[發明專利]用于保護性身體裝備的減震器

有效

• 申請號: 201410525669.2
• 申請日: 2014-10-08
• 公開（公告）號: CN104514837A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: A·雷諾茲;K·拉姆森
• 申請（專利權）人: 森尼思有限責任公司
• 主分類號: F16F15/023
• 分類號: F16F15/023
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 譚彥聞;胡強

相關申請的交叉引用

本申請是于2011年12月14日提交的美國專利申請號13/325,728的延續部分，該文獻的全文茲被援引納入本文。

技術領域

本申請總體涉及用在保護結構如身體裝備上的減震器。

背景技術

在運動和身體動作過程中，個體通常遇到沖擊力，如果未被至少部分衰減，該沖擊力可能造成嚴重受傷。因此，他們通常穿戴上運動保護裝備，例如頭盔、護罩、護肘和護膝等。這樣的保護性裝備一般包括沖擊衰減結構，其響應于沖擊力而彈性變形和/或塑形變形，由此機械衰減沖擊。例如許多頭盔具有設置在剛性或半剛性的外罩殼和使頭盔貼合穿戴者頭部的內襯之間的可潰縮的泡沫材料層。

泡沫材料通常是定制的以便最佳響應于特定的沖擊能量范圍，但在此范圍之外，其有效性顯著降低。對于超過該范圍上限的沖擊能量，泡沫材料太軟并且在完全衰減沖擊之前“耗盡”，即達到最大壓縮程度，導致高沖擊力傳遞至身體。另一方面，對于低于最佳范圍的沖擊能量，泡沫材料太硬而不能被壓縮或“壓塌”以足以充分延長沖擊后進行減速所持續的距離和時間，導致突然的高峰值力。通常，改善泡沫材料層的沖擊衰減能力的唯一方法是減小泡沫材料密度(即，使其更軟)并增大層厚，這導致不希望有的材料用量增加。使這種矛盾更惡化的是，大多數泡沫材料的最大壓塌距離只為初始高度的約30-40％。因此，泡沫材料層的約60-70％計入保護結構的體積和重量，但沒有沖擊吸收能力。另外，許多泡沫材料的性能隨著反復沖擊而快速惡化。其它傳統的沖擊吸收層顯示出相似的問題和局限性。

近年來的頭盔設計的特征是多個獨立的壓縮囊室，代替了連續的層，所述囊室利用其側壁和/或通過經囊室外殼的孔有阻力地排出流體來衰減沖擊。這些囊室通常具有接近其高度的壓塌距離，顯示出出眾的耐用性并且適應于大范圍的沖擊能量。另外，它們通過囊室設計提供了調整頭盔(或其它保護結構)的沖擊吸收特性的機會。但這樣的定制機會幾乎未被利用。

概述

本發明提供一種用于整合到保護結構例如頭盔和其它保護性身體裝備以及車輛、運動器械和機器中的儀表板、減震座椅和安全墊中的減震器。減震器大體呈空心的充有流體(如充氣)的可壓縮囊室形狀，并且一般分多個階段吸收沖擊。在各不同實施例中，囊室外殼的不同的部分和特征有助于在整個沖擊過程的不同時間通過響應該沖擊的有阻力地屈服來減震。另外在一些實施例中，囊室外殼包括一個或多個小孔或排流結構，流體(如空氣或水)通過其有阻力地排出，提供附加的沖擊衰減機構，其與外殼的有阻力的屈服共同、同時或者先后依次起作用。例如在某些實施例中，囊室借助至少最初通過外殼(或壁)和流體的有阻力的壓縮來衰減沖擊力，并且在沖擊的初始階段之后，所述壁可能屈服以允許沖擊余量通過有阻力的流體排出被衰減。在替代實施例中，在囊室外殼中的允許流體流出的開口大到不具有抗沖擊效果(或沒有顯著的抗沖擊效果)。本發明的各不同實施例的目標是通過調整該外殼的結構和形狀和/或排流結構的尺寸和形狀來改善減震器的能量管理特性。

壓縮囊室可以包括頂壁、底壁和側壁，并且可以(但不必一定)關于經頂壁和底壁中心點的軸線是對稱的。例如囊室可以為盤狀或圓柱形。側壁可以具有一致的或變化的厚度，并且可以是、但不限于筆直的、傾斜的、彎曲的或截頭錐體形的，取決于針對特定應用所期望的沖擊吸收曲線。在某些實施例中，兩個截頭錐體形側壁部背靠背布置，從而所述壁沿中央平面內收，在囊室壓癟時加速了內容積的減小。在其它實施例中如此布置截頭錐體形部分，從而其較大末端在中央平面處相交。囊室的外形可根據整合有該囊室的保護結構被調節。例如用在頭盔中的減震器可以具有圓拱狀的(非平面的)頂壁以更好地裝配在內襯和罩殼之間，和/或具有朝向一側漸縮的側壁以便更好適配沿頭盔周邊的窄空間。

頂壁可以包括可以在較后的壓縮階段中接觸對置壁的一個或多個皺折，由此有效增加幫助沖擊吸收的豎直壁的數量。這些皺折可以形成圍繞頂壁中心部的多個環。在一些實施例中，中心部突出于側壁高度之上，提供一個在側壁屈曲之前最初幫助沖擊吸收的單獨機構。在各不同實施例中，頂壁中心部的壓陷、側壁的屈曲和皺折在接觸底壁時的屈曲依次開始，形成三個沖擊吸收階段(其可部分重疊)。