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I. Anwendungsgebiet
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Die
Erfindung betrifft Schutz-Helme, wie sie im Freizeitbereich bei
entsprechenden Sportarten (Skifahren, Radfahren, Bladerollern etc.)
inzwischen üblich
sind.
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II. Technischer Hintergrund
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Dabei
wird vor allem bei Kindern darauf geachtet, dass diese einen Helm
tragen, da bei Kindern aufgrund mangelnder Vorrauschau die Gefahr
von Stürzen
besonders groß ist.
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Da
Kinder diese Sportarten häufig
bereits mit 4 bis 6 Jahren beginnen, werden bis zum Alter von 16 oder
17 Jahren meist vier verschiedene Helmgrößen nacheinander benötigt, da
die auf dem Markt befindlichen Helme keine oder nur eine begrenzte
Größenanpassung
zulassen, auf der anderen Seite hängt jedoch die Schutzfunktion
eines Helmes stark von einer guten Passform ab und somit darf zu
Beginn der Nutzung kein nennenwertes Spiel zwischen Kopf-Außengröße und Helm-Innengröße vorhanden sein.
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Die
gängigen
Vorrichtungen zur Helmanpassung sind zwei unterhalb des Helmes unter
dem Hinterkopf hindurchgeführte
Spannbänder,
die gegeneinander verkürzt
werden und den Innenumfang des Helmes dadurch verkleinern.
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Dadurch
fehlt jedoch in diesem Verstellbereich eine Polsterung des Helmes
gegenüber
dem Kopf, und der Helm kann in dem hinteren Verstellbereich auch
nicht weit genug nach unten reichen, was vor allem gegen Verletzungen
im Halswirbelbereich wünschenswert
wäre.
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Weiterhin
sind auswechselbare Polster für das
Helminnere bekannt. Nachteil ist dabei, dass diese Austauschpolster über längere Zeit
außerhalb
des Helmes aufbewahrt werden müssen
und dabei häufig verloren
gehen, und darüber
hinaus nicht nur gut fixiert sondern vor allem auch richtig positioniert
werden müssen,
um den gewünschten
maximalen Schutzeffekt zu bewirken.
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Darüber hinaus
sind diese Austauschpolster aus Komfortgründen relativ weich und komprimierbar,
da sie auf der Innenseite der Innenschale appliziert werden, und
an ihren Rändern
auch Absätze darstellen,
weshalb im Fall eines Sturzes und Aufpralls die gewünschte stabile
Positionierung des Kopfes relativ zur dämpfenden Innenschale nicht
unbedingt sicher gestellt ist.
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Daneben
hat es angeblich auch bereits aufblasbare Anpasskammern im Inneren
von Helmen gegeben, die jedoch in der Praxis ebenfalls zu einer mangelnden
Lagefixierung des Kopfes im Inneren des Helmes führten, also zu einem schwammigen Tragegefühl.
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III. Darstellung der Erfindung
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Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Helm mit einer Größenanpassung
zur Verfügung zu
stellen sowie ein Verfahren zu dessen Anwendung, welches trotz einfacher
und kostengünstiger Herstellung
eine einfache Benutzung des Helmes bei unterschiedlichen Kopfgrößen ermöglicht.
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Lösung der Aufgabe
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 19 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Dadurch,
dass die Anpasskammern in ihrem Volumen veränderbare Körper sind, müssen die
Körper
nicht ausgetauscht werden, sondern können an ihrem ursprünglichen
Montageort verbleiben. Ein Verlieren der Körper ist damit nicht mehr möglich.
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Durch
das Anordnen auf der Innenseite der Innenschale liegt die Anpasskammer
unmittelbar am Kopf an, und passt sich damit auch der Kopfform aktiv
an, was einen höheren
Tragekomfort ergibt als beim Anliegen an der fest geformten Innenschale.
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Falls
die hohlen Anpasskammern dagegen zwischen Innenschale und Außenschale
angeordnet werden sollen, ist die – in der Regel einstückige – Innenschale
in dem unteren Bereich, in dem die Anpasskammern angeordnet sind,
in einzelne Segmente unterteilt, in dem sie durch vom unteren Rand
nach oben ragende Schlitze gegeneinander abgetrennt sind, und dennoch über ihre
Verbindung an ihrem oberen Rand einstückig miteinander verbunden
bleiben. Dies erhöht
die Verformbarkeit dieser Innenschale im unteren Bereich, in dem
die Anpasskammern wirksam sind.
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Durch
die Anordnung der in ihrem Volumen veränderbaren Körper bzw. hohlen Anpasskammern auf
den seitlichen Innenseiten des Helmes und/oder der inneren Rückseite
des Helmes wird eine Anpassung sowohl an die Breite als auch die
Länge des Kopfes
erzielt, obwohl die Stirn, die der am meisten gefährdete Bereich
ist, ohne Zwischenordnung weiterer, für die Helmfunktion nicht notwendiger,
Elemente auf der Innenseite des Helmes anliegend verbleibt.
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Die
hohlen Anpasskammern sollten sich dabei vorzugsweise wenigstens
zum Teil unterhalb des größten Kopfumfanges,
des so genannten Kopfäquators,
bzw. der entsprechenden Innenumfangslinie des Helmes, befinden,
um dadurch auch – im
vergrößerten Zustand – ein ungewolltes
Abziehen des Helmes nach oben zu verhindern, was gerade im Falle des
Sturzes sehr häufig
dann der Fall ist, wenn der Kinnriemen aus Versehen oder aus Bequemlichkeitsgründen nicht
geschlossen wurde oder aus Komfortgründen zu locker ist.
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Hohle
Anpasskammern können
mittels eines Fluids in ihrem Volumen vergrößert werden. Entweder handelt
es sich dabei um einen offenen Kreislauf, wobei vorzugsweise als
Fluid Umgebungsluft gewählt
wird, oder es handelt sich um einen geschlossenen Kreislauf, in
dem das Fluid, sei es ein Gel, eine Flüssigkeit oder vorzugsweise
wiederum ein Gas, zwischen einer Ausgleichskammer, die auf die innere Größe des Helmes
keinen oder kaum einen Einfluss ausübt, selbst wenn sie sich innerhalb
der Außenschale
befindet, und den Anpasskammern hin und her verlagert wird.
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Zu
diesem Zweck sind die Anpasskammern vorzugsweise untereinander strömungstechnisch verbunden,
im Falle eines geschlossenen Systems mit einer Ausgleichskammer
aber zumindest mit der Ausgleichskammer. Die Verbindung besteht
dabei aus einer Drossel, so dass der Ausgleich nur langsam stattfinden
kann, also im Falle eines Aufpralls in dem Bereich einer der Anpasskammern
von dort das Fluid nicht schlagartig heraus in eine angrenzende Kammer
verpresst werden kann.
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Im
Falle des geschlossenen Systems mit einer Ausgleichskammer kann
diese Ausgleichskammer in ihrem Volumen veränderbar sein, wodurch das Fluid
von der Ausgleichskammer zunehmend in die Anpasskammern hinein verlagert
wird.
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Dies
kann geschehen indem die Ausgleichskammer – vorzugsweise im höchsten Bereich
des Helmes – z.B.
zwischen Innenschale und Außenschale
angeordnet ist und diese beiden Schalen relativ zueinander bewegt
werden können
mittels eines Spannmechanismus, beispielsweise eines Spannhebels.
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Eine
andere Möglichkeit
besteht darin, beide gegeneinander gelegte Wände der Ausgleichskammer über eine
arretierbare Haspel aufzuwickeln und dadurch deren Volumen zu verringern.
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Wenn
das verwendete Fluid so gewählt
wird, dass es eine höhere
Temperaturleitfähigkeit
als Luft aufweist, kann das bei vielen Sporthelmen unangenehme Schwitzen
unter dem Helm minimiert oder sogar völlig unterbunden werden, was
dann möglich
ist, wenn mittels der fluidgefüllten,
direkt am Kopf anliegenden Anpasskammern eine aktive Kühlung möglich ist:
Eine
Möglichkeit
besteht darin, dass das Fluidmaterial so gewählt wird, dass es unter Druck
abkühlt,
insbesondere unter Verringerung seines Volumens. Das in der Ausgleichskammer
unter Druck stehende Fluid würde
dadurch automatisch kühler
werden und den Kopf des Benutzers kühlen. Der dadurch nachlassende
Druck könnte
durch Nachspannen der Spannvorrichtung, also einem Druckausgleich,
kompensiert werden.
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Eine
andere Möglichkeit
besteht darin, aktiv niedrigere Temperaturen auf den den Kopf zugewandten
Innenfläche
des Helmes, beispielsweise den Anpasskammern, zu erzeugen durch
Verdunstungskälte,
indem das Fluid der Anpasskammern durch Benetzen der Anpasskammern
mit Wasser und Überstreichen
mit Fahrtwind, der durch entsprechende Öffnungen von der Außenseite
des Helmes auf z.B. die Oberfläche
der Anpasskammern geleitet wird, abkühlt.
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Die
hierfür
notwendige zu verdunstende Feuchtigkeit könnte vor allem bei Ski-Helmen aus geschmolzenem
Schnee stammen, in dem in ein hierfür vorgesehenes kleines, vorzugsweise
von der Außenseite
des Helmes zugängliches,
Reservat, Schnee deponiert wird, der zunächst durch die Körperwärme schmilzt
und anschließend
wie vorbeschrieben Verdunstungskälte
erzeugt.
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Um
die Größenanpassung
gleichzeitig für
einen sicheren Sitz des Helmes zu nutzen, wird die Volumenvergrößerung der
Anpasskammern erst nach dem Aufsetzen des Helmes durchgeführt, und
dadurch ein Umgreifen des Kopfes bewirkt, wenn diese Anpasskammern
sich wenigstens teilweise unterhalb des Kopfäquators befinden.
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Bei
einem geschlossenen System wird dies durch Spannen der die Ausgleichskammer
spannenden Vorrichtung erfolgen, bei einem offenen System durch
Einpumpen von z.B. Luft in die Anpasskammern.
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Ausführungsformen
gemäß der Erfindung sind
im folgenden beispielhaft näher
beschrieben. Es zeigen:
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1: eine erste Bauform in einer teilgeschnittenen
Seitenansicht,
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2: eine zweite Bauform in der teilgeschnittenen
Seitenansicht,
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3:
einen Horizontalschnitt durch die Ausführungsform der 1 und 2,
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4 eine
Seitenansicht einer dritten Bauform, und
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5 eine
Seitenansicht einer vierten Bauform.
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Die 1 zeigen jeweils einen Helm 21 auf dem
Kopf 20 eines Benutzers, der eine harte, nicht verformbare,
schlagfeste Außenschale 1,
beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff, sowie eine
daraufgenommene Innenschale 2 aus einem dämpfenden,
beispielsweise nur geringfügig
verformbaren Material, meist einem kaum komprimierbaren Kunststoff-Hartschaum,
umfasst.
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Die
Innenschale kann dabei entweder positionsfest gegenüber der
Außenschale 1 angeordnet sein,
oder sich an dieser über
eine dämpfende
Zwischenlage abstützen.
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2 zeigt eine Bauform, bei der in ihrem Volumen
veränderbare
Anpasskammern, in diesem Fall Luftkammern 5,6,
auf die Innenseite der Innenschale 2 angeordnet sind, und
zwar – wie
die Aufsicht der 3 zeigt – jeweils eine Kammer 5a,b
an den Innenseiten 13, die insbesondere eine Aussparung 17 für das Ohr
ringförmig
umschließen,
sowie eine oder zwei Kammern 6c,d auf der inneren Rückseite 14 der
Innenschale 2.
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Durch
Aufblasen der Anpasskammern 6 wird deren radial gemessene
Dicke größer und
dadurch der innerhalb der Innenschale 2 zur Verfügung stehenden
Freiraum für
den Kopf 20 geringer, so dass durch zunehmendes Aufblasen
der Anpasskammern 6 eine Anpassung an kleinere Köpfe erfolgt.
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Die
Anpasskammern 6a bis d stehen über Engstellen, also Drosseln 12,
strömungstechnisch miteinander
in Verbindung, so dass sich nach einer gewissen Zeit jeweils der
gleiche Druck einstellt, ein schneller Druckausgleich jedoch verhindert
wird, und dadurch bei einem Sturz ein Aufprall z.B. auf die seitliche
Anpasskammer 6a nicht zu einem kurzfristigen Herauspressen
des Fluids über
die anschließende Drossel
in die nächste
Kammer erfolgen kann.
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In
der Ausführungsform
der 2 stehen die Anpasskammern 6a bis
d zusätzlich
mit einer Ausgleichskammer 3 in Verbindung, die an der
Oberseite zwischen der Außenseite
der Innenschale 2 und der Innenseite der Außenschale 1 angeordnet
ist, und zusammen mit den Anpasskammern 6 ein geschlossenes
strömungstechnisches
System bildet.
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In
den 2 ist ferner ein Spannhebel 4 auf der
vorderen Außenseite
der Außenschale 1 dargestellt,
der um eine quer zur Längsachse
des Helmes liegende Schwenkachse 19 zwischen einer nach vorn,
vom Helm 21 abragenden, Stellung in eine flach sich an
die Außenseite
der Außenschale 1 anpassenden
Spannstellung verschwenkbar ist.
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Ein
Spannseil 18 verläuft
dabei von einem von der Schwenkachse 19 beabstandeten Punkt
des Spannhebels 4 zu der unteren Vorderkante der Innenschale 2 und
zieht diesen beim Umlegen des Spannhebels 4 gegen die Außenschale
heran, unter Komprimierung der zwischen Außenschale 1 und Innenschale 2 positionierten
Ausgleichskammer 3.
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In
dieser Stellung verbleibt der Spannhebel 4 entweder durch
aktive Arretierung oder aufgrund seiner Ausbildung als Über-Totpunkt-Hebel.
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Das
Komprimieren der Ausgleichskammer 3 presst das darin enthaltene
Fluid über
die Drossel 12 am Ausgang der Ausgleichskammer 3 langsam
in die damit verbundenen Anpasskammern 6a bis d, und drückt dadurch
den Helm 21 von der Seite sowie von hinten gegen den Kopf 20 des
Benutzers.
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Die
Lösung
gemäß der 1 unterscheidet sich von denjenigen der 2 dadurch, dass hier die Anpasskammern 5a,b,c
bei prinzipiell gleicher Anordnung um den Umfang herum nicht auf
der Innenseite sondern auf der Außenseite der Innenschale 2, also
zwischen Innenschale 2 und Außenschale 2, angeordnet
sind, was eine begrenzte Verformbarkeit der Innenschale 2 im
Bereich der Anpasskammern 6, nämlich relativ zu der kaum oder
nicht verformbaren Außenschale 1 und
radial nach innen gerichtet, erfordert.
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Zu
diesem Zweck ist die Innenschale 2 im unteren Bereich durch
Schlitze 15, die vom unteren Rand nach oben geführt sind,
in einzelne Segmente 2a,b unterteilt, die jedoch an ihrem
oberen Rand einstückig
zusammen mit dem oberen Bereich ausgebildet sein können. Die
einzelnen Anpasskammern 5 befinden sich dabei auf der Außenseite
vorzugsweise jeweils eines der Segmente 2a,b, so dass diese zungenförmigen Segmente 2a,b
von den dicker werdenden Anpasskammern 5a,b radial nach
innen gegen den Kopf 20 gedrückt werden.
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Durch
Anordnung der Segmente 2a,b und/oder der Anpasskammern 5a,b
wenigstens teilweise noch unterhalb des den größten Umfanges des Kopfes darstellenden Äquators 22 bewirkt
das Anlegen der Innenschale 2 bzw. 3 der Lösung der
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2 der Anpasskammern 6 nicht nur
eine Größenanpassung,
sondern auch eine formschlüssige
Sicherung des Helms 21 durch Umgreifen des Kopfes 20 über die
Stelle des größten Querschnittes hinweg,
was die Wirkung eines Kinnriemens unterstützt oder diesen sogar überflüssig werden
lässt.
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Das
Vorhandensein der Ausgleichskammer 3 und der diese Ausgleichskammer 3 spannenden Spannvorrichtung
mittels des Spannhebels 4 entspricht bei 1 derjenigen
der 2.
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Dagegen
zeigt 5 eine Lösung,
bei der das Herauspressen des Fluids aus der Ausgleichskammer 3 hinein
in die Anpasskammern 5 bzw. 6 durch eine Vorrichtung
zum Aufwickeln des Wandmaterials der Ausgleichskammer 3 realisiert
ist.
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Zu
diesem Zweck steht das in Längsrichtung des
Helmes 21 vordere Ende der Ausgleichskammer 3 über eine
Drossel 12 mit den nächsten
Anpasskammern 5 bzw. 6 in Verbindung, und ist
vorzugsweise auch über
eine Zugfeder 9 gegen den vorderen Bereich des Helmes vorgespannt.
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Dagegen
ist das hintere Ende der Ausgleichskammer 3 auf eine Haspel
aufwickelbar, deren Achse 8 in der Außenschale 1 gelagert
ist und über
eine Verzahnung und eine darin eingreifende Sperrklinke 10 am
Zurückdrehen
gehindert wird, es sei denn, dass die Sperrklinke 10 über einen
Löseknopf 11 außer Eingriff
gebracht wird.
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Die
Haspel kann mit einem nach außen
ragenden Drehgriff, einen Rändelrad
oder Ähnlichem manuell
soweit gedreht werden, bis das Volumen der Ausgleichskammer 3 wunschgemäß verringert
ist und die gewünschte
Größenanpassung
durch Volumenvergrößerung der
Anpasskammern 5 bzw. 6 erfolgt. ist.
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Für das Aufwickeln
auf der Haspel wird – trotz
des Längenausgleichs über die
Feder 9 – vorzugsweise
ein begrenzt dehnbares Material als Wandung für die Ausgleichskammer 3 verwendet
werden.
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4 zeigt
eine weitere Lösung,
bei der die Anpasskammern 5 – in diesem Fall zwischen Außenschale 1 und
Innenschale 2 angeordnet – Luftkammern sind und über ein
schließbares
Ventil 16 mit der Umgebungsluft in Verbindung stehen. Durch
Anschließen
eines Blasebalgs 7, der ein separates Teil sein kann oder
fest, z.B. mit integriertem Ventil 16, auf der Außenseite
der Außenschale 1 angeordnet sein
kann, kann Luft aus der Umgebung in die Anpasskammern 5 gepumpt
werden bis zu deren gewünschter
Dicke.
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Die
Lösung
der 4 und 5 hinsichtlich der Volumenvergrößerung der
Anpasskammern 5 bzw. 6 ist unabhängig davon,
ob es sich um Anpasskammern auf der Innen- oder Außenseite
der Innenschale 2 handelt.
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Bei
allen vorbeschriebenen Lösungen
wird zum Erleichtern das Aufsetzen des Helmes bei aus den Anpasskammern 5, 6 abgelassenem
Fluid erfolgen.
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Um
dies vor dem Auf- oder Absetzen des Helmes durch die Drosseln 12 hindurch
zu bewerkstelligen, sind vorzugsweise Zugschlaufen 23 oder andere
Haltevorrichtungen an den unteren Rändern zumindest der Seitenbereiche
des zum Kopf hin nächstliegenden
Elementes, also den innen liegenden Anpasskammern 6 oder
den entsprechenden Bereichen der Innenschale 2, beispielsweise
den seitlichen Segmenten 2a,b angeordnet, um unmittelbar
vor dem Auf- oder Absetzen diese Bereiche relativ zueinander auseinander
ziehen zu können
unter Volumenverringerung der entsprechenden zumindest seitlichen
Anpasskammern 5a,b bzw. 6a,b und gleichzeitigem
Herabziehen des Helmes 21 auf den Kopf 20.
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- 1
- Außenschale
- 2
- Innenschale
- 2a,b
- Segment
- 3
- Ausgleichskammer
- 4
- Spannhebel
- 5
- Anpasskammer
- 6
- Anpasskammer
- 7
- Blasebalg
- 8
- Achse
- 9
- Zugfeder
- 10
- Sperrklinke
- 11
- Löseknopf
- 12
- Drossel
- 13
- Innenseite
- 14
- Innere
Rückseite
- 15
- Schlitz
- 16
- Ventil
- 17
- Aussparung
- 18
- Spannseil
- 19
- Schwenkachse
- 20
- Kopf
- 21
- Helm
- 22
- Äquator
- 23
- Zugschlaufe