选择衬垫以缓冲不同水平的冲击(例如，通过选择一个或多个结构构件的硬度和/或通过改变来自膜片的内部区域的流体流动的阻力)，所以头盔能够构造成具有这样的衬垫，所述衬垫具有与头盔壳体的不同部分相关联(例如，联接、布置成毗邻等)的不同的冲击吸收特征。以这种方式，头盔能够设计成基于与活动或者运动有关的冲击类型和冲击位置而用于特定的活动或者运动。而且，头盔壳体的不同区域能够具有不同程度的结构刚度，这能够改变冲击传递特征。在一些实施例中，相对“坚硬”的衬垫能够与头盔壳体的相对刚性部分(例如头顶部)相关联，而相对“柔软”的衬垫能够与头盔壳体的相对挠性部分相关联，这是因为壳体的挠性能够操作用以缓冲一部分的冲击。可选地，如果相对高能量的冲击倾向于发生在头盔壳体的结构刚性较低的部分，则“更为坚硬”的衬垫能够布置成毗邻头盔壳体的结构刚性较低的部分。

作为第四示例，包含衬垫且衬垫包含结构构件和膜片的头盔能够操作用以缓冲来自各个方向的重复冲击。类似地，本文中描述的头盔能够适于接收来自第一方向的冲击(和/或针对头盔第一区域的冲击)，在第一次冲击之后相对快速地接连经受来自第二方向的第二冲击(和/或针对头盔的第二区域的冲击)。衬垫能够构造成用以在冲击之间的时间内恢复和/或不同的衬垫能够构造成用以缓冲接连的冲击。在一些实施例中，衬垫的一个结构构件能够构造成用以缓冲第一冲击而第二结构构件能够构造成用以缓冲相对快速的接连发生的第二冲击。

尽管已经描述了各个实施例，但是应当理解的是仅仅以示例而非限制的方式呈现实施例。例如，尽管一些实施例描述为构造成用以放置在橄榄球头盔中的衬垫，但是其它实施例也是可行的，在所述其它实施例中，头盔是曲棍球头盔、自行车头盔、长曲棍球头盔、棒球头盔和/或任何其它适当的头盔。而且，在其它实施例中，衬垫能够放置在设计成用以吸收冲击的任何其它结构(例如汽车保险杠、运输包装材料或者其它运动装备譬如肩衬垫或者护胸)中。在其它的实施例中，这种衬垫能够包含到挡板例如运动边界板譬如曲棍球板和/或门柱中。

尽管各个实施例已经描述为具有特定特征和/或部件组合，但是其它实施例也是可行的，所述其它实施例在适当的情况下具有实施例中的任意一个的任意特征和/或部件的组合。例如，尽管一些实施例描述为具有布置在一个保护壳体内的衬垫，但是在其它实施例中，防护衬垫能够布置在两个保护壳体之间。类似地，尽管一些实施例描述为具有一个阀，所述阀构造成用以从由膜片限定的内部容积释放空气，但是在其它实施例中，阀能够构造成用以从两个内部容积释放空气。例如，参照图5，阀能够布置在包含结构元件530A的腔室和包含结构元件530B的腔室之间。作为另一个示例，尽管参照图14和15构造成用以吸收较高能量冲击的衬垫描述为放置在头盔的顶部，但是在其它实施例中，相同的衬垫能够应用在所有位置处，或者操作用以吸收高和/或低能量冲击的衬垫能够放置在任意位置处。

当在本文中使用时，术语“力”、“加速度”、“能量”和/或与冲击有关的其它术语被用于描述冲击的量级和/或相关量级。因此，除非在上下文中另有明确规定，否则这样的术语应理解为无方向。例如，如果第一冲击与沿着正方向的5g的加速度相关联，而第二冲击与沿着负方向的20g的加速度相关联，则与第一冲击相比，第二冲击与更大的加速度相关联。