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Die Erfindung geht aus von einem Schutzhelm zum Schutz des Kopfes eines Helmträgers.
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Schutzhelme werden zum Schutz des Kopfes vor Verletzungen in verschiedenen Bereichen getragen. Hierzu zählen beispielsweise Schutzhelme für Sport, Freizeit und Verkehr, wie Fahrradhelme, Motorradhelme, Skihelme, Snowboardhelme, Reithelme und Helme zum Bergsteigen, aber auch Schutzhelme für den Arbeitsschutz wie Feuerwehrhelme oder industrielle Schutzhelme, die beispielsweise auf Baustellen oder in Bergwerken getragen werden. Schutzhelme weisen eine Helmschale auf, die eine äußere harte Schale und eine innere Schale umfasst, wobei die innere Schale Stöße absorbiert. Die äußere Schale sorgt dafür, dass sich die Kraft bei einem Aufprall auf eine größere Fläche verteilt. Dadurch sollen Frakturen des Schädels, Abschürfungen, Platzwunden und Prellungen vermieden werden. Die innere Schale liegt zumindest abschnittsweise am Kopf des Helmträgers an und stützt den Schutzhelm am Kopf ab. Sie sorgt bei einem Aufprall oder einem Sturz für eine Dämpfung, indem sie selbst bei der entsprechenden Krafteinwirkung verformt wird. An der Helmschale ist häufig ein Kinnriemen angeordnet. Dieser dient dazu, den Schutzhelm dauerhaft und spielfrei am Kopf einer Person zu befestigen.
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Personen, die Schutzhelme tragen, sind häufig besonderen Gefahren ausgesetzt. Es besteht ein erhöhtes Unfallrisiko. Dabei kann der Fall eintreten, dass die Person, die den Schutzhelm trägt, bei einem Unfall derart verletzt wird, dass sie selbst keinen Notruf absetzen kann.
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Notfallsituationen werden häufig mittels eines Beschleunigungssensors erfasst. Dies ist beispielsweise bei der Auslösung eines Airbags in Fahrzeugen der Fall. Je nach Anwendungsbereich des Schutzhelms ist die jedoch der Einsatz eines Beschleunigungssensors ungeeignet, beispielsweise weil hohe Beschleunigungen nicht zwingend mit einem Unfall verknüpft sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schutzhelm zur Verfügung zu stellen, der im Falle eines Aufpralls automatisch einen Notruf absetzt, ohne dass hierzu ein Beschleunigungssensor eingesetzt wird.
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Diese Aufgabe wird durch einen Schutzhelm mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Helmschale weist einen Stirnbereich auf, der ausgebildet ist, die Stirn des Helmträgers zumindest teilweise abzudecken. Ferner weist die Helmschale einen Hinterkopfbereich auf, der ausgebildet ist, den Hinterkopf des Helmträgers zumindest teilweise abzudecken. Schließlich weist die Helmschale einen rechten Seitenbereich und einen linken Seitenbereich auf, welche ausgebildet sind, den Kopf des Helmträgers an den Seiten zumindest teilweise abzudecken. An der inneren Schale des Schutzhelms ist im Stirnbereich, im Hinterkopfbereich, im rechten Seitenbereich und im linken Seitenbereich eine Sensor-Struktur angeordnet. Hierbei kann es sich um eine zusammenhängende Struktur handeln. Die Sensor-Struktur umfasst eine Folie, die mit mehreren Sensorelementen ausgestattet ist, wobei die Sensorelemente ausgebildet sind, einen Druck oder eine Kraft zu erfassen. An dem Schutzhelm ist ein Sender angeordnet, welcher mit der Sensor-Struktur verbunden ist, derart, dass der Sender einen Notruf absetzt, wenn mindestens eines der Sensorelemente einen Messwert, der oberhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt, oder einen charakteristischen zeitlichen Verlauf mehrerer Messwerte erfasst.
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Bei einem Aufprall im Falle eines Unfalls wirken auf den Schutzhelm Kräfte ein, die zu einer Verletzung des Helmträgers führen können. Liegt die Stärke die Kraft oder des Drucks oberhalb einer vorgegebenen Schwelle, wird davon ausgegangen, dass ein Unfall eingetreten ist. Das Überschreiten der Schwelle wird als Indiz für einen Unfall aufgefasst. Dieses Ergebnis löst das Absetzen eines Notrufs aus.
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Die Sensor-Struktur erstreckt sich über den Stirnbereich, den Hinterkopfbereich, den rechten Seitenbereich und den linken Seitenbereich. Dadurch ist gewährleistet, dass die Einwirkung von Kräften in allen genannten Bereichen des Schutzhelms erfasst und nachgewiesen werden kann.
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Die Sensor-Struktur umfasst eine flexible Folie, die mit mehreren Sensorelementen ausgestattet ist. Aufgrund ihrer Flexibilität kann die Folie in die Helmschale integriert werden und der Form der Helmschale angepasst werden. Die mit den Sensorelementen ausgestattete Folie weist eine geringe Dicke auf, so dass sie in die Helmschale eingesetzt werden kann, ohne dass hierzu die Form der Helmschale verändert werden muss.
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Zum Absetzen eines Notrufs kann der Sender mit einem Mobiltelefon des Helmträgers verknüpft sein. Sollte der Sender einen Notruf absetzen, der nach Auffassung des Helmträgers bzw. Helmbesitzers nicht notwendig ist, beispielweise weil der Schutzhelm unbeabsichtigt auf den Boden gefallen ist, so kann der Helmbesitzer den Notruf innerhalb eines gewissen Zeitfensters nach dem Absetzen deaktivieren.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensor-Struktur als zweidimensionales Gitter ausgebildet. Dabei wird die Dicke der Folie der Sensor-Struktur als dritte Dimension vernachlässigt, da sie im Vergleich zu der Ausdehnung der Sensor-Struktur in die beiden anderen Dimensionen sehr gering ist. Die Sensor-Struktur wird beim Einbetten in die Helmschale der Form der Helmschale angepasst. Sie weist daher die entsprechende Krümmung wird die Helmschale auf.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensor-Struktur an der nach innen weisenden Seite der inneren Schale angeordnet. Diese Position der Sensor-Struktur hat den Vorteil, dass die Sensor-Struktur an der fertig produzierten Helmschale angeordnet werden kann. Auch ein Nachrüsten ist möglich. Beim Tragen des Schutzhelms befindet sich die Sensor-Struktur unmittelbar am Kopf des Helmträgers. Die Stärke der von der Sensor-Struktur nachgewiesenen Kräfte stimmt im wesentlichen mit der Stärke überein, der auf den Kopf einwirkenden Kraft überein. Dabei wird berücksichtigt, dass die auf die äußere Schale einwirkenden Kräfte durch die innere Schale eine Dämpfung erfahren.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensor-Struktur an der Seite der inneren Schale angeordnet, welche der äußeren Schale zugewandt ist. Damit befindet sich die Sensor-Struktur zwischen der äußeren Schale und der inneren Schale. Diese Position der Sensor-Struktur setzt voraus, dass die Sensor-Struktur bereits bei der Herstellung des Schutzhelms zwischen die äußere und innere Schale eingesetzt wird. Die auf die äußere Schale einwirkenden Kräfte werden damit im wesentlichen ungedämpft auf die Sensor-Struktur übertragen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensor-Struktur in die innere Schale eingebettet. Hierzu wird die Sensor-Struktur bereits bei der Herstellung der inneren Schale entsprechend positioniert. Die auf die Helmschale von außen einwirkenden Kräfte werden damit durch die innere Schale zumindest teilweise gedämpft bevor sie auf die Sensor-Struktur wirken. Die Stärke der Kräfte ist jedoch größer als unmittelbar an der Oberfläche des Kopfes des Helmträgers. Die innere Schale kann aus zwei Schichten oder zwei Lagen aufgebaut sein. In diesem Fall kann die Sensor-Struktur zwischen den beiden Schichten oder Lagen angeordnet sein.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Sensorelemente der Sensor-Struktur auf die Folie aufgedruckt. Dies erlaubt eine kostengünstige und effiziente Herstellung der Sensor-Struktur in der für die jeweilige Form und Struktur des Schutzhelms notwendigen Größe und Ausdehnung.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
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Zeichnung
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
- 1 erstes Ausführungsbeispiel eines Schutzhelms in Seitenansicht,
- 2 Schnitt durch die Helmschale des Schutzhelms gemäß 1,
- 3 Sensor-Struktur mit Sensor-Elementen,
- 4 Schutzhelm gemäß 1 in einer Ansicht von unten,
- 5 Form der in den Schutzhelm gemäß 1 eingebetteten Sensor-Struktur,
- 6 zweites Ausführungsbeispiel eines Schutzhelms mit Sensor-Struktur in einer Ansicht von der Seite, wobei die Seite teilweise freigeschnitten ist,
- 7 drittes Ausführungsbeispiel eines Schutzhelms in einer Schnittdarstellung der Helmschale,
- 8 viertes Ausführungsbeispiel eines Schutzhelms in einer Schnittdarstellung der Helmschale.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des Schutzhelms 1 dargestellt, der als Fahrradhelm ausgebildet ist. Der Schutzhelm 1 weist eine Helmschale 2 und einen Kinnriemen 3 auf. Die Helmschale 2 weist mehrere Durchgangsöffnungen 4 auf, die dem Ein- und Ausströmen von Luft dienen. 2 zeigt die Helmschale 2 in einer Schnittdarstellung. Aus dieser Darstellung ist der Aufbau der Helmschale 2 ersichtlich. Die Helmschale 2 weist eine äußere Schale 5, eine innere Schale 6 und eine Sensor-Struktur 7 auf. Die äußere Schale 5 besteht aus einem harten Kunststoff. Die Dicke der harten äußeren Schale 5 ist im Vergleich zur inneren Schale 6 wesentlich geringer. Die äußere Oberfläche der äußeren Schale 5, welche der äußeren Oberfläche der Helmschale 2 entspricht, ist glatt. Der Gleitreibungskoeffizient dieser glatten Oberfläche hat den Vorteil, dass der Schutzhelm bei Stürzen des Helmträgers an einem Untergrund oder Hindernis entlanggleitet. Darüber hinaus verteilt die äußere Schale 5 die Kraft eines Aufpralls auf eine größere Fläche. Durch die genannten Effekte werden Kräfte und Drehmomente reduziert, welche auf den Kopf des Helmträgers übertragen werden. Die innere Schale 6 besteht aus zwei Schichten: einer ersten Schicht 8 und einer zweiten Schicht 9. Diese beiden Abschnitte können aus unterschiedlichen Materialien bestehen, die geeignete Dämpfungseigenschaften aufweisen. Die innere Schale 6 dient als Knautschzone. Sie nimmt bei der Einwirkung von äußeren Kräften Energie auf. Dabei wird sie deformiert. Während die äußere Schale bei einer Krafteinwirkung elastisch deformiert wird und bei besonders großen Kräften bricht oder reißt, bleibt die Deformierung der inneren Schale 6 nach einer Krafteinwirkung in der Regel bestehen. Durch die Deformierung der inneren Schale 6 wird die Energie der einwirkenden Kraft gemindert, die Stärke der Kraft reduziert und die Gefahr von Kopfverletzungen herabgesetzt.
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Die Sensor-Struktur 7 ist an der Innenseite der Helmschale 2 angeordnet. Sie befindet sich an der nach innen weisenden Oberfläche der Helmschale 2. Wenn der Schutzhelm von einer Person getragen wird, ist die Sensor-Struktur 7 unmittelbar an der Oberfläche des Kopfes des Helmträgers angeordnet. Die Stärke der auf die Helmschale 2 von außen einwirkenden Kräfte ist an der Sensor-Struktur 7 gleich groß wie am Kopf der Person. Alternativ könnte die Sensor-Struktur auch zwischen der ersten Schicht 8 und der zweiten Schicht 9 angeordnet sein. Auch das Anordnen der Sensor-Struktur zwischen der ersten Schicht 8 und der äußeren Schale 5 ist möglich.
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Die Helmschale 2 weist einen Stirnbereich 10, einen Hinterkopfbereich 11, einen rechten Seitenbereich 12 und einen linken Seitenbereich 13 auf.
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Die Sensor-Struktur umfasst eine Folie 14, auf die mehrere Sensor-Elemente 15 aufgedruckt sind. Dies ist in 3 dargestellt. Diese Sensor-Elemente 15 sind elektrisch leitend mit einem Sender 16 verbunden. Der Sender 16 ist in die innere Schale 6 eingebettet. Dies ist in 2 dargestellt. Der Sender 16 kann zum Absetzen eines Notrufs mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Mobiltelefon des Helmträgers kommunizieren. Über dieses Mobiltelefon sind auch die Positionsdaten des Helmträgers von einer Notrufzentrale abrufbar.
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4 zeigt den Schutzhelm 1 gemäß 1 in einer Ansicht von unten. Dabei ist der Kinnriemen umgeklappt, so dass eine freie Sicht auf die nach innen weisende Oberfläche der Helmschale 2 und damit auf die Sensor-Struktur 7 besteht.
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5 zeigt die Sensor-Struktur 7 des Schutzhelms 1 gemäß 1 in Alleinstellung, wobei die Sensor-Struktur 7 so geformt ist, wie sie in dem Schutzhelm 1 angeordnet ist. Aufgrund der Durchgangsöffnungen 4 in der Helmschale 2 weist die Sensor-Struktur 7 entsprechende Durchgangsöffnungen auf. Sie bildet eine zusammenhängende Gitterstruktur, wobei sie sich über die gesamte Helmschale erstreckt. Hierzu zählen insbesondere der Stirnbereich 10, der Hinterkopfbereich 11, der rechte Seitenbereich 12 und der linke Seitenbereich 13 der Helmschale 2.
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6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Schutzhelms 21, der als Hockey-Helm ausgebildet ist. Er unterscheidet sich von dem Schutzhelm 1 gemäß 1 dadurch, dass er keine Durchgangsöffnungen aufweist. Die Helmschale 22 weist eine geschlossene Oberfläche auf. Darüber hinaus entspricht der Aufbau der Helmschale 22 der Darstellung gemäß 2 der Helmschale 2 des ersten Ausführungsbeispiels. Um die Sensor-Struktur 27 sichtbar zu machen, sind die äußere Schale 25 und die innere Schale der Helmschale 22 teilweise freigeschnitten. Die Sensor-Struktur 27 ist an der nach innen weisenden Oberfläche der inneren Schale angeordnet. Da die Helmschale 22 eine geschlossene Oberfläche aufweist, ist die Sensor-Struktur 27 mit wesentlich weniger Öffnungen ausgestattet als die Sensorstruktur 7.
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Die 7 und 8 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele für einen Schutzhelm. Die Alternativen beziehen sich auf die Anordnung einer Sensor-Struktur an der Helmschale des Schutzhelms. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß 7 ist die Sensor-Struktur 37 in die innere Schale 36 der Helmschale 32 derart eingebettet, dass sie sich zwischen der ersten Schicht 38 und der zweiten Schicht 39 der inneren Schale 36 befindet. Die innere Schale 36 wird nach außen durch die äußere Schale 35 abgedeckt. Bei dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß 8 ist die Sensor-Struktur 47 zwischen der äußeren Schale 45 und der inneren Schale 46 der Helmschale 42 angeordnet. Die innere Schale 46 weist dabei ebenfalls eine erste Schicht 48 und eine zweite Schicht 49 auf.
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Sämtliche Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Bezugszahlen
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- 1
- Schutzhelm
- 2
- Helmschale
- 3
- Kinnriemen
- 4
- Durchgangsöffnungen
- 5
- Äußere Schale
- 6
- Innere Schale
- 7
- Sensor-Struktur
- 8
- Erste Schicht
- 9
- Zweite Schicht
- 10
- Stirnbereich
- 11
- Hinterkopfbereich
- 12
- Rechter Seitenbereich
- 13
- Linker Seitenbereich
- 14
- Folie
- 15
- Sensor-Element
- 16
- Sender
- 21
- Schutzhelm
- 22
- Helmschale
- 25
- äußere Schale
- 27
- Sensor-Struktur
- 32
- Helmschale
- 35
- äußere Schale
- 36
- innere Schale
- 37
- Sensor-Struktur
- 38
- erste Schicht
- 39
- zweite Schicht
- 42
- Helmschale
- 45
- äußere Schale
- 46
- innere Schale
- 47
- Sensor-Struktur
- 48
- erste Schicht
- 49
- zweite Schicht
