CZ309700B6 - Výstelka pro ochranné přilby - Google Patents

Abstract

Součástí výstelky ochranné přilby jsou poddajné absorbéry (2) ve tvaru válce nebo mnohostěnu umístěné mezi hlavou a přilbou, které zahrnují dva koncentrické prvky (3, 4), a to vnitřní a vnější, o rozdílné tuhosti. Prvky absorbéru (2) jsou svými vnějšími konci připojitelné k vnitřní straně přilby a vnitřní konec vnitřního prvku (3) je připojen k vnitřní obalové vrstvě (1) pro přilehnutí k hlavě uživatele. Vnitřní prvek (3) absorbéru (2) o délce větší než vnější prvek (4) je zhotoven z pružného termoplastického elastomeru. Vnější prvek (4) je zhotoven z křehkého termoplastu, přičemž vnitřní prvek (3) i vnější prvek (4) zahrnují pravidelně se opakující prutovou nebo vlákennou prostorovou strukturu.

Description

Výstelka pro ochranné přilby

Oblast techniky

Vynález se týká ochrany hlavy člověka před nárazem.

Dosavadní stav techniky

Náraz pohybující se hlavy do překážky má za následek výrazné zpomalení lebky, zatímco mozek se setrvačností pohybuje proti vnitřní straně lebky. Takový náraz může způsobit zhmoždění nebo krvácení mozku. U všech druhů nárazu hlavy se jedná o kombinaci lineárního zrychlení a rotačního zrychlení. Lineární zrychlení má za následek fokální poranění, zatímco rotační zrychlení difuzní poranění mozku.

K ochraně hlavy před nárazem se užívají přilby. Jejich nevýhodou je, že zvyšují svému nositeli hmotnost hlavy. Navíc pokud se přidá ke hmotě přilby další hmota v podobě výstelky, zvyšuje to při nárazu účinek rotačního zrychlení na hlavu ve srovnání se samotnou přilbou. Navrhují se proto výstelky s minimální hmotností. Ochranné přilby se užívají v řadě odvětví sportu, jako např. v hokeji, kde si hráči chrání hlavy před opakovanými nárazy během hry.

Ve většině stávajících přileb pro sportovce se jako výstelka užívá vložka z vypěněného polystyrenu. Ta je však postačující jen pro malé nárazy a nabízí jen jednu úroveň stlačení. Je tedy vhodná pouze k absorpci nárazů o hodnotě menší než 100 g/s. Ze stavu techniky jsou známy sofistikované systémy, které tento problém řeší.

US 2017/0027267 popisuje systém ochrany hlavy před účinkem nárazu, který je tvořen přilbou s vnitřním prostorem pro hlavu a alespoň jedním tlumičem, jenž je jedním koncem spojen s přilbou a druhým koncem vyčnívá podél podélné osy dovnitř přilby. Tlumič je tvořen několika stlačitelnými tlumicími prvky umístěnými soustředně kolem podélné osy. Stlačitelné prvky tlumící energii jsou tvořeny vnějším tlumicím prvkem a vnitřním tlumicím prvkem, přičemž vnější tlumicí prvek obklopuje vnitřní tlumicí prvek. Vnější tlumicí prvek má v nestlačeném stavu určitou délku a vnitřní tlumicí prvek má v nestlačeném stavu rovněž určitou délku, která se liší od délky vnějšího prvku. Tlumicí prvky mohou mít rozdílnou tuhost. Alternativně může být soustředně uspořádáno více tlumicích prvků. Tlumič může být zhotoven ze silikonové pryže.

Ochranné zařízení podle US 2020022444, sloužící např. jako výplň přilby, je tvořeno množstvím náraz zmírňujících prvků umístěných mezi vnějším a vnitřním povrchem. Tyto prvky jsou tvořeny polem náraz absorbujících struktur, které mají alespoň jedno vlákno a boční podpůrnou stěnu nebo spojovací prvek. Když působí síla na vnější povrch, deformuje se struktura žádoucím a kontrolovaným způsobem a snižuje sílu působící a vnitřní povrch.

Přilby s tlumicími prvky jsou známé například z dokumentů US 8955169 B2 nebo US 11122848 B2. Tato řešení poskytují ochranu hlavy před nárazy, ale bylo by vhodné tlumicí efekt těchto prvků dále vylepšit. Přilba s tlumicí výstelkou je dále popsána například v dokumentu US 2020022444 A1, který popisuje mimo jiné přilbu s koncentrickými tlumicími prvky z plastu mezi vnitřní a vnější vrstvou přilby. Ochranné účinky této přilby by však bylo vhodné ještě vylepšit. Dalším příkladem přilby s tlumicí výstelkou je řešení z dokumentu US 2013291289 B2. I zde jsou využity koncentrické tlumicí prvky, ale i toto řešení nechává prostor pro další vylepšení tlumicí schopnosti výstelky.

Vynález si klade za úkol navrhnout účinnou, a přitom lehkou a komfortní výstelku do přilby určené zejména lyžařům a cyklistům.

- 1 CZ 309700 B6

Podstata vynálezu

Uvedený úkol splňuje výstelka ochranné přilby, jejíž součástí jsou poddajné absorbéry ve tvaru válce nebo mnohostěnu umístěné mezi hlavou a přilbou, které zahrnují dva koncentrické prvky, a to vnitřní a vnější, o rozdílné tuhosti. Podstatou výstelky je, že prvky absorbéru jsou svými vnějšími konci připojeny k vnitřní straně přilby a vnitřní konec vnitřního prvku je připojen k vnitřní obalové vrstvě přiléhající k hlavě uživatele, přičemž vnitřní prvek absorbéru o délce větší, než vnější prvek je zhotoven z pružného termoplastického elastomeru a vnější prvek je zhotoven z křehkého termoplastu, přičemž architektura prvků je tvořena pravidelně se opakující prutovou, vlákennou nebo jinou prostorovou strukturou

Přitom průměr prutů ve vnitřním prvku absorbéru je s výhodou větší než průměr prutů ve vnějších prvcích.

Vnitřní obalová vrstva může mít s výhodou síťovanou strukturu a být zhotovena z termoplastického nebo polymerního materiálu.

Způsob zhotovení výstelky ochranné přilby spočívá v tom, že se digitalizuje hlava uživatele, například pomocí 3D skenování nebo jiným způsobem, tyto informace se dále vloží do softwarového programu, na základě, jehož výstupních dat se zvolí vhodná velikost přilby a pomocí aditivní technologie se na 3D tiskárně zhotoví personifikované absorbéry.

Objasnění výkresů

Vynález bude dále objasněn pomocí výkresů, na nichž je na obr. 1 výstelka ochranné přilby v axonometrickém pohledu, na obr. 2 je výstelka podle obr. 1 v půdorysu, na obr. 3 je detail D podle obr. 1, na obr. 4 svislý řez absorbérem a na obr. 5 diagramy srovnávající účinek působící na hlavu při nárazu, a to v prvním případě při použití výstelky z vypěněného polystyrenu - obr. 5A a ve druhém případě výstelky podle vynálezu - obr. 5B.

Příklady uskutečnění vynálezu

Výstelka ochranné přilby podle obr. 1 až 3, je určena ke vložení do ochranné přilby, zejména pro lyžaře a cyklisty. Výstelku ohraničuje zespodu obalová vrstva 1, která ve funkčním stavu doléhá na hlavu uživatele. Mezi obalovou vrstvou 1 a vnitřní stranou přilby jsou rozmístěny poddajné válcové absorbéry 2, které jsou svými konci připojeny k obalové vrstvě 1 a k vnitřní straně přilby a opírají se svým vnitřním koncem o hlavu uživatele a vnějším koncem o vnitřní stranu přilby. Každý absorbér 2 je tvořen dvěma koncentrickými válcovými prvky, kterými je vnitřní prvek 3, a vnější prvek 4, o odlišné délce a odlišné pružnosti. Přitom vnitřní prvek 3 o délce větší, než je délka vnějšího prvku 4, je zhotoven z pružného termoplastického elastomeru, zatímco vnější prvek 4 absorbéru 2 je zhotoven z křehkého termoplastu. Architektura obou prvků je tvořena pravidelně se opakující prostorovou prutovou strukturou, přičemž průměr prutů ve vnitřním prvku 3 je větší než průměr prutů ve vnějším prvku 4.

Vnitřní obalová vrstva 1 má ve znázorněném provedení síťovanou strukturu a je zhotovena z termoplastického materiálu.

Výstelka ochranné přilby se zhotoví tak, že se digitalizuje hlava uživatele, například pomocí 3D skenování nebo jiným způsobem. Tyto informace se vloží dále do softwarového programu, na základě, jehož výstupních dat se zvolí vhodná velikost přilby a pomocí aditivní technologie se na 3D tiskárně zhotoví personifikované absorbéry.

- 2 CZ 309700 B6

Jedná se o personalizovanou ochranu hlavy pro sportovní aktivity, primárně pro zimní sporty lyžování, snowboarding. Výstelka přilby je vyrobena pomocí aditivní technologie výroby (3D tisku). Je personalizovaná - vytvořena pro konkrétního uživatele pomocí optického skenování (3D scan). Výstelka je tvořena lokálními absorbéry 2, které jsou tvořeny funkčním párem dvou koncentrických prvků, a sice vnitřním prvkem 3 a vnějším prvkem 4. Vnitřní prvek 3 absorbéru 2 je vyroben z termoplastického elastomeru (pružného materiálu), který umožňuje výrazné pružné deformace bez porušení. Proto nedojde k porušení výstelky při běžném zacházení.

Vnější prvek 4 absorbéru 2 je vyroben z křehkého termoplastu, který absorbuje pádovou energii uživatele svou plastickou/trvalou deformací. Proto je efektivita pohlcení energie výrazně vyšší, než u pružného vnitřního prvku 3.

Kombinace obou prvků, vnitřního prvku 3 a vnějšího prvku 4, v jednom absorbéru 2 vytváří velmi efektivní celek. Díky tomu je možno nahradit výstelku, která by vyplňovala celý obvod přilby, lokálními absorbéry 2 o podstatně menší hmotnosti při zajištění požadované bezpečnosti uživatele. V některých sportech (např. lyžování, skeleton a další) je snížení hmotnosti a tím i menší zatížení hlavy od dostředivé síly velmi žádané (např. při průjezdu zatáčkami). Přináší to uživateli značný komfort a výhodu v tom, že může v extrémní situaci lépe pohybovat hlavou.

Architektura obou prvků, tj. vnitřního prvku 3, a vnějšího prvku 4, absorbérů 2 je tvořena pravidelně se opakující prutovou či vlákennou prostorovou strukturou. Její tuhost je řízena relativní prostorovou hustotou, tj. průměrem prutů a velikostí základního prostorového prvku struktury. Lokální absorbéry 2 jsou připojeny pomocí lepidla na kevlarovou skořápku přilby a zároveň na spodní obalovou vrstvu 1 dosedající přímo na hlavu uživatele. Díky tomu, že výstelka podle vynálezu je ve srovnání s plnou výstelkou dokonale provzdušněna, poskytuje uživateli vyšší tepelný komfort. Dochází totiž ke změně tepelně izolačních podmínek uvnitř přilby a uživatel se pak méně potí.

Claims (3)

1. Výstelka pro ochranné přilby, jejíž součástí jsou vnitřní obalová vrstva (1) a poddajné absorbéry (2) ve tvaru válce nebo mnohostěnu pro umístění mezi hlavou a přilbou, které zahrnují dva 5 koncentrické prvky, vnitřní a vnější, o rozdílné tuhosti, přičemž prvky absorbéru (2) jsou svými vnějšími konci připojitelné k vnitřní straně přilby a vnitřní konec vnitřního prvku (3) je připojen k vnitřní obalové vrstvě (1) pro přilehnutí k hlavě uživatele, vyznačující se tím, že vnitřní prvek (3) absorbéru (2) o délce větší než vnější prvek (4) je zhotoven z pružného termoplastického elastomeru a vnější prvek (4) je zhotoven z křehkého termoplastu a přičemž vnitřní prvek (3) i vnější prvek (4) 10 zahrnují pravidelně se opakující prutovou nebo vlákennou prostorovou strukturu.

2. Výstelka pro ochranné přilby podle nároku 1, vyznačující se tím, že průměr prutů ve vnitřním prvku (3) absorbéru (2) je větší než průměr prutů ve vnějším prvku (4).

3. Výstelka pro ochranné přilby podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vnitřní obalová vrstva (1) má síťovanou strukturu a je zhotovena z polymerního materiálu.

15 4. Výstelka pro ochranné přilby podle nároku 3, vyznačující se tím, že vnitřní obalová vrstva (1) je zhotovena z termoplastického materiálu.