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Die Erfindung betrifft einen Schutzhelm mit einem elektroakustischen Wandler sowie einen Einsatz zum Einbau in einen Schutzhelm.
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Schutzhelme sind in verschiedensten Einsatzgebieten beispielsweise als Motorradhelme, Pilotenhelme, Fahrradhelme, Schutzhelme für Baustellen oder im Bergbau bekannt. Neben der Funktion einen Unfall- insbesondere Stoßschutz zu gewährleisten, werden in Schutzhelme vermehrt auch elektroakustische Wandler integriert, um für den Träger des Schutzhelms akustische Signale hörbar zu machen. Beispiele sind hierfür Kommunikationssysteme, bei welchen Funksignale zum Träger des Schutzhelms übertragen werden, um beispielsweise für Motorradfahrer eine Sprechfunkverbindung untereinander oder zum Sozius zu realisieren oder auch um Musik- oder Navigationssignale hörbar zu machen. Schutzhelme werden oft in einer Umgebung genutzt, die einen erhöhten Lärmpegel aufweist und bewirken bauartbedingt eine Geräuschisolation zur Außenumgebung. Für das Beispiel eines Motorradfahrers sind hierbei der Verkehrslärm und die geschwindigkeitsabhängig auftretenden Windgeräusche Einflussgrößen, welche die Übertragung akustischer Signale erschweren bzw. überlagern. Der Einbau von elektroakustischen Wandlern in Schutzhelme weist bauraumseitig Beschränkungen auf, da aus funktionellen und Design-Gesichtspunkten ein enges Anliegen des Helms an den Kopf seines Trägers wünschenswert ist, was jedoch einen geringen Bauraum innerhalb der Sicherheitsausstattung des Helmes zur Folge hat und damit die Übertragung von akustischen Signalen in möglichst hoher Klangqualität schwierig macht.
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Vorbekannt ist die Verwendung eines separaten Kopfhörers, welcher unter dem jeweiligen Schutzhelm getragen wird, um akustische Signale hörbar zu machen. Nachteilig ist hier, dass keine feste Verbindung zum Helm realisiert ist, was ein Aufsetzen des Helms mit vorher eingesetzten Kopfhörern erschwert. Weiterhin werden Kopfhörer bei länger andauerndem Tragen meist als unangenehm empfunden. Zudem wird die Wahrnehmbarkeit von akustischen Verkehrs- und Warnsignalen durch die Abdichtung des Hörkanals erschwert.
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Vorbekannt ist beispielsweise aus der
FR 21 73 832 A1 der Einbau eines Lautsprechers in einen Motorradhelm, bei welchem ein Lautsprecher innerhalb des Helms angeordnet ist, wobei die äußere Schale des Helms als Schallwand genutzt wird, um im Helm ein akustisch hörbares Signal zu erzeugen. Der Lautsprecher ist im oberen Bereich des Helmes angeordnet, wobei zwischen der äußeren Schale und dem Lautsprecher ein Empfänger angeordnet ist. Die Nutzung der Helmaußenschale als Schallwand erlaubt keine akustische Entkopplung von Vorder- und Rückseite des Lautsprechers, was einen negativen Einfluss auf die Klangqualität hat.
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Weiterhin vorbekannt ist aus der
DE 10 2009 005 302 A1 der Einbau eines elektroakustischen Wandlers in einen Schutzhelm, bei welchem der Wandler zwischen der Außenschale des Helms und der Isolationsschicht aus stoßdämpfendem Material angeordnet ist. Der Wandler ist auf der der Außenschale des stoßdämpfenden Materials zugewandten Seite angeordnet. Aufgrund des damit zwischen akustischem Wandler und dem Ohr liegenden Dämpfungsmaterials müssen akustische Kanäle in das Material eingearbeitet werden. Weiterhin wird eine erhöhte Abgabeleistung des Wandlers benötigt, um die akustischen Signale entsprechend hörbar zu machen. Der Einbau des Lautsprechers, räumlich nahe an der Außenschale, begrenzt das hinter dem Lautsprecher verfügbare Volumen, welches insbesondere für die Übertragung von tiefen Frequenzen entsprechend groß zu dimensionieren ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen elektroakustischen Wandler so in einen Schutzhelm einzubauen, dass unter den gegebenen Bauraumverhältnissen eine optimale Ankopplung an das Ohr des Schutzhelmträgers ermöglicht wird, wobei eine Übertragung des akustischen Signals mit hoher Klangqualität erfolgen soll.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schutzhelm gemäß Anspruch 1 und einen Einsatz gemäß Anspruch 10 gelöst, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen den Unteransprüchen und dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen sind.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft ist im Inneren des Schutzhelms eine Schicht eines stoßdämpfenden Materials und wenigstens ein elektroakustischer Wandler angeordnet. Der wenigstens eine elektroakustische Wandler ist fest in eine den elektroakustischen Wandler umgebende Schallwand eingesetzt, welche mit dem stoßdämpfenden Material verbunden ist. Die Schallwand ist aus einem schallreflektierenden Material gefertigt. Hierfür eignet sich eine Vielzahl von Materialien. Beispiele hierfür sind biegesteife Kunststoffe wie ABS oder Polycarbonat, Faserverbundmaterialien oder auch Holzmaterialien wie Sperrholz oder MDF. Die Schallwand ist dabei vorzugsweise den Wandler scheibenförmig umgebend aufgebaut, wobei der Wandler in eine Öffnung in der Schallwand eingesetzt ist, so dass die zum Heiminneren weisende Vorderseite des Wandlers und die Rückseite akustisch entkoppelt werden. Der Wandler ist dabei so eingebaut, dass er durch eine Öffnung in der Schallwand abstrahlt oder direkt innerhalb dieser angeordnet ist. Die Anordnung kann auch einseitig an der Schallwand erfolgen, wobei eine Schallabstrahlung durch die Schallwand gesichert sein muss. Die Schallwand kann verschiedene Formen aufweisen, wobei sie umlaufend Vorder- und Rückseite des Wandlers akustisch entkoppeln soll. Sie wird in vorteilhafter Weise an die Geometrie des Helmes und den verfügbaren Bauraum bzw. die notwendigen Befestigungsmöglichkeiten angepasst.
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Vorzugsweise ist der Wandler in dem Bereich angeordnet, dem bei aufgesetztem Helm die Ohren des Schutzhelmträgers gegenüber liegen. Der Schutzhelm weist daher vorzugsweise zwei elektroakustische Wandler jeweils im Ohrbereich des Schutzhelms auf.
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In einer vorherrschenden Bauform ist das stoßdämpfende Material von einer Außenschale umgeben, welche den äußeren Abschluss des Schutzhelms bildet. Die Anordnung des Wandlers an dem stoßdämpfenden Material erlaubt eine Entkopplung von der Außenschale des Schutzhelms. Weiterhin verbessert die Schallwand die Abstrahlung in Richtung Ohr bzw. Heiminneres, so dass bei gleicher Abstrahlleistung ein größerer Pegel am Ohr erzielbar ist, als ohne die den Schall reflektierende Schallwand. Dies hat zur Folge, dass für die benötigte Lautstärke in ihrer Leistung kleiner bemessene und im Bauraum sparsamere Wandler genutzt werden können.
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Das stoßdämpfende Material, an bzw. in welchem die Schallwand angeordnet ist, besteht beispielsweise aus einem geschäumten Polystyrol-Hartschaum (Styropor).
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Die Schallwand weist vorzugsweise eine Ausdehnung auf, bei welcher der Wandler scheibenförmig radial umschlossen ist und der sich an den Wandler anschließende Bereich der Schallwand umlaufend wenigstens dem Durchmesser des Wandlers entspricht, vorzugsweise wesentlich größer ist.
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Die Schallwand, welche Träger des Wandlers ist, wird so im Helm angeordnet, dass auf der Rückseite des Wandlers, die zur Außenschale des Helms zeigt, ein Leervolumen verbleibt, welches vorzugsweise durch eine Ausnehmung in dem stoßdämpfenden Material realisiert wird. Das Leervolumen im Bereich der Rückseite des Wandlers verbessert insbesondere die Übertragung tiefer Frequenzen, welche bei den Bauraumverhältnissen des Helmeinbaus schwierig zu übertragen sind. Die Anordnung der Schallwand an der Innenseite des stoßdämpfenden Materials erlaubt eine für die Bauraumverhältnisse optimale Ausgestaltung des Leervolumens hinter dem Wandler, so daß ein entsprechender Abstand zur Außenschale geschaffen werden kann. Die Schallwand kann auch innerhalb des stoßdämpfenden Materials angeordnet werden, wobei dies ausreichend beabstandet zur Außenschale erfolgen muss, um ein entsprechendes Leervolumen in dem stoßdämpfenden Material, welches die Schallwand trägt, realisieren zu können.
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Die Schallwand ist dabei so gestaltet, dass sie die Ausnehmung weitgehend überdeckt, um eine möglichst gute akustische Entkopplung zu realisieren. Die Schallwand ist dabei in einer Ausführungsform mit Halteclips mit dem stoßdämpfenden Material verbunden, wobei weitere alternative Befestigungsanordnungen gleichwertig realisiert werden können. Es kann alternativ eine formschlüssige Montage erfolgen oder andere Halteelemente können genutzt werden. Eine punktuelle Verklebung ist ebenfalls möglich, wobei bei allen Befestigungsformen eine vollständige Abdichtung der Schallwand gegenüber dem stoßdämpfenden Material vermieden werden soll. Bei entsprechend groß gestaltetem Leervolumen hinter dem Wandler ist jedoch auch eine abgedichtete Ausführung möglich.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft ist der zur Helminnenseite weisende Teil der Schallwand wenigstens teilweise mit einer Innenpolsterung des Schutzhelms überdeckt. Schutzhelme weisen im Inneren eine, die stoßdämpfenden Materialien überspannende Polsterung auf, welche den Tragekomfort erhöht. Dies können schaumbeschichtete Textilien oder stoffbespannte Polsterungen usw. sein. Je nach Gestaltung und Stärke der die Schallwand überspannenden Innenausstattung des Helms, welche die akustische Durchlässigkeit mitbestimmt, ist es vorteilhaft, im Schallweg vom Wandler zum Ohr ein akustisch möglichst durchlässiges Material anzuordnen. Dies kann durch Öffnungen oder Perforationen in der Polsterung oder einen akustisch durchlässigen Einsatz z. B. in Form einer Gaze erfolgen.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft kann der fest in die Schallwand eingesetzte elektroakustische Wandler eine vormontierte Baugruppe für einen erfindungsgemäßen Schutzhelm bilden, die so gestaltet ist, dass sie mit dem stoßdämpfenden Material verbindbar ist und beispielsweise als nachrüstbare Einheit in den Schutzhelm integriert werden kann. Der erfindungsgemäße Schutzhelm muss dafür vorgefertigte Ausnehmungen für den Einsatz der Baugruppe aus elektroakustischem Wandler und Schallwand aufweisen, so dass der Einsatz der vormontierten Baugruppe aus Wandler und Schallwand in den Helm erfolgen kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um Schutzhelme mit dem erfindungsgemäßen System nachrüsten zu können bzw. bei Beibehaltung der Grundkonzeption des Schutzhelms das Wandlersystem als optionale Baugruppe für eine Schutzhelmbaureihe anbieten zu können.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung des Einbaus eines Wandlers in einen Helm,
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2 eine Detailzeichnung eines Ausschnittes in einer Schnittdarstellung.
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In 1 ist ein Schutzhelm schematisch in einer Schnittdarstellung dargestellt. Der Schnitt erfolgt in einer in Blickrichtung des Schutzhelmträgers liegenden Ebene. Der Schutzhelm weist eine Außenschale 1 auf innerhalb der sich ein stoßdämpfendes Material 2 befindet, welches von einer Polsterung 4 abgedeckt ist. In der Darstellung wurde in einem Bereich A die Polsterung 4 entfernt, so dass ein elektroakustischer Wandler 6, der fest in eine Öffnung 9 einer Schallwand 3 eingebaut ist, sichtbar wird. Die Schallwand 3 ist mit der zum Inneren des Schutzhelms weisenden Seite des stoßdämpfenden Materials 2 verbunden. Eine Detaildarstellung des Schutzhelmbereichs, in welchem sich der elektroakustische Wandler 6 befindet, ist in 2 dargestellt.
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2 beschreibt eine Schnittdarstellung durch einen Teilbereich des Schutzhelms in einer Ebene senkrecht zur Schallwand 3 bzw. zum Wandler 6, welche den Wandler mittig schneidet. Der geschnittene Teilbereich entspricht ungefähr dem Bereich A aus 1 mit gegenüber dieser Figur um 90° gedrehter Schnittebene. Dargestellt ist die Außenschale 1 an deren Innenseite sich eine Schicht des stoßdämpfendes Materials 2 anschließt. Außenschale 1 und stoßdämpfendes Material 2 sind im Normalfall durch Verkleben oder Verschrauben verbunden, können in einer alternativen Ausführung jedoch auch aus einem Sandwichmaterial bestehen oder bei sehr einfachen Ausgestaltungen kann die Außenschale 1 entfallen (– Alternative nicht dargestellt –). Die Außenseite des stoßdämpfenden Materials 2 bildet in einer solchen – nicht dargestellten Alternative – die Funktion der Außenschale 1 durch entsprechende Oberflächengestaltung. Die Außenschale 1 ist beispielsweise aus Thermoplast wie Polycarbonat oder Polyamid gefertigt oder besteht aus Duroplast oder Verbundwerkstoffen wie GFK oder Aramidfaserwerkstoffen. Das stoßdämpfende, die Energie bei einem Aufprall absorbierende Material 2 ist vorzugsweise ein geschäumtes Polystyrol wie Styropor mit einer Dichte von beispielsweise 90 kg/m3. Der elektroakustische Wandler 6 ist in den Schutzhelm integriert und besteht bei einer üblichen Bauform aus einer Membran, welche in einem Korb oder Gehäuse gehalten ist und durch die Anregung eines Aktors in Schwingung versetzt wird. Der elektroakustische Wandler 6 ist dabei mit seinem Korb oder Gehäuse in die Schallwand 3 eingesetzt, so dass eine Abstrahlung von Schall durch die Öffnung 9 in der Schallwand 3 erfolgen kann. Der Wandler 6 kann dabei komplett im Inneren der Öffnung 9 angeordnet sein oder wie dargestellt einseitig, vorzugsweise auf die zur Außenschale 1 weisende Seite der Schallwand 6 aufgebracht sein. Die Schallwand 3 umgibt den Wandler 6 und ist mit Halteclips 8 oder alternativen Befestigungsmitteln mit dem stoßdämpfenden Material 2 verbunden. Die Schallwand 3 umgibt dabei scheibenförmig den Wandler 6, wobei die Schallwand 3 in ihrer Ausdehnung an die Helmgeometrie angepasst wird und eine radiale Ausdehnung um den Wandler 6 herum aufweist. Die Schallwand 3 kann dabei beliebige Formen aufweisen, muss sich jedoch, um entsprechend wirksam zu sein, in einem Minimalbereich um den Wandler erstrecken. Für eine spürbare Wirkung der Schallwand 3 ist eine, sich weitgehend geschlossen um den Wandler 6 erweiternde, radiale Erstreckung der Schallwand 3 notwendig, die minimal dem Durchmesser des Wandlers 6 entspricht. Der Schutzhelm weist auf seiner Innenseite eine typische Innenausstattung z. B. in Form einer Polsterung 4 und/oder eine diese überspannendes Gewebes auf. Um eine möglichst direkte Abstrahlung zum Ohr des Schutzhelmträgers zu gewährleisten, ist die Polsterung 4 im Ohrbereich perforiert – nicht dargestellt – oder wie in 2 schematisch angedeutet, ist der Bereich der Polsterung 4, der auf direkten Schallweg vom Wandler 6 zum Ohr liegt, mit einer Gaze 5 überspannt.
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Innerhalb des stoßdämpfenden Materials 2 ist im Bereich des Wandlers 6 eine Ausnehmung vorgesehen, welche ein hinter dem Wandler 6 liegendes Leervolumen 7 bildet. Dieses Volumen verbessert die Klangqualität insbesondere bei der Abstrahlung tieffrequenter Töne.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Außenschale
- 2
- stoßdämpfendes Material
- 3
- Schallwand
- 4
- Polsterung
- 5
- Gaze
- 6
- elektroakustischer Wandler
- 7
- Leervolumen (an der Rückseite des Wandlers 6)
- 8
- Halteclips
- 9
- Öffnung in der Schallwand 3
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- FR 2173832 A1 [0004]
- DE 102009005302 A1 [0005]
