DE102017206897B4

DE102017206897B4 - Protective helmet and method of manufacturing a protective helmet

Info

Publication number: DE102017206897B4
Application number: DE102017206897.3A
Authority: DE
Inventors: Istvan Denes; Joachim Strauch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-04-25
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2037-04-26
Also published as: DE102017206897A1; WO2018197207A1

Abstract

Schutzhelm (1), insbesondere Motorradhelm, mit einer ersten Schicht (3) und mit einer zweiten Schicht (4), wobei die erste Schicht (3) und die zweite Schicht (4) schalenförmig übereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (3) und die zweite Schicht (4) durch eine kraftschlüssige Verbindung verbindbar sind, wobei zwischen der ersten Schicht (3) und der zweiten Schicht (4) wenigstens bereichsweise eine dritte Schicht (20) angeordnet ist, wobei die dritte Schicht (20) die Kraft (7a, 7b, 8a, 8b) der kraftschlüssigen Verbindung erzeugt und wobei die dritte Schicht (20) einen Aktor umfasst.Protective helmet (1), in particular motorcycle helmet, with a first layer (3) and with a second layer (4), wherein the first layer (3) and the second layer (4) are arranged one above the other in the form of a shell, characterized in that the first layer (3) and the second layer (4) can be connected by a force-fit connection, a third layer (20) being arranged at least in some areas between the first layer (3) and the second layer (4), the third layer (20) the force (7a, 7b, 8a, 8b) generated by the force-fit connection and wherein the third layer (20) comprises an actuator.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Schutzhelm, insbesondere einen Motorradhelm, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Schutzhelms.The invention relates to a protective helmet, in particular a motorcycle helmet, and a method for manufacturing a protective helmet.

Aus der WO 2014/011802 A1 ist ein Schutzhelm bekannt, der bei einem Aufprall wirkende Linear- und Rotationsbeschleunigungen absorbieren kann.From the WO 2014/011802 A1 a protective helmet is known which can absorb linear and rotational accelerations acting in the event of an impact.

Weiterhin sind aus der DE 20 2005 001 910 U1 , der US 2015/0264991 A1 , der WO 2004/032659 A1 und der WO 2014/171889 A1 gattungsgemäße Schutzhelme mit kraftschlüssig verbundenen Schalen bzw. Innenschalten zu entnehmen, wobei die Reib- oder Haftkraft zur Erzeugung des Kraftschlusses mittels Auswahl von Federn bzw. mittels verschiedener Ausbildungen einer Gleitschicht konstruktiv einstellbar ist.Furthermore, from the DE 20 2005 001 910 U1 , the US 2015/0264991 A1 , the WO 2004/032659 A1 and the WO 2014/171889 A1 Generic protective helmets with frictionally connected shells or inner switches can be found, the frictional or adhesive force for generating the frictional connection being structurally adjustable by means of the selection of springs or by means of different designs of a sliding layer.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ein Schutzhelm, insbesondere ein Motorradhelm, mit einer ersten Schicht und mit einer zweiten Schicht, wobei die erste Schicht und die zweite Schicht schalenförmig übereinander angeordnet sind und wobei die erste Schicht und die zweite Schicht durch eine kraftschlüssige Verbindung verbindbar oder lösbar verbunden sind, hat den Vorteil, dass der Schutzhelm die Sicherheit, insbesondere eines Kopfes, eines Trägers erhöht. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht wirkt hierbei derart, dass im Wesentlichen tangential zu einer Oberfläche des Schutzhelms wirkenden Kräfte sowie im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche des Schutzhelms wirkenden Kräfte wenigstens teilweise absorbiert werden.A protective helmet, in particular a motorcycle helmet, with a first layer and with a second layer, wherein the first layer and the second layer are arranged on top of each other in the form of a shell and wherein the first layer and the second layer are connected or detachable by a force-fit connection, has the The advantage that the protective helmet increases the safety, in particular of a head, of a wearer. The force-fit connection between the first layer and the second layer acts in such a way that forces acting essentially tangentially to a surface of the protective helmet and forces acting essentially perpendicular to the surface of the protective helmet are at least partially absorbed.

Denn durch die, insbesondere lösbare, kraftschlüssige Verbindung zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht kann eine, vorzugsweise situationsabhängige, Parallelverschiebung der ersten Schicht relativ zu der zweiten Schicht gewährleistet werden. Dadurch erhöht sich auch die Fähigkeit des Schutzhelms, rotatorische Energie, wie sie bei einem Aufprall des Schutzhelms auf eine Oberfläche mit einer Geschwindigkeitskomponente parallel zu der Oberfläche auftritt, zu absorbieren. Dies kann die Wahrscheinlichkeit eines durch eine, bei einem Aufprall induzierte, schnelle Kopfdrehung verursachten Schleudertraumas senken. Unter einer Abhängigkeit einer Situation kann hierbei verstanden werden, dass je nach Verkehrssituation und/oder Gefahrensituation die kraftschlüssige Verbindung zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht hergestellt wird. Eine Verkehrssituation kann durch Fahrparameter, wie beispielsweise einer Geschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung, denen ein Träger des Schutzhelms auf einem Fahrzeug ausgesetzt ist, repräsentiert werden. Diese Fahrparameter können über Sensoren, wie beispielsweise über satellitengestütze Navigationssensoren und/oder Inertialsensoren erfasst werden. Weiterhin können darunter ein Verkehrsaufkommen, Wetterverhältnisse und/oder ein Zustand einer Fahrbahnoberfläche verstanden werden, welche beispielsweise durch Sensoren, wie eine Kamera, ein Radarsensor, ein Lidarsensor und/oder ein Ultraschallsensor aufgenommen werden können.This is because the, in particular releasable, non-positive connection between the first layer and the second layer can ensure a, preferably situation-dependent, parallel displacement of the first layer relative to the second layer. This also increases the ability of the protective helmet to absorb rotational energy, such as occurs when the protective helmet hits a surface with a velocity component parallel to the surface. This can reduce the likelihood of whiplash injury caused by rapid head rotation induced in an impact. A dependency on a situation can be understood here to mean that the non-positive connection between the first layer and the second layer is established depending on the traffic situation and / or the dangerous situation. A traffic situation can be represented by driving parameters such as a speed and / or an acceleration to which a wearer of the protective helmet is exposed on a vehicle. These driving parameters can be recorded using sensors, such as, for example, satellite-supported navigation sensors and / or inertial sensors. Furthermore, it can be understood as a traffic volume, weather conditions and / or a condition of a road surface, which can be recorded, for example, by sensors such as a camera, a radar sensor, a lidar sensor and / or an ultrasonic sensor.

Unter einem Schutzhelm kann hierbei ein Motorradhelm oder auch ein Sturzhelm verstanden werden. Insbesondere kann ein Schutzhelm ein Integralhelm, ein Klapphelm, ein Motocross-Helm, ein Enduro-Helm, ein Halbschalenhelm, ein Jethelm, ein Multihelm, ein Reiterhelm und/oder ein Fahrradhelm sein.A protective helmet can be understood to mean a motorcycle helmet or a crash helmet. In particular, a protective helmet can be a full-face helmet, a flip-up helmet, a motocross helmet, an enduro helmet, a half-shell helmet, a jet helmet, a multi-helmet, a rider helmet and / or a bicycle helmet.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.The measures listed in the dependent claims enable advantageous developments and improvements of the device specified in the independent claim.

Es ist zweckmäßig, wenn eine Kraft der kraftschlüssigen Verbindung zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht einstellbar ist. Denn hierdurch kann die situationsabhängige Verschiebung der ersten Schicht relativ zu der zweiten Schicht in Abhängigkeit einer messbaren Größe eingestellt werden. Es ist insbesondere von Vorteil, wenn die Kraft der kraftschlüssigen Verbindung variabel einstellbar ist, da hierdurch die situationsabhängige Verschiebung der ersten Schicht relativ zu der zweiten Schicht noch genauer eingestellt werden kann.It is useful if a force of the force-fit connection between the first layer and the second layer can be set. This is because the situation-dependent shift of the first slice relative to the second slice can be set as a function of a measurable variable. It is particularly advantageous if the force of the non-positive connection can be variably adjusted, since this allows the situation-dependent displacement of the first layer relative to the second layer to be set even more precisely.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht wenigstens bereichsweise eine dritte Schicht angeordnet ist, wobei die dritte Schicht die Kraft der kraftschlüssigen Verbindung erzeugt. Hierdurch lässt sich in einfacher Weise die kraftschlüssige Verbindung zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht erreichen.Furthermore, it is advantageous if a third layer is arranged at least in some areas between the first layer and the second layer, the third layer generating the force of the non-positive connection. In this way, the force-fit connection between the first layer and the second layer can be achieved in a simple manner.

Indem die dritte Schicht einen Aktor umfasst, kann die kraftschlüssige Verbindung zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht durch Verändern einer Schichtdicke der dritten Schicht effektiv hergestellt werden. Ferner kann insbesondere durch gezieltes Einstellen der Schichtdicke der dritten Schicht die Kraft der kraftschlüssigen Verbindung zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht gezielt eingestellt und somit auch variiert werden.Since the third layer comprises an actuator, the non-positive Connection between the first layer and the second layer can be effectively established by changing a layer thickness of the third layer. Furthermore, by specifically adjusting the layer thickness of the third layer, the force of the force-fit connection between the first layer and the second layer can be specifically adjusted and thus also varied.

Ferner ist es von Vorteil, wenn der Aktor als elektroaktiver Polymeraktor ausgestaltet ist. Denn hierdurch lässt sich in einfacher Weise und Bauart ein Aktor bereitstellen, der die Schichtdicke der dritten Schicht wenigstens bereichsweise effizient verändern kann, sodass sich die kraftschlüssige Verbindung zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht gezielt einstellen lässt.It is also advantageous if the actuator is designed as an electroactive polymer actuator. Because this makes it possible to provide an actuator in a simple manner and design that can efficiently change the layer thickness of the third layer, at least in some areas, so that the non-positive connection between the first layer and the second layer can be set in a targeted manner.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die kraftschlüssige Verbindung und/oder die Kraft der kraftschlüssigen Verbindung in Abhängigkeit eines eine Gefahrensituation und/oder eine Verkehrssituation repräsentierenden Steuersignals einstellbar ist. Hierdurch kann eine Schutzwirkung des Schutzhelms für den Träger situationsabhängig angepasst werden. Das Steuersignal kann hierbei von einer in dem Schutzhelm integrierten Steuereinheit, oder von einer externen Steuereinheit generiert werden und an den Aktor bzw. Polymeraktor weitergeleitet werden.Furthermore, it is advantageous if the non-positive connection and / or the force of the non-positive connection can be set as a function of a control signal representing a dangerous situation and / or a traffic situation. In this way, a protective effect of the protective helmet for the wearer can be adapted depending on the situation. The control signal can be generated here by a control unit integrated in the protective helmet or by an external control unit and passed on to the actuator or polymer actuator.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die erste Schicht und/oder die zweite Schicht einen Schaum, insbesondere einen Weichschaum und/oder einen Hartschaum, vorzugsweise aus einem Duroplast und/oder einem Thermoplast, enthält. Denn dadurch kann eine Kraft- und/oder Drehmoment-absorbierende Schutzwirkung des Schutzhelms in einfacher Weise erreicht werden.It is also advantageous if the first layer and / or the second layer contains a foam, in particular a soft foam and / or a hard foam, preferably made of a thermoset and / or a thermoplastic. This is because a force- and / or torque-absorbing protective effect of the protective helmet can be achieved in a simple manner.

Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn der Weichschaum und/oder der Hartschaum aus Polyurethanen aufgebaut ist oder zumindest Polyurethane enthält, da neben den thermischen, akustischen insbesondere die mechanischen Eigenschaften von Polyurethanen unter anderem über den Vernetzungsgrad und/oder die variierbare Engmaschigkeit leicht einstellbar sind.Furthermore, it is useful if the flexible foam and / or the rigid foam is made up of polyurethanes or at least contains polyurethanes, since, in addition to the thermal, acoustic, and in particular the mechanical properties of polyurethanes, among other things, the degree of crosslinking and / or the variable close meshing can be easily adjusted.

Gemäß eines weiteren Aspekts kann vorgesehen sein, dass der Hartschaum und/oder der Weichschaum als Matrix-Material ausgestaltet ist, welches Füllstoffe, bevorzugt Glasfasern und/oder Kunststofffasern, enthalten kann. Hierdurch lassen sich die energieabsorbierenden Eigenschaften der ersten Schicht und/oder der zweiten Schicht gezielt beeinflussen und dadurch optimieren. Hierbei kann beispielsweise eine offenporige oder eine geschlossenporige Struktur in den Schäumen realisiert werden. Neben den mechanischen Eigenschaften kann über die Beimengung von Füllstoffen und/oder den Vernetzungsgrad auch die Geräuschreduktion und die Wärmeisolierung der ersten Schicht und/oder der zweiten Schicht bzw. des Schutzhelms verbessert werden.According to a further aspect, it can be provided that the rigid foam and / or the flexible foam is designed as a matrix material, which can contain fillers, preferably glass fibers and / or plastic fibers. In this way, the energy-absorbing properties of the first layer and / or the second layer can be specifically influenced and thereby optimized. Here, for example, an open-pore or a closed-pore structure can be implemented in the foams. In addition to the mechanical properties, the addition of fillers and / or the degree of crosslinking can also improve the noise reduction and the thermal insulation of the first layer and / or the second layer or the protective helmet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine Schichtdicke der ersten Schicht in einem Bereich zwischen 5 mm und 35 mm liegen, bevorzugt in einem Bereich zwischen 10 mm und 30 mm liegen und besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 15 mm und 25 mm liegen, und/oder eine Schichtdicke der zweiten Schicht in einem Bereich zwischen 5 mm und 35 mm liegen, bevorzugt in einem Bereich zwischen 10 mm und 30 mm liegen und besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 15 mm und 25 mm liegen. Hierdurch kann vorteilhafterweise die Schutzwirkung für den Träger des Schutzhelms auf einen optimalen Bereich abgestimmt werden. Ferner kann es von Vorteil sein, wenn ein Schichtdickenverhältnis zwischen der Schichtdicke der ersten Schicht und der Schichtdicke der zweiten Schicht im Wesentlichen 1 zu 1 beträgt.In a further embodiment of the invention, a layer thickness of the first layer can be in a range between 5 mm and 35 mm, preferably in a range between 10 mm and 30 mm and particularly preferably in a range between 15 mm and 25 mm, and / or a layer thickness of the second layer is in a range between 5 mm and 35 mm, preferably in a range between 10 mm and 30 mm and particularly preferably in a range between 15 mm and 25 mm. As a result, the protective effect for the wearer of the protective helmet can advantageously be tailored to an optimal range. Furthermore, it can be advantageous if a layer thickness ratio between the layer thickness of the first layer and the layer thickness of the second layer is essentially 1 to 1.

Indem die erste Schicht und die zweite Schicht zwischen einer äußeren Helmschale und einem Innenfutter eingebettet sind, kann vorteilhafterweise die Schutzwirkung für den Träger des Schutzhelms weiter erhöht werden. Die äußere Helmschale, die beispielsweise aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) aufgebaut sein kann, kann bis zu 40% der bei einem Aufprall auf den Schutzhelm wirkenden Energie aufnehmen. Die äußere Helmschale schützt ferner die erste Schicht vor äußeren mechanischen Einflüssen, insbesondere vor einem zu starken Materialabtrag bei einem Aufprall des Schutzhelms auf die Oberfläche, und macht dadurch den Schutzhelm robuster. Ein unter der zweiten Schicht angeordnetes Innenfutter erhöht einerseits den Tragekomfort des Schutzhelms für den Träger und andererseits kann das Innenfutter bei einem Aufprall zusätzlich zu der ersten Schicht und der zweiten Schicht die dabei frei werdende Energie absorbieren.Since the first layer and the second layer are embedded between an outer helmet shell and an inner lining, the protective effect for the wearer of the protective helmet can advantageously be increased further. The outer helmet shell, which can be made of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), for example, can absorb up to 40% of the energy acting on the safety helmet in the event of an impact. The outer helmet shell also protects the first layer from external mechanical influences, in particular from excessive material removal when the protective helmet hits the surface, and thereby makes the protective helmet more robust. An inner lining arranged under the second layer increases the wearing comfort of the protective helmet for the wearer and the inner lining can absorb the energy released in the event of an impact in addition to the first layer and the second layer.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Steuereinheit mit einer Recheneinheit und mit einer Speichereinheit, wobei die Recheneinheit eingerichtet ist, abhängig von wenigstens einer erfassten, eine Gefahrensituation repräsentierenden Messgröße ein Steuersignal zu erzeugen, wenn die wenigstens eine Messgröße einen in der Speichereinheit abgespeicherten Schwellwert überschreitet. Die Steuereinheit ist weiterhin dazu eingerichtet, in Abhängigkeit des erzeugten Steuersignals eine kraftschlüssige Verbindung und/oder eine Kraft der kraftschlüssigen Verbindung einer ersten Schicht und einer zweiten Schicht eines Schutzhelmes einzustellen. Dies hat den Vorteil, dass eine Schutzwirkung des Schutzhelms auf die jeweilige Situation des Trägers angepasst werden kann.The invention also relates to a control unit with a computing unit and with a memory unit, the computing unit being set up to generate a control signal depending on at least one detected measured variable representing a dangerous situation when the at least one measured variable exceeds a threshold value stored in the memory unit. The control unit is also set up to set a non-positive connection and / or a force of the non-positive connection of a first layer and a second layer of a protective helmet as a function of the generated control signal. This has the advantage that a protective effect of the protective helmet can be adapted to the respective situation of the wearer.

Weiterhin ist ein System aus einem zuvor beschriebenen Schutzhelm und einer zuvor beschriebenen Steuereinheit Gegenstand der Erfindung. Durch ein solches System kann eine situationsabhängig einstellbare Schutzwirkung für einen Träger des Schutzhelms in vorteilhafter Weise bereitgestellt werden.The invention also relates to a system comprising a protective helmet described above and a control unit described above. Such a system can advantageously provide a situation-dependently adjustable protective effect for a wearer of the protective helmet.

Die zuvor genannten Vorteile gelten in entsprechender Weise auch für ein Verfahren zum Betrieb eines Schutzhelms.The aforementioned advantages also apply in a corresponding manner to a method for operating a protective helmet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer Seitenansicht eines Schutzhelms;
2 eine schematische Darstellung eines eine erste Schicht und eine zweite Schicht zeigenden Ausschnitts des Schutzhelms mit einer einen Kraftschluss herstellenden dazwischenliegenden dritten Schicht;
3 eine weitere schematische Darstellung des die erste Schicht und die zweite Schicht zeigenden Ausschnitts des Schutzhelms mit der dazwischenliegenden dritten Schicht ohne Kraftschluss zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht;
4 eine schematische Darstellung einer Steuereinheit für den Schutzhelm; sowie
5 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Betrieb des Schutzhelms.

Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the description below. Show it:

1 a schematic representation of a cross section of a side view of a protective helmet;
2 a schematic representation of a section of the protective helmet showing a first layer and a second layer with a third layer in between, producing a force fit;
3 a further schematic representation of the section of the protective helmet showing the first layer and the second layer with the third layer lying therebetween without a frictional connection between the first layer and the second layer;
4th a schematic representation of a control unit for the protective helmet; such as
5 a schematic representation of a method for operating the protective helmet.

1 zeigt einen Schutzhelm 1 in einer Seitenansicht. Der Schutzhelm 1 kann hierbei als Motorradhelm, insbesondere als Integralhelm, ausgestaltet sein. Es kann sich bei dem Schutzhelm auch um einen Klapphelm, einen Motocross-Helm, einen Enduro-Helm, einen Halbschalenhelm, einen Jethelm, einen Multihelm, einen Reithelm und/oder einen Fahrradhelm handeln. Der Schutzhelm kann eine äußere Helmschale 2 beispielsweise aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) aufweisen. Weiterhin weist der Schutzhelm 1 eine erste Schicht 3 aus einem Schaum, beispielsweise bestehend aus Polyurethane, auf, welche von der äußeren Helmschale 2 wenigstens teilweise umschlossen sein kann. Ferner weist der Schutzhelm 1 eine zweite Schicht 4 ebenfalls aus einem Schaum auf, beispielsweise bestehend aus Polyurethane, die mit der ersten Schicht kraftschlüssig verbunden ist. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die erste Schicht 3 und die zweite Schicht 4 durch eine dritte Schicht 20 räumlich voneinander getrennt sind. Die dritte Schicht 20 kann hierbei wenigstens bereichsweise als Polymeraktor 30, d.h. als ein elektroaktives Polymermaterial aufweisenden Aktor, ausgestaltet sein, welcher in seiner Schichtdicke variierbar ist. Indem der Polymeraktor 30 seine Schichtdicke vergrößert, drückt er die erste Schicht 3 gegen die äußere Helmschale 2 und die zweite Schicht 4 in Richtung eines Inneren des Schutzhelms 1. Bedingt durch die, im weitesten Sinne wenigstens teilweise kugelförmig bzw. kugelschalenförmig angeordneten Schichten, wirkt auch auf die zweite Schicht 4 ein mechanischer Widerstand. Hierdurch wirken Reibungskräfte zwischen der ersten Schicht 3 und dem Polymeraktor 30 sowie der zweiten Schicht 4 und dem Polymeraktor 30, wodurch die kraftschlüssige Verbindung zwischen der ersten Schicht 3 und der zweiten Schicht 4 erzeugt werden kann. 1 shows a protective helmet 1 in a side view. The protective helmet 1 can be designed as a motorcycle helmet, in particular as a full-face helmet. The protective helmet can also be a flip-up helmet, a motocross helmet, an enduro helmet, a half-shell helmet, a jet helmet, a multi-helmet, a riding helmet and / or a bicycle helmet. The protective helmet can have an outer helmet shell 2 for example from acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS). Furthermore, the protective helmet 1 a first layer 3 from a foam, for example consisting of polyurethane, on which of the outer helmet shell 2 can be at least partially enclosed. Furthermore, the protective helmet 1 a second layer 4th also made of a foam, for example consisting of polyurethane, which is positively connected to the first layer. This can be realized, for example, in that the first layer 3 and the second layer 4th through a third shift 20th are spatially separated from each other. The third layer 20th can be used as a polymer actuator at least in some areas 30th , ie as an actuator having an electroactive polymer material, which can be varied in its layer thickness. By the polymer actuator 30th When its layer thickness increases, it presses the first layer 3 against the outer helmet shell 2 and the second layer 4th towards an interior of the protective helmet 1 . As a result of the layers, which in the broadest sense are at least partially spherical or spherical shell-shaped, the second layer also acts 4th a mechanical resistance. This creates frictional forces between the first layer 3 and the polymer actuator 30th as well as the second layer 4th and the polymer actuator 30th , creating the positive connection between the first layer 3 and the second layer 4th can be generated.

Der Polymeraktor 30 kann beispielsweise mechanisch oder durch Verkleben mit der ersten Schicht 3 und/oder der zweiten Schicht 4 verbunden werden. Als Klebstoffe eignen sich beispielsweise Polyurethan-Klebstoffe (PUR-Klebstoffe) oder Epoxidharz-Klebstoffe (Epoxi-Klebstoffe).The polymer actuator 30th can for example be mechanical or by gluing to the first layer 3 and / or the second layer 4th get connected. Suitable adhesives are, for example, polyurethane adhesives (PUR adhesives) or epoxy resin adhesives (epoxy adhesives).

Ferner kann der Schutzhelm 1 ein Innenfutter 5 aufweisen, welches unterhalb der zweiten Schicht 4 angebracht ist und welches einen Tragekomfort für einen Träger des Schutzhelm 1 erhöht, beispielsweise dadurch, dass es aus weichen, hautfreundlichen Materialien besteht.Furthermore, the protective helmet 1 an inner lining 5 have, which is below the second layer 4th is attached and which is a wearing comfort for a wearer of the protective helmet 1 increased, for example by the fact that it is made of soft, skin-friendly materials.

In 2 ist ein Ausschnitt aus dem Schichtaufbau aus 1 gezeigt. Hierbei sind die erste Schicht 3 und die zweite Schicht 4 zwischen der äußeren Helmschale 2 und dem Innenfutter 5 eingebettet, wobei die erste Schicht 3 an die äußere Helmschale 2 angrenzen kann und die zweite Schicht 4 an das Innenfutter 5 angrenzen kann. Schichtdicken der ersten Schicht 3 und der zweiten Schicht 4 können jeweils in einem Bereich zwischen 5 mm und 35 mm, bevorzugt in einem Bereich zwischen 10 mm und 30 mm und besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 15 mm und 25 mm liegen, wobei eine Summe der Schichtdicken der ersten Schicht 3 und der Schichtdicke der zweiten Schicht 4 in einem Bereich zwischen 10 mm und 70 mm, bevorzugt in einem Bereich zwischen 30mm und 50 mm und besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 35 mm und 45 mm liegt. Insbesondere kann die Summe der Schichtdicken 40 mm betragen. Hierbei kann ein Verhältnis der beiden Schichtdicken vorzugsweise 1 zu 1 betragen. Ferner ist die dritte Schicht 20, als Polymeraktor 30 ausgestaltet, zwischen der ersten Schicht 3 und der zweiten Schicht 4 dargestellt. Der Polymeraktor 30 weist eine erste Elektrode 31 und eine zweite Elektrode 32 auf, die an eine äußere Spannungsversorgung 33 angeschlossen ist. Die erste Elektrode 31 grenzt an die erste Schicht 3 an, die zweite Elektrode grenzt an die zweite Schicht 4 an. In einem ersten Betriebszustand ohne Anlegen einer Spannung zwischen der ersten Elektrode 31 und der zweiten Elektrode 32 weist der Polymeraktor 30 seine größte Schichtdicke auf, durch welche er die erste Schicht 3 und die zweite Schicht 4 auseinander drückt. Die hieraus entstehende Gegenkraft, d.h. die Kraft 7a, mit welcher die erste Schicht 3 und die zweite Schicht 4 gegeneinander gedrückt werden, ist durch zwei in entgegengesetzte Richtung auf den Schichtaufbau zeigende Pfeile angedeutet. Weiterhin sind die daraus entstehenden Reibkräfte 8a als zwei parallel entgegengesetzte Pfeile innerhalb des Schichtaufbaus dargestellt. Die äußere Spannungsversorgung 33 und/oder eine nicht dargestellte, zugehörige Leistungselektronik kann hierbei an dem Schutzhelm 1 angeordnet oder in dem Schutzhelm 1 integriert sein.In 2 is a section from the layer structure 1 shown. Here are the first layer 3 and the second layer 4th between the outer helmet shell 2 and the inner lining 5 embedded, the first layer 3 to the outer helmet shell 2 can adjoin and the second layer 4th to the inner lining 5 can border. Layer thickness of the first layer 3 and the second layer 4th can each be in a range between 5 mm and 35 mm, preferably in a range between 10 mm and 30 mm and particularly preferably in a range between 15 mm and 25 mm, a sum of the layer thicknesses of the first layer 3 and the layer thickness of the second layer 4th is in a range between 10 mm and 70 mm, preferably in a range between 30 mm and 50 mm and particularly preferably in a range between 35 mm and 45 mm. In particular, the sum of the layer thicknesses can be 40 mm. Here, a ratio of the two layer thicknesses can preferably be 1 to 1. Further is the third layer 20th , as a polymer actuator 30th designed between the first layer 3 and the second layer 4th shown. The polymer actuator 30th has a first electrode 31 and a second electrode 32 on that to an external power supply 33 connected. The first electrode 31 adjoins the first layer 3 on, the second electrode adjoins the second layer 4th at. In a first operating state without applying a voltage between the first electrode 31 and the second electrode 32 shows the polymer actuator 30th its greatest layer thickness, through which it is the first layer 3 and the second layer 4th pushes apart. The resulting opposing force, ie the force 7a with which the first layer 3 and the second layer 4th are pressed against each other is indicated by two arrows pointing in opposite directions to the layer structure. Furthermore, the resulting frictional forces are 8a shown as two parallel opposite arrows within the layer structure. The external power supply 33 and / or associated power electronics, not shown, can be attached to the protective helmet 1 arranged or in the protective helmet 1 be integrated.

Die den Schaum aufweisenden erste Schicht 3 und zweite Schicht 4 ist hierbei dazu ausgebildet, die Energie wenigstens teilweise zu absorbieren, die senkrecht zu der äußeren Schicht 2 auf den Schutzhelm 1 wirkt. Dies geschieht dadurch, dass sich der die erste Schicht und/oder die zweite Schicht 4 wenigstens teilweise irreversibel verformen.The first layer containing the foam 3 and second layer 4th is here designed to at least partially absorb the energy perpendicular to the outer layer 2 on the hard hat 1 works. This is done by the fact that the first layer and / or the second layer 4th deform at least partially irreversibly.

In 3 ist nochmals der Ausschnitt aus 2 gezeigt, jedoch mit angelegter äußerer Spannung, welche durch ein Plus- und Minus-Symbol gekennzeichnet ist. Durch Anleger einer äußeren Spannung an die erste Elektrode 31 und die zweite Elektrode 32 wirkt zwischen den Elektroden 31, 32 in einem zweiten Betriebszustand eine elektrostatische Anziehungskraft, welche das dazwischenliegende Polymer zusammen drückt. Hierdurch verringert sich auch die Kraft 7b, mit welcher die erste Schicht 3 und die zweite Schicht 4 zusammengedrückt werden. Dies ist bildlich als verkleinerte Pfeile 7b dargestellt. Als Konsequenz verringern sich auch die Reibkräfte 8b, ebenfalls als verkleinerte, parallel entgegengesetzte Pfeile innerhalb des Schichtaufbaus dargestellt, wodurch sich die erste Schicht 3 und die zweite Schicht 4 leichter relativ zueinander parallel verschieben lassen. Dieser Effekt schützt den Träger des Schutzhelms 1, insbesondere einen Kopf bzw. eine Kopfpartie des Trägers vor Verletzungen oder minimiert diese wenigstens bei eine Aufprall auf eine Fahrbahn oder eine Straße. Da ein solcher Aufprall in der Regel nicht nur aus einem Stand des Trägers erfolgt, sondern eher aus einer Fahrt heraus, beispielsweise während eines Motorradunfalls auf einer Fahrt auf der Straße, wirkt auf den Schutzhelm 1 und damit auch auf den Kopf der Trägers nicht nur eine Kraftkomponente senkrecht zu einer Oberfläche des Schutzhelms 1 sondern auch eine Kraftkomponente tangential zu der Oberfläche des Schutzhelms 1. In 3 the section is off again 2 shown, but with applied external voltage, which is indicated by a plus and minus symbol. By applying an external voltage to the first electrode 31 and the second electrode 32 acts between the electrodes 31 , 32 in a second operating state, an electrostatic attraction force which presses the intervening polymer together. This also reduces the force 7b with which the first layer 3 and the second layer 4th be squeezed. This is pictorially as scaled down arrows 7b shown. As a consequence, the frictional forces are also reduced 8b , also shown as reduced, parallel opposite arrows within the layer structure, creating the first layer 3 and the second layer 4th easier to move parallel to each other. This effect protects the wearer of the protective helmet 1 , in particular a head or a head section of the wearer from injuries or at least minimizes these in the event of an impact on a roadway or a road. Since such an impact usually does not only occur from the wearer's standing position, but rather from a journey, for example during a motorcycle accident while driving on the road, acts on the protective helmet 1 and thus not just a force component perpendicular to a surface of the protective helmet on the wearer's head 1 but also a force component tangential to the surface of the protective helmet 1 .

Daher ist es vorteilhaft, wenn der Schutzhelm 1 durch relatives Parallel-Verschieben der ersten Schicht 3 gegen die zweite Schicht 4 auch die tangentiale Kraftkomponente wenigstens teilweise absorbieren kann.Therefore it is advantageous if the hard hat 1 by relative parallel shifting of the first layer 3 against the second layer 4th can also at least partially absorb the tangential force component.

Zur Durchführung eines Verfahrens zum Betrieb des Schutzhelms 1 ist eine Steuereinheit 40 vorgesehen, wie es in 4 schematisch dargestellt ist. Diese Steuereinheit 40 erfasst eine eine Gefahrensituation repräsentierende erste Messgröße M durch wenigstens ein Sensorelement 41. Das Sensorelement 41 kann hierbei als globaler Navigationssatellitensensor, als Inertialsensor, als Kamera, als Radarsensor, als Lidarsensor und/oder als Ultraschallsensor ausgestaltet sein. Die Messgröße M kann beispielsweise eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung, welcher ein Träger des Schutzhelms 1 auf bzw. in einem Fahrzeug ausgesetzt ist, darstellen. Weiterhin kann die Messgröße auch ein Verkehrsaufkommen, Wetterverhältnisse und/oder ein Zustand einer Fahrbahnoberfläche repräsentieren.To carry out a procedure for operating the protective helmet 1 is a control unit 40 provided as it is in 4th is shown schematically. This control unit 40 detects a first measured variable representing a dangerous situation M. by at least one sensor element 41 . The sensor element 41 can be configured as a global navigation satellite sensor, as an inertial sensor, as a camera, as a radar sensor, as a lidar sensor and / or as an ultrasound sensor. The measurand M. can, for example, a speed and / or an acceleration, which a wearer of the protective helmet 1 is exposed on or in a vehicle. Furthermore, the measured variable can also represent a traffic volume, weather conditions and / or a condition of a road surface.

Die erfasste Messgröße M kann bedarfsweise in einer Speichereinheit 43 der Steuereinheit 40 abgespeichert werden.The measured variable recorded M. can if necessary in a storage unit 43 the control unit 40 can be saved.

Ausgehend von der erfassten Messgröße M, führt eine Recheneinheit 44 in der Steuereinheit 40 das nachfolgend beschriebene Verfahren 100 durch und erzeugt in Abhängigkeit der erfasste Messgröße M ein Ausgabesignal S, welches beispielsweise die äußere Spannungsversorgung 33 ansteuert. Die Steuereinheit 40, die äußere Spannungsversorgung 33 und/oder eine nicht dargestellte, zugehörige Leistungselektronik können hierbei an dem Schutzhelm 1 angeordnet oder in dem Schutzhelm 1 integriert sein.Based on the recorded measured variable M. , runs an arithmetic unit 44 in the control unit 40 the procedure described below 100 and generated as a function of the measured variable recorded M. an output signal S. which, for example, is the external power supply 33 drives. The control unit 40 , the external power supply 33 and / or associated power electronics (not shown) can be attached to the protective helmet 1 arranged or in the protective helmet 1 be integrated.

Anhand des Flussdiagramms der 5 wird das Verfahren 100 in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben. Zunächst wird in einem ersten Ansteuerschritt 101 ein Ausgabesignal S für die äußere Spannungsversorgung 33 erzeugt, um den Polymeraktor 30 in einem ersten Betriebszustand derart anzusteuern, dass der Kraftschluss zwischen der ersten Schicht 3 und der zweiten Schicht 4 aufgehoben wird. Nun wird in einem Erfassungsschritt 102 eine eine Gefahrensituation und/oder Verkehrssituation repräsentierende Messgröße M durch ein Sensorelement 41 erfasst. Danach erfolgt in einem Vergleichsschritt 103 ein Vergleich der erfassten Messgröße mit einer zuvor in der Speichereinheit abgespeicherten Referenzgröße R durch die Recheneinheit 44. Die Referenzgröße R kann eine akute Gefahrensituation und/oder Verkehrssituation repräsentieren, bei welcher angenommen wird, dass ein Sturz und/oder ein Aufprall des Trägers des Schutzhelms 1 bevorsteht, wobei ein auf den Schutzhelm 1 und somit auf den Kopf des Trägers wirkendes Drehmoment zu erwarten ist. Fällt der Vergleichsschritt 102 negativ aus, so wiederholt sich der Erfassungsschritt 101.Using the flow chart of the 5 will the procedure 100 described in a preferred embodiment. First, in a first control step 101 an output signal S. for the external power supply 33 generated to the polymer actuator 30th to be controlled in a first operating state in such a way that the frictional connection between the first layer 3 and the second layer 4th will be annulled. Now in one acquisition step 102 a measured variable representing a dangerous situation and / or traffic situation M. by a sensor element 41 detected. This is followed by a comparison step 103 a comparison of the recorded measured variable with a reference variable R previously stored in the memory unit by the computing unit 44 . The reference variable R can represent an acute dangerous situation and / or traffic situation in which it is assumed that a fall and / or an impact of the wearer of the protective helmet 1 imminent, taking one on the hard hat 1 and torque acting on the wearer's head is to be expected. If the comparison step falls 102 negative, the detection step is repeated 101 .

Fällt der Vergleichsschritt 103 positiv aus, d.h. ist ein akute Gefahrensituation und/oder Verkehrssituation zu erwarten, so wird in einem ersten Ausgabeschritt 105 das Ausgabesignal S unverändert an die äußere Spannungsversorgung 33 weitergegeben, um den Polymeraktor 30 derart anzusteuern, dass der Kraftschluss zwischen der ersten Schicht 3 und der zweiten Schicht 4 aufgehoben bleibt.If the comparison step falls 103 positive, ie if an acute dangerous situation and / or traffic situation is to be expected, then in a first output step 105 the output signal S. unchanged to the external power supply 33 passed to the polymer actuator 30th to be controlled in such a way that the frictional connection between the first layer 3 and the second layer 4th remains canceled.

Optional kann in einem zweiten Erfassungsschritt 104, der zwischen dem Vergleichsschritt 103 und vor dem ersten Ausgabeschritt 105 erfolgt, eine weitere, ein gemessenes und/oder erwartetes, auf den Kopf des Trägers wirkendes Drehmoment repräsentierende Messgröße D erfasst werden. Die weitere Messgröße D kann dann in einem zweiten Vergleichsschritt 106 mit wenigstens einem zuvor in der Speichereinheit 43 abgespeicherten Referenzdrehmoment RD₁ durch die Recheneinheit 44 verglichen werden. Insbesondere kann der Vergleich mit mehreren unterschiedlichen, zuvor in der Speichereinheit 43 abgespeicherten Referenzdrehmomenten RD_n durchgeführt werden. Fällt der zweite Vergleichsschritt 106 negativ aus, d.h. erreicht das gemessene und/oder erwartete Drehmoment D nicht wenigstens eines der Referenzdrehmomente RD_n, so erfolgt ein zweiter Ausgabeschritt 107. In dem zweiten Ausgabeschritt 107 wird der Polymeraktor 30 in dem ersten Betriebszustand derart angesteuert, dass die erste Elektrode 31 und die zweite Elektrode 32 spannungsfrei geschaltet werden. Dadurch nimmt die Schichtdicke des Polymeraktors 30 zu und die kraftschlüssige Verbindung zwischen der ersten Schicht 3 und der zweiten Schicht 4 wird hergestellt.Optionally, in a second acquisition step 104 between the comparison step 103 and before the first output step 105 takes place, a further measured variable D representing a measured and / or expected torque acting on the head of the wearer can be detected. The further measured variable D can then be used in a second comparison step 106 with at least one previously in the storage unit 43 stored reference torque RD ₁ by the computing unit 44 be compared. In particular, the comparison can be made with several different ones previously in the memory unit 43 stored reference torques RD _{n are} carried out. If the second comparison step falls 106 negative, ie if the measured and / or expected torque D does not reach at least one of the reference torques RD _n , a second output step ensues 107 . In the second output step 107 becomes the polymer actuator 30th in the first operating state controlled in such a way that the first electrode 31 and the second electrode 32 be switched off. This increases the layer thickness of the polymer actuator 30th to and the positive connection between the first layer 3 and the second layer 4th is produced.

Fällt der zweite Vergleichsschritt 106 positiv aus, d.h. erreicht das gemessene und/oder erwartete Drehmoment D wenigstens eines der Referenzdrehmomente RD_n, so wird in einem dritten Ausgabeschritt 108 ein weiteres Ausgabesignal S_n erzeugt und an die äußere Spannungsversorgung 33 weitergegeben, um den Polymeraktor 30 derart anzusteuern, dass zwischen der ersten Schicht 3 und der zweiten Schicht 4 eine kraftschlüssige Verbindung mit einer bestimmten Kraft hergestellt wird. Die Kraft der kraftschlüssigen Verbindung entspricht hierbei einer zuvor in der Speichereinheit 43 abgespeicherten und der dem jeweils erreichten Referenzdrehmoment RD_n zugeordneten Kraft. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass sich im Fall eines Sturzes des Trägers des Schutzhelms 1 die Schutzwirkung optimal auf das von außen auf den Schutzhelm 1 wirkende Drehmoment angepasst wird.If the second comparison step falls 106 positive, ie if the measured and / or expected torque D reaches at least one of the reference torques RD _n , then in a third output step 108 another output signal S _{n is} generated and sent to the external power supply 33 passed to the polymer actuator 30th to be controlled in such a way that between the first layer 3 and the second layer 4th a non-positive connection with a certain force is established. The force of the frictional connection corresponds to that previously in the storage unit 43 stored and assigned to the respective reference torque RD _n reached. This ensures that in the event of a fall, the wearer of the protective helmet 1 the protective effect optimally on the outside of the safety helmet 1 acting torque is adjusted.

Claims

Protective helmet (1), in particular motorcycle helmet, with a first layer (3) and with a second layer (4), wherein the first layer (3) and the second layer (4) are arranged one above the other in the form of a shell, characterized in that the first layer (3) and the second layer (4) can be connected by a force-fit connection, a third layer (20) being arranged at least in some areas between the first layer (3) and the second layer (4), the third layer (20) the force (7a, 7b, 8a, 8b) generated by the non-positive connection and wherein the third layer (20) comprises an actuator.

Hard hat (1) Claim 1 , characterized in that a force (7a, 7b, 8a, 8b) of the non-positive connection between the first layer (3) and the second layer (4) is adjustable.

Hard hat (1) Claim 1 , characterized in that the actuator is designed as an electroactive polymer actuator (30).

Protective helmet (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the non-positive connection and / or the force (7a, 7b, 8a, 8b) of the non-positive connection can be set as a function of a control signal (S, S _n ) representing a dangerous situation.

Method (100) for operating a protective helmet (1), in particular a motorcycle helmet, wherein a first layer (3) and a second layer (4) of the protective helmet (1) are arranged in a shell-like manner one above the other, characterized in that the first layer (3) and the second layer (4) is frictionally connected in a first operating state by a non-positive connection, a third layer (20) being arranged at least in some areas between the first layer (3) and the second layer (4), the third layer ( 20) generates the force (7a, 7b, 8a, 8b) of the frictional connection and wherein the third layer (20) comprises an actuator.

Method (100) according to Claim 5 , characterized in that the force (7a, 7b, 8a, 8b) of the frictional connection between the first layer (3) and the second layer (4) is set.

Method (100) according to Claim 5 or 6th , characterized in that the non-positive connection and / or the force (7a, 7b, 8a, 8b) of the non-positive connection is set as a function of a control signal (S, S _n ) representing a dangerous situation.

Control unit (40) with a computing unit (44) and with a memory unit (43), in particular for carrying out the method (100) according to one of the Claims 7 to 10, the arithmetic unit (44) being set up to generate a control signal (S, S _n ) depending on at least one detected measured variable (M, D) representing a dangerous situation, when the at least one measured variable (M, D) has a the storage unit (43) exceeds the stored threshold value (RD _n ), and depending on the generated control signal (S, S _n ) a non-positive connection and / or a force (7a, 7b, 8a, 8b) of the non-positive connection of a first layer (3 ) and a second layer (4) of a protective helmet (1), a third layer (20) being arranged at least in some areas between the first layer (3) and the second layer (4), the third layer (20) having the force (7a, 7b, 8a, 8b) of the frictional connection generated and wherein the third layer (20) comprises an actuator.

System consisting of a protective helmet (1) according to one of the Claims 1 to 4th and a control unit (40) Claim 8 .