CN111836561A - 防护头盔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防护头盔，该防护头盔具有用于分配冲击力的外壳(1)和至少部分地布置在外壳(1)内侧上的用于传输无线电信号的天线(2)，其中，外壳(1)在主要区域(5)中由主要材料构成。该防护头盔的特征为，外壳在切口区域(6)中由切口材料构成，该切口材料相对于主要材料对无线电信号具有更小的阻尼作用。本发明也涉及一种用于制造防护头盔的方法。

Description

防护头盔
本发明涉及一种具有前文权利要求1的特征的防护头盔，以及一种用于制造防护头盔的方法。
通常包括骑摩托车的许多活动中，要求佩戴防护头盔。不仅是具有对车手的头部安全的、广泛的覆盖的这种防护头盔，摩托车发动机和行驶噪声产生的噪音也使摩托车手的未经增强的口头交流在行驶中从实际角度来看难以或无法进行。
在最近的技术发展过程中，无线电连接以及麦克风和耳机的相应布置使得摩托车手即使在更大的群体中并且在行驶中也能彼此通信。在此，一个重要方面是通信参与者之间的可能最大距离。显然，一方面，各个摩托车手之间也可能存在或出现更大的距离(例如，当该群体被交通信号灯等相互隔开或在更长的距离上散布时)，另一方面，发射功率不应任意增加。其主要由于，摩托车上的相应设备通常由不易在行驶中充电的电池操作，并且不应对车手过度增加无线电波照射。
在传播范围的问题上，除了所使用的特殊类型的无线电通信外，天线及其放置也起着重要作用。用于该通信的天线通常布置在防护头盔本身上。由于麦克风和扬声器通常总归固定在防护头盔上，因此在这种情况下无需提供单独的组件，否则必须保有或固定该组件。在防护头盔上的布置还可以有效保护天线免受损坏。
在这种情况下，在这里被认为是最接近的现有技术的WO2012/148519A1提出了一种具有集成天线的防护头盔，该天线布置在外壳内侧上。
然而，由于机械原因且可能由于制造原因特别适合用于外壳的材料，用于放置天线时由于对无线电信号具有阻尼作用而可能具有不利的特性。对于具有碳纤维的纤维复合材料而言尤其如此。尽管其具有令人满意的轻重量，这尤其对于头盔而言是重要的一点，但是其引起相对强的电磁波阻尼。这减小了天线的传播范围，其无线电信号应当穿过外壳。
基于该现有技术，本发明的目的为，对现有技术已知的具有天线的防护头盔以及相应的制造方法进行进一步开发和改进，从而能够在尽可能地保持所需机械性能的同时实现改进的传播范围。
关于具有前文权利要求1的特征的防护头盔，该目的通过权利要求1的特征部分的特征来实现。关于制造防护头盔的方法，该目的通过具有权利要求15的特征的制造防护头盔的方法来实现。
对于本发明而言，需要认识到的是，可以在防护头盔的外壳中设置局部区域，该局部区域由于由不同且更合适的材料构成而对无线电信号具有更小的阻尼。通过适当地放置天线，在外壳内侧上的放置也可以实现用天线进行通信的改进的传播范围，而不必在机械或其他方面进行重大妥协。如果局部区域相对于其余部分的外壳较小，则这种不同材料的重量增加可以忽略不计。
根据本发明的防护头盔，其可以特别是摩托车防护头盔，具有用于分配冲击力的外壳和至少部分地布置在外壳内侧上的用于传输无线电信号的天线，其中，该外壳在主要区域中由主要材料构成。无线电信号可以是任何模拟或数字信号，原则上可能基于任何通信协议。天线可以为发送，以及替代的或附加的，发射无线电信号设置。天线至少部分地布置在外壳内侧上是指，外壳的至少一部分布置在天线与外壳外侧之间。例如，天线在内部和外部都可以被外壳包围。外壳内侧是凹形的，并且对应于朝向防护头盔佩戴者头部的方向。相应的，外壳外侧是凸形的。主要区域是外壳的一部分。主要材料原则上是任何材料。
根据本发明的防护头盔，其特征为，外壳在切口区域中由切口材料构成，该切口材料相对于主要材料对无线电信号具有更小的阻尼作用。切口区域是外壳的与主要区域不重叠的一部分，特别地，其可以小于主要区域。外壳可以由主要区域和切口区域构成。当前语境下的阻尼作用特别是通过介电吸附的阻尼。
原则上，主要材料可以是任何材料。防护头盔的一个优选的实施方式，其特征为，主要材料是具有主要纤维材料的主要纤维复合材料。主要纤维材料可以是任何材料的纤维或任何不同材料的纤维。相应地，主要纤维复合材料原则上是任何纤维复合材料。
进一步优选地，切口材料由次要纤维复合材料构成。次要纤维材料也可以原则上是任何纤维复合材料。一个优选的变体设想，次要纤维复合材料具有与主要纤维材料不同的次要纤维材料。次要纤维复合材料也可以具有多个不同的次要纤维材料，其也可以在区域中不均匀散布。在这种情况下，切口材料更小的阻尼可能是由于次要纤维材料的相应不同性质所导致的。因此，优选地，次要纤维材料与主要纤维材料相比，具有更小的、特别是特定的阻尼作用。在此，特定的阻尼作用是与次要纤维材料的体积单位相关的阻尼作用。换而言之，次要纤维材料与主要纤维材料相比具有更小的介电吸附。优选地，次要纤维材料包括玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维和/或聚乙烯纤维，或由其构成。次要纤维材料，以及替代的或附加的，主要纤维材料可以以稀松布、机织织物、针织织物或以其它纺织结构存在。
防护头盔的另一个优选的实施方式，其特征为，主要纤维复合材料具有用于嵌入主要纤维材料的主要基质材料。主要基质材料可以(特别是固化的情况下)与主要纤维材料形成主要纤维复合材料。次要纤维复合材料也可以具有用于嵌入次要纤维材料的次要基质材料。相应地，次要基质材料可以(特别是固化的情况下)与次要纤维材料形成次要纤维复合材料。主要基质材料和/或次要基质材料可以包括乙烯基酯树脂，或由其构成。
根据防护头盔的一个优选的实施方式，设想主要纤维材料具有碳纤维。主要纤维材料也可以基本上由碳纤维构成。原则上，次要基质材料也可以与主要基质材料不同。然而，优选地，主要基质材料的组成基本上对应于次要基质材料。在这种情况下，可以将相同基质材料用于外壳整体。
根据防护头盔的另一个优选的实施方式，设想主要区域和切口区域相互连接成一体。这可以特别有效地避免机械上不利的不规则性。实现这一目的的一种特别合适的方式是，主要区域和切口区域通过主要基质材料和次要基质材料相互连接成一体。在此，进一步优选地，通过主要基质材料和次要基质材料的固化来制造主要区域和切口区域之间的一体连接。如已经描述的，该两种材料可以是基本上相同的材料。进一步优选地，主要区域和切口区域基本上沿其边界排他地相互连接成一体。该边界是主要区域和切口区域之间的边界。一个有利的实施方式设想，沿着边界存在主要区域和切口区域之间的平坦的过渡。换而言之，上述过渡特别在外壳外侧是连续的。最后优选地，外壳形成为一体。
防护头盔的一个优选的实施方式，其特征为，切口区域在外壳上的至少在三个方向上与主要区域相接。该三个方向是在由外壳外侧或内侧形成的二维平面上各自相互垂直或相对的四个方向。正好在三个方向上相接的情况发生在，例如，如果切口区域与外壳边缘相接，否则，切口区域完全被主要区域包围。即使没有这种与外壳边缘的相接，切口区域也优选完全被主要区域包围，因此在上述语境下特别是在四个方向上与主要区域相接。
原则上，天线可以相对于外壳任意地布置。防护头盔的另一个优选的实施方式，其特征为，天线碰到外壳。其指的是，天线与外壳接触。特别地，天线可以碰到切口区域。这样，切口区域的更小的阻尼作用特别有效。替代的或附加的，天线可以布置在外壳的包裹状的口袋内。最后，天线可以固定在外壳内侧上。
原则上，天线完全不能在部分区段或甚至只在某些点碰到外壳。根据防护头盔的一个优选的实施方式，设想天线基本上完全在外壳的延伸区域上延伸。换而言之，天线整体与外壳接触。与天线接触的外壳区域是延伸区域。在这种情况下，优选地，延伸区域基本上完全被切口区域包围。此外，还可以提供与主要区域的安全距离。因此优选地，延伸区域可以保持与主要区域的最小距离，进一步优选地，该最小距离为至少10mm。
但是，在阻尼方面特别重要的不仅是外壳最靠近天线的部分。天线通常具有镜面对称的辐射特性，所以从天线发出的两个相对的辐射方向通常在阻尼方面特别重要。如果在外壳上适当地放置天线，重要的不仅是与天线直接相接的外壳区域，还有关于防护头盔中心相对的区域。因此，根据防护头盔的另一个优选的实施方式，设想将外壳设计为凹形的以部分地包裹防护头盔佩戴者的头部，其从而根据头部中心确定一个中心点，至少部分切口区域关于该中心点的点反射确定一个镜像区域，并且从天线发出并通过镜像区域的无线电信号的镜像区域无线电路径与通过主要区域的无线电信号的主要区域无线电路径相比具有更小的阻尼。换而言之，与天线相对的区域也具有减小的阻尼。通常，从天线发出并通过镜像区域的无线电路径的数量(即镜像区域无线电路径的数量)原则上是无限的。在此，对于至少一个这样的镜像区域无线电路径，存在减小的阻尼就足够了。不需要对于所有可能的镜像区域无线电路径都存在减小的阻尼。此外，上述关于镜像区域无线电路径从天线发出的说明仅确定镜像区域无线电路径的走向，并没有将无线电信号的方向(对应于从天线的发射或通过天线的接收)限制在该路径上。
原则上，这样描述的减小的阻尼可以以各种方式实现。第一优选的变体设想，镜像区域与外壳的开口区域重叠。换而言之，存在不穿越外壳的镜像区域无线电路径。例如，开口区域可以是用于佩戴头盔的视窗开口或头部开口。
第二优选的变体设想，切口区域与镜像区域重叠。换而言之，镜像区域的至少一部分由切口材料构成。在此，切口区域也可以进一步分为几部分，第一连续切口局部区域包含延伸区域，第二连续切口局部区域与镜像区域重叠，并且主要区域将第一和第二连续切口区域分开。换而言之，存在切口区域的两个相互不连续的局部区域。
防护头盔的一个优选的实施方式，其特征为，防护头盔具有容纳在外壳中的内层，该内层用于衰减冲击力。然后，优选地，外壳的至少一部分布置在天线与内层之间。
原则上，天线可以具有任何形状或构造。然而，防护头盔的另一个优选的实施方式，其特征为，天线沿纵向方向的延伸范围大于沿相对于纵向方向横向伸展的横向方向的延伸范围。换而言之，天线是细长形的。优选地，布置天线使得纵向方向基本上垂直定向。当佩戴上防护头盔时，这被证明是特别有利的位置。
根据防护头盔的一个优选的实施方式，设想天线相对于外壳横向方向基本上居中布置在外壳上，该外壳横向方向由防护头盔佩戴者的左右侧向方向确定。
进一步优选地，防护头盔具有用于将天线与通信设备耦合的传输线。根据第一变体，防护头盔具有特别用于可互换地容纳通信设备的槽，并且该槽具有用于使通信设备与传输线接触的接触装置。第二变体设想防护头盔具有用于将外部触点与传输线连接的连接装置。在这种情况下，通信装置不布置在防护头盔上，而仅与传输线建立电连接，例如，通过电缆。优选地，通信设备是数字通信设备，特别是蓝牙通信设备。相应地，天线优选被设置用于数字无线电信号的传输，其中，该数字无线电信号特别可以是蓝牙无线电信号。
根据本发明的方法旨在制造防护头盔，该防护头盔具有用于分配冲击力的外壳。在根据本发明的方法中，将用于形成外壳的主要区域中的主要纤维复合材料的主要纤维材料布置在用于模制外壳的模制装置中。换而言之，将主要纤维材料布置在用于模制外壳的模制装置中，使得其形成外壳的主要区域中的主要纤维复合材料。在根据本发明的方法中，为了嵌入主要纤维材料，将包围主要纤维材料的主要基质材料进一步固化，其中，外壳的切口区域由切口材料形成，其中，用于传输无线电信号的天线至少部分地布置在外壳内侧上，并且其中，切口材料相对于主要纤维复合材料对无线电信号具有更小的阻尼作用。
本方法的一个优选的实施方式，其特征为，切口材料具有次要纤维材料，其中，将次要纤维材料与主要纤维材料共同布置在模制装置中。优选地，为了嵌入次要纤维材料，将包围次要纤维材料的次要基质材料固化，其优选地与主要纤维材料的固化基本上同时实现。通过将包围次要纤维材料的次要基质材料固化，次要基质材料与次要纤维材料形成次要纤维复合材料。进一步优选地，次要基质材料具有与主要基质材料基本上相同的组成。
所提出的方法的其它优选的实施例、特征和优点相应地由所提出的防护头盔的优选的实施例、特征和优点得出，反之亦然。
同样，下面参照优选实施例的附图来说明本发明的其它细节、特征、目标和优点。附图中：
图1：显示所提出的防护头盔的实施例的示意性分解图，以及
图2：显示图1中的防护头盔的示意性侧视图。
图1所示的防护头盔是摩托车防护头盔。其具有外壳1，该外壳在图1中以分解图的形式具体显示。防护头盔还具有天线2，在此该天线被设置用于蓝牙通信，并且为此将其特别地通过传输线3与槽4的接触装置连接，该槽用于容纳通信设备(此处未个别显示)。通信设备通过天线2发送和接收无线电信号。
外壳1在主要区域5中由主要材料构成，该主要材料是纤维复合材料，该纤维复合材料具有碳纤维纤维材料和乙烯基酯树脂基质材料。该主要材料也可以表示为主要纤维复合材料。在与主要区域5不同的切口区域6中，外壳1由切口材料构成，在此该切口材料由另一种纤维复合材料构成，该另一种纤维复合材料包括玻璃纤维纤维材料以及乙烯基酯树脂基质材料。该另一种纤维复合材料也可以表示为次要纤维复合材料。玻璃纤维的使用导致次要纤维复合材料对无线电信号的阻尼作用小于主要纤维复合材料的阻尼作用。因此，切口区域6的阻尼作用小于主要区域5的阻尼作用。对于主要区域5和切口区域6，乙烯基酯树脂是相同的。
特别是在外壳1的制造中，根据切口区域6的期望布置，将碳纤维和玻璃纤维分别作为稀松布插入到相应的模制装置中。随后用乙烯基酯树脂共同浸渍，然后将乙烯基酯树脂固化。通过这种方式，通过沿切口区域6和主要区域5之间的边界7上的乙烯基酯树脂，在切口区域6和主要区域5之间排他地建立了一体连接。从图1中可以看出，主要区域5完全包围切口区域6。或者，切口区域6可以延伸到外壳1的下部边缘8。
天线2是细长形的，并且在切口区域6上纵向延伸。图1中显示了相应的纵向方向16和相对于纵向方向16横向伸展的横向方向17。天线2相应的接触表面确定了延伸区域9，如图1所示，其完全位于切口区域6内并与主要区域5保有距离。当佩戴上防护头盔时，天线2的当前布置导致基本上垂直定向。
天线2的辐射特性使得第一主要方向基本上垂直于外壳1穿过切口区域6。天线2的第二主要方向正好相反。在图2中更详细地显示了该情况。
从图2的示意图中可以看出，外壳1根据防护头盔佩戴者的头部中心确定了一个中心点10。通过切口区域6的点反射确定了一个镜像区域11(这里仅在侧视图中显示)。从天线2发出并通过该镜像区域11的无线电信号的无线电路径确定了镜像区域无线电路径12。与同样如图2所示的主要区域无线电路径13(从天线2出发通过主要区域5)相比，其对于无线电信号具有更小的阻尼。在图1和图2的实施例中，更小的阻尼是由于以下因素所导致的：镜像区域11布置在视窗开口中，并且由于该开口，没有沿镜像区域无线电路径12穿过外壳1的阻尼发生。穿过视窗19的阻尼是明显更小的。因此，镜像区域11与由视窗开口形成的开口区域14重叠。然而也可以想到，镜像区域11虽然位于外壳1中，但是镜像区域11中的外壳1也由相对于主要区域5的主要材料具有更小的阻尼作用的材料构成。因此，镜像区域11也可位于切口区域6中，其中，切口区域6也可以由可能相互不连接的多个局部区域构成。
除了外壳1之外，图1和图2所示的防护头盔还具有用于衰减冲击力的内层15，该内层在当前情况下由发泡聚苯乙烯(EPS)构成。由防护头盔佩戴者的左右侧向方向确定的外壳横向方向18原则上和上述的与天线2有关的横向方向17有所区别，在本实施例中基本上对应于横向方向17。

Claims (15)

1.防护头盔，特别是摩托车防护头盔，具有用于分配冲击力的外壳(1)和至少部分地布置在外壳(1)内侧上的用于传输无线电信号的天线(2)，其中，外壳(1)在主要区域(5)中由主要材料构成，其特征在于，外壳(1)在切口区域(6)中由切口材料构成，该切口材料相对于主要材料对无线电信号具有更小的阻尼作用。
2.如权利要求1中所述的防护头盔，其特征在于，主要材料是具有主要纤维材料的主要纤维复合材料，优选地，切口材料由次要纤维复合材料构成，进一步优选地，次要纤维复合材料具有与主要纤维材料不同的次要纤维材料，特别地，次要纤维材料具有玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维和/或聚乙烯纤维。
3.如权利要求2中所述的防护头盔，其特征在于，主要纤维复合材料具有用于嵌入主要纤维材料的主要基质材料，特别地，次要纤维复合材料具有用于嵌入次要纤维材料的次要基质材料。
4.如权利要求3中所述的防护头盔，其特征在于，主要纤维材料具有碳纤维，优选基本上由碳纤维构成，特别地，主要基质材料的组成基本上对应于次要基质材料。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的防护头盔，其特征在于，主要区域(5)和切口区域(6)相互连接成一体，特别地，主要区域(5)和切口区域(6)通过主要基质材料和次要基质材料相互连接成一体，优选地，主要区域(5)和切口区域(6)基本上沿其边界(7)排他地相互连接成一体。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的防护头盔，其特征在于，切口区域(6)在外壳(1)上的至少在三个方向上与主要区域(5)相接，优选地，主要区域(5)完全包围切口区域(6)。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的防护头盔，其特征在于，天线(2)碰到外壳(1)，优选碰到切口区域(6)，特别地，天线(2)布置在外壳(1)的包裹状的口袋内。
8.如权利要求7中所述的防护头盔，其特征在于，天线(2)基本上完全在外壳(1)的延伸区域(9)上延伸，优选地，延伸区域(9)基本上完全被切口区域(6)包围，特别地，延伸区域(9)保持与主要区域(5)的最小距离，该最小距离进一步优选为至少10mm。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的防护头盔，其特征在于，将外壳(1)设计为凹形的以部分地包裹防护头盔佩戴者的头部，其从而根据头部中心确定一个中心点(10)，至少部分切口区域(6)关于该中心点(10)的点反射确定一个镜像区域(11)，并且从天线(2)发出并通过镜像区域(11)的无线电信号的镜像区域无线电路径(12)与通过主要区域(5)的无线电信号的主要区域无线电路径(13)相比具有更小的阻尼。
10.如权利要求9中所述的防护头盔，其特征在于，镜像区域(11)与外壳(1)的开口区域(14)重叠。
11.如权利要求9中所述的防护头盔，其特征在于，切口区域(6)与镜像区域(11)重叠，优选地，切口区域(6)分为几部分，第一连续切口局部区域包含延伸区域(9)，第二连续切口局部区域与镜像区域(11)重叠，并且主要区域(5)将第一和第二连续切口区域分开。
12.如权利要求1至11中任意一项所述的防护头盔，其特征在于，防护头盔具有容纳在外壳(1)中的内层(15)，该内层(15)用于衰减冲击力，优选地，外壳(1)的至少一部分布置在天线(2)与内层(15)之间。
13.如权利要求1至12中任意一项所述的防护头盔，其特征在于，天线(2)沿纵向方向(16)的延伸范围大于沿相对于纵向方向(16)横向伸展的横向方向(17)的延伸范围，优选地，布置天线(2)使得纵向方向(16)基本上垂直定向。
14.如权利要求1至13中任意一项所述的防护头盔，其特征在于，天线(2)相对于外壳横向方向(18)基本上居中布置在外壳(1)上，该外壳横向方向(18)由防护头盔佩戴者的左右侧向方向确定。
15.用于制造具有用于分配冲击力的外壳(1)的防护头盔的方法，其中，将用于形成外壳(1)的主要区域(5)中的主要纤维复合材料的主要纤维材料布置在用于模制外壳(1)的模制装置中，并且为了嵌入主要纤维材料而将包围主要纤维材料的主要基质材料固化，其中，外壳(1)的切口区域(6)由切口材料形成，其中，用于传输无线电信号的天线(2)至少部分地布置在外壳(1)内侧上，并且其中，切口材料相对于主要纤维复合材料对无线电信号具有更小的阻尼作用。
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