DE19730545C2 - Schutzhelm mit integriertem Innen-Airbag, insbesondere für Kraftradpiloten - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit dem Unfall-Schutz von helmtragenden Personen, innsbeson­ dere von Motorradfahrern.

Es ist, für Sturzhelm tragende Motorradfahrer, eine Unfallschutz-Halsmanschette bekannt (DE 26 54 051 A1). Sie ist als aufblasbarer Schlauchkörper, physikalisch getrennt vom Helm, ausgebildet. Da der Helm keine physikalische Einheit mit der Halsmanschette bildet, kann in entsprechenden Unfallsituationen eine horizontale Relativbewegung zwischen Sturzhelm und Halsmanschette auftreten und so zu erheblichen Verletzungen der Halswirbelsäule führen. Die Halsmannschette kann über einen Schlauch mit einem luftbefüllbaren Innenraum, des Helms, verbunden werden. Da keine dynamische Druck-Anpassung der miteinander verbundenen Luftvolumina vorgesehen ist, kann sich in extremen Unfallsituationen beim Aufprall auf ein Hindernis, ein erheblicher Kompressionsdruck im Innenraum des Helms aufbauen, der dann unangenehm auf den Schädel drückt und in extremen Situationen zu Kopfquetschungen füh­ ren kann. Die Benutzung der Halsmanschette trägt zwar zu einer Minderung von Unfallfolgen bei, sie schützt jedoch nicht ausreichend vor extremen Stoßeinwirkungen und Kopfbeschleu­ nigungen relativ zum Rumpf.

Desweiteren ist ein Sicherheitsschutzhelm für Motorradfahrer bekannt (DE 44 16 847 A1), bei welchem die Außenmantelfläche eines üblichen Fahrerhelms von einem, bei Unfall, auto­ matisch aufblasbaren Luftsack (Außen-Airbag) umgeben ist. Der aufblasbare Luftsack stützt sich auf Schultern und und den oberen Rückenbereich. Damit ist ein verbesserter Schutz ge­ genüber dem üblichen Fahrerhelm möglich, jedoch ist eine einfache Anpassung des Luft­ sackes an die Anatomie des Helmträgers nur schwer möglich, weiter ist beim Aufprall auf ein Hinternis keine dynamische Druckanpassung des Luftvolumens vorgesehen was zu einer zu "harten Abfederung" durch zu hohe Gegendruck, und damit zu einer Verletzung der Halswir­ belsäule führen kann. Außerdem kann beim Aufprall auf scharfkantigen Teile des Motorad oder des Unfallobjektes der Luftsack beschädigt werden, und somit seine Schutzfunktion teil­ weise oder vollständig verlieren.

Ferner ist ein AIR-BAG TYPE HELMLET (JP 4-370 206 A) mit Innen-Airbag bekannt. Bei Aufprallunfällen mit diesem Helm besteht, aufgrund seiner konstruktiven Gestaltung, die Ge­ fahr von Verletzungen im Halswirbelbereich wenn der Helm nach hinten schlägt und im Schlüsselbeinbereich wenn der Helm seitwärts schlägt. Weiter ist der Schrift nicht zu entneh­ men, wie bei verschiedenen Schädelformen der Träger eine anatomische Anpassung oder Be­ grenzung des Airbag-Volumens und damit des Airbag-Druckes, beim Füllvorgang, möglich ist, so daß unangenehme oder gar gefährliche Kopfquetschungen minimiert oder ganz vermie­ den werden. Außerdem ist beim Aufprall auf ein Hinternis keine dynamische Druckanpassung des Luftvolumens vorgesehen so, daß ein erheblicher Kompressionsdruck im Innen-Airbag entstehen kann, welcher durch seine Gegenkraftentwicklung zu einem unangenehmen Kopf­ druck oder sogar zu gefährlichen Stauchungen der Halswirbelsäule führen kann.

Die Aufgabe des Erfindungsgegenstandes besteht nun darin, durch verschiedene technische Neuerungen, den Helmträger wirkungsvoll vor Halswirbelverletzungen zu schützen und ein dynamisches Gleichgewicht des Innendtuckes des Kopfschutz-Airbags einzustellen.

In Fig. 1 ist der konstruktive Aufbau eines Kraftrad-Schutzhelms mit integriertem Innen-Airbag dargestellt. Der Helm-Außenmantel (1.1) mit beweglichem Visier (1.2) umgibt das manuell aufblasbare Schulter-Luftkissen (1.3) mit Druck-Ventil (1.4), das manuell aufblasbare Stirn-Luft-kissen (1.5) mit Druck-Ventil (1.6) und das aktive Kopfschutz-Airbag (1.7) mit Treibladungen in speziellen Ventil-Druckpatronen (1.8, 1.9, 1.10) und den Mikro-Überlastventilen (1.15, 1.16, 1.17). Die Treibladungen der Ventil-Druck­ patronen (1.8, 1.9, 1.10), des Kopfschutz-Airbag (1.5), sind über das elektrische Steuerkabel (1.11) und das elektrische Kontaktschloß (1.12) mit der Steuerelektronik (1.13), und dem in der Steuerelektronik eingebauten, in der Skizze nicht dargestellten, Mikro-Beschleunigungssensor, elektrisch verbunden.

Die Steuerelektronik (1.13) ist mechanisch fest mit dem Rahmen (1.14) des entsprechenden Kraftrades verbunden.

Die Druck-Ventile (1.4, 1.6) sind in den Helm-Außenmantel (1.1) integriert und von außen zu­ gänglich und bedienbar. Das Schulter-Luftkissen (1.3) kann über das Druck-Ventil (1.4), und das Stirn-Luftkissen (1.5) kann über das Druck- Ventil (1.6) manuell kontrolliert aufgepumpt und damit an die spezifische Anatomie des Helm­ trägers angepaßt werden. Sie sind verantwortlich für den korrekten anatomischen Sitz des Helms. Die Schutzhelm selbst ist, wie allgemein üblich, über einen speziellen, in der Zeichnung nicht dargestellten, einstellbaren Kinnriemen, mit dem Kopf des Helmträgers, verbunden.

Erst nach dem Aufsitzen des Piloten auf seine Maschine wird, durch sein Einklinken des Steuer­ kabels (1.11) in das Kontaktschloß (1.12) der Steuerelektronik (1.13), das Ventil-Druckpatro­ nen-System (1.8, 1.9, 1.10) des Kopfschutz-Airbag (1.7) aktivierbar.

In einer Gefahrensituation, hervorgerufen durch eine ruckartige Beschleunigungsänderung, löst das Beschleunigungssensor-Signal in der Steuerelektronik (1.13) ein Initialsignal aus, welches über das Steuerkabel (1.11), die Treibladungen des Ventil-Druckpatronen-Systems (1.8, 1.9, 1.10) zeitgleich zündet, wobei die Ventil-Druckpatrone (1.8) und die Ventil-Druckpatrone (1.10) ihr Treibgas ruckartig abgibt. Gleichzeitig wird die Treibgasabgabe der Ventil-Druckpatrone (1.9) über eine eingebaute Strömungsdrossel verzögert und langsamer abgegeben. Die dadurch freigesetzte Treibgasmischung pumpt genau dosiert den Kopfschutz-Airbag (1.7) auf. Hat sich der Kopfschutz-Aibag (1.7) soweit mit Treibgasen gefüllt, daß er in seiner Expansionsbewegung die Schädeldecke des Piloten erreicht hat, werden bei Überschreiten eines zu hohen Treibgas­ druckes die Mikro-Überlastventile (1.15, 1.16, 1.17) geöffnet und bei Unterschreiten desselben wieder geschlossen. Damit stellt sich im Kopfschutz-Airbag (1.7) ein dynamisches Gleichge­ wicht des Innendruckes ein.

Das Initialsignal des Mikro-Beschleunigungssensors bewirkt gleichzeitig eine Trennung des Steuerkabels (1.11) von der Steuerelektronik (1.13) über die Aktivierung eines Öffnungs- und Auswurfmechanismus für das Kontaktschloß (1.12).

Bei einem Sturz des Piloten vom Kraftrad und damit dem Aufprall des Helms auf ein Hinternis werden die nun möglichen mechanischen Kräfte, je nach Wirkungsrichtung, von dem Stirn-Luftkissen (1.5) und dem passiven Schulter-Luftkissen (1.3) sowie von dem aktiven Kopfschutz-Airbag (1.7) aufgenommen. Dabei paßt sich das momentane Treibgasvolumen des Kopfschutz-Airbag (1.7) dynamisch der jeweiligen momentanen mechanischen Kräfteverteilung, gesteuert durch die Überlastschutz-Mikroventile (1.15, 1.16, 1.17), an. Die Abgabezeit des Treibgases aus der Ventil-Druckpatrone (1.9) ist dabei so bemessen, daß sie erst eine gewisse Zeit nach dem Sturzvorgang beendet ist so, daß im Kopfschutz-Airbag (1.7) immer ein definierter Innendruck herrscht, welcher sein druckdynamisches Verhalten ermöglicht.

Claims (4)

1. Schutzhelm, bestehend
aus einem Helm-Außenmantel (1.1) mit beweglichem Visier und Kinnschutz;
aus einem manuell aufblasbaren Schulter-Luftkissen (1.3) mit Druck-Ventil (1.4), zur manuellen Luftfüllung;
aus einem manuell aufblasbaren Stirn-Luftkissen (1.5) mit Druck-Ventil (1.6), zur manuellen Luftfüllung;
aus einem Kopfschutz-Airbag (1.7), der sich im Inneren des Helmes befindet, mit einer oder mehreren Treibladungen in einer oder mehreren speziellen Ventil-Druckpatronen (1.8, 1.9, 1.10) und Mikro-Überlastventilen (1.15, 1.16, 1.17), zur beschleunigungsinitierten Treibgasfül­ lung;
wobei die Druck-Ventile (1.4, 1.6) und die Mikro-Überlastventile (1, 15, 1.16, 1.17) in den Helm- Außenmantel (1.1) integriert sind.

2. Schutzhelm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfschutz-Airbag (1.7) aus mindestens einer innenliegenden Ventil-Druckpatrone (1.9, 1.10) mit ruckartiger Abgabe und mindestens einer innenliegenden Ventil-Druckpatrone (1.9) mit verlangsamter Abgabe des Treibgases, zur sensorgesteuerten Füllung des Kopfschutz-Airbag, besteht, wobei die Zeitdauer der velangsamten Treibgasabgabe größer ist als die Zeitdauer einer aktuellen unfallbedingten mechanischen Helmbelastung.

3. Schutzhelm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibladungen in den Ventil-Druckpatronen (1.8, 1.9, 1.10) erst durch das manuelle Einklinken des Steuerkabels (1.11), über das Kontaktschloss (1.12), in die Steuerelektronik (1.13) aktiviert werden können.

4. Schutzhelm nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerkabel (1.11) zeitgleich mit der Zündung der Treibladungen des Kopfschutz-Airbag (1.7) durch das Kontaktschloß (1.12) über einen sensorgesteuerten Öffnungs- und Auswurfme­ chanismus von der Steuerelektronik (1.13) getrennt wird.