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Die vorliegende Erfindung betrifft einen mehrschichtigen, schwebenden, omnidirektional stoßabsorbierenden Aufbau eines Sicherheitshelms und insbesondere eine Technik für omnidirektional stoßabsorbierende Sicherheitshelme, bei der ein Füllkörper mit einem mehrschichtigen, schwebenden Kombinationsaufbau, der aus einem Hauptgehäuse, einem Nebengehäuse und einem elastischen Aufbau zusammengesetzt ist, verbunden ist, wobei entsprechend dem elastischen Aufbau mehrere Kombinationsabschnitte vorgesehen und korrespondierend jeweils mit dem Schwenkabschnitt des Hauptgehäuses und des Nebengehäuses kombiniert sind, wodurch eine Gesamtstruktur gebildet wird.
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Stand der Technik
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Die Bildung eines stoßfesten schaumstoffgefüllten Körpers erfolgt durch Erhitzen eines Kunststoffgehäuses mit Schaummaterial, wobei der schaumstoffgefüllte Körper eng mit dem Kunststoffgehäuse verklebt ist und von diesem eng umhüllt wird, womit ein Aufbau eines Sicherheitshelms oder einer Sicherheitskopfbedeckung gebildet ist, der der tragenden Person eine Schutzfunktion beim Ballsport, Reitsport etc. bietet und den Stand der Technik darstellt. Typische Beispiele sind z. B. das
US Patent Nr. 4466138 ”Sicherheitshelm mit einem aus Thermoplasten eingespritzten Gehäuse und Verfahren zur Herstellung dieses Helms” und das
taiwanesische Patent Nr. 85101810 ”Herstellungsverfahren für Sicherheitshelme”.
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Beim Aufbau derartiger Sicherheitshelme wird ein Kunststoffgehäuse zum Standhalten der Stoßkraft eines Gegenstands verwendet, wobei gleichzeitig die durch einen Stoß auf den schaumstoffgefüllten Körper einwirkende externe Kraft gedämpft, verteilt und übertragen wird, um den Effekt eines besseren Schutzes des Kopfes des Benutzers zu erreichen.
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In der offenbarten herkömmlichen Technik wird zur Verbesserung der Dämpfungswirkung ein Luftpolster zwischen Kunststoffgehäuse und schaumstoffgefülltem Körper geklebt. Im Folgenden ist ein relevantes, auseinandersetzungswürdiges Thema bezüglich der konstruktiven Gestaltung und der Sicherheit solcher herkömmlichen Ausführungsbeispiele aufgeführt: Wenn der Helm einer vertikalen externen Kraft ausgesetzt ist oder von einem spitzen Gegenstand getroffen (oder durchstoßen) wird, kann es beim Luftpolster leicht zu einem Bruch kommen, wodurch sich seine zur Absorption der Stoßkraft erforderliche Dämpfungswirkung reduziert oder diese gar verloren geht. Ferner sind die herkömmlichen Techniken nicht in der Lage, die durch seitliche Stoßkräfte entstehen könnenden und bei Personen zu Kopfverletzungen führenden Drehmomente (oder Scherkräfte), effektiv aufzunehmen.
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Genauer gesagt, bei einem Stoß gegen den Kopf oder wenn der Kopf einer Person gegen einen anderen Gegenstand stößt, treten in der Regel zwei Arten von zu Kopfverletzungen führenden mechanischen Kräften auf, nämlich die lineare Beschleunigungskraft und die Winkelbeschleunigungskraft. Insbesondere wurde auf dem Gebiet der Biomechanik festgestellt, dass Drehmomente oder Winkelbeschleunigungskräfte offensichtlich eine schwere traumatische Hirnverletzung im Kopf verursachen können.
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Zur Minimierung von durch Drehmomente am Kopf verursachten Verletzungen ist eine herkömmliche Technik offenbart, die eine Anordnung von Filamenten oder Dämpfungselementen zwischen dem Kunststoffgehäuse und dem aufgeschäumten Körper des Helms vorsieht, sodass, wenn beim Helm ein Stoß auftritt, die Drehmomente aufgenommen werden können. Konkrete Ausführungsbeispiele hierfür sind z. B.
US 2016/0278470 A1 (oder
WO 2016/154364 ) ”Schutzhelme mit sich nichtlinear verformenden Elementen” und
US 2012/0198604 A1 ”Omnidirektionale Energiemanagementsysteme für Helme”.
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Es ist für den Fachmann auf diesem Gebiet klar, dass zur Erzielung einer effektiven omnidirektionalen Aufnahme der Drehmomente und einer hohen Strukturfestigkeit die Filamente oder Dämpfungselemente bei der herkömmlichen Technik ein größeres Volumen (oder eine größere Länge) und eine höhere Anordnungsdichte (oder Anzahl) über den gesamten Bereich hinweg (oder bei der Gesamtstruktur) aufweisen müssen. Jedoch führt dies zu einer Erhöhung des Gesamtvolumens und Gesamtgewichts des Sicherheitshelms, was eine erhebliche Beeinträchtigung des Tragekomforts und der Tragezeit bedeutet. Außerdem werden die an den Helmaufbau gestellten Anforderungen einer leichten und dünnen Gestaltung und einer vereinfachten Herstellung nicht erfüllt. Die derzeitige Situation entspricht nicht den Erwartungen.
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Mit anderen Worten gesagt, es stellt eine schwierig zu lösende Aufgabe dar, wie sich die Berücksichtigung der Erzielung einer effektiven omnidirektionalen Aufnahme der Drehmomente und einer ausreichenden Strukturfestigkeit zur Gewährleistung des Standhaltens (oder der Belastbarkeit) gegenüber externen Stoßkräften in Vorwärtsrichtung und die Reduzierung des Volumens und Gewichts des Sicherheitshelms weitestmöglich miteinander vereinbaren lassen.
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Die oben genannten Referenzen zeigen Aufbauten und Herstellungsmethoden für herkömmliche Sicherheitshelme auf, wobei einige beim Kombinationsaufbau des Außengehäuses (oder Kunststoffgehäuses) und beim inneren Aufbaukörper des Helms bestehende Probleme sich bei der realen Anwendung zeigen. Wenn die Gestaltung des Kombinationsaufbaus und die Kombinationsbeziehung zwischen dem Gehäuse und dem aufgeschäumten Aufbau (oder der Schaumstoffschicht) von Grund auf neu konzipiert werden, kann deren Strukturfestigkeit verbessert werden, womit der sich von den herkömmlichen Methoden unterscheidende Aufbau die Anforderungen an eine Bereitstellung einer optimalen Schutz- und Dämpfungsfunktion und auch gleichzeitig jene an eine Erzielung einer effektiven omnidirektionalen Aufnahme der Drehmomente erfüllen kann, womit bei ihm die Übertragungsweise und Verteilungsweise von äußeren Stoßkräften (oder äußeren Kräften) geändert sind, um die Mängel der herkömmlichen Methoden zu beseitigen.
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Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass bei den herkömmlichen Aufbauten (z. B. beim Luftpolster tritt leicht ein Bruch auf, was dann zu einem Verlust der Stoßabsorptionswirkung führt) die verschiedenartigen äußeren (von vorne kommenden oder seitlichen) Stoßkräfte mittels des innernen Aufbaukörpers (oder der Schaumstoffschicht) nicht effektiv verteilt und beim gesamten Helmkörper daher nicht auf alle Bereiche übertragen werden können. Eine Verbesserung diesbezüglich, lässt sich dadurch erreichen, dass die durch die verschiedenartigen Stoßkräfte verursachten Belastungen von allen Bereichen des Aufbaukörpers gleichmäßig aufgenommen werden. Oder es sollten die Probleme der Erhöhung des Volumens, des Gewichts und der Mangel an Strukturfestigkeit (Stabilität) des gesamten Helms, die durch Verwendung der Aufbauten der Filamente oder Dämpfungselemente verursacht wird, verbessert werden. Insbesondere sollte der Kombinationsaufbau des Sicherheitshelms im Vergleich zu den herkömmlichen Methoden in jeder Richtung oder in jedem Bereich eine höhere Strukturfestigkeit aufweisen, um einer äußeren Stoßkraft oder einem seitlichen Stoß standzuhalten. Ferner sollten vom Sicherheitshelm die an den Helmaufbau gestellten Anforderungen einer leichten und dünnen Gestaltung und einer vereinfachten Herstellung erfüllt werden. Diese Themen sind in den oben genannten Referenzen nicht speziell thematisiert oder offenbart. Somit können die gegenwärtigen Anforderungen für Sicherheitshelme noch nicht erfüllt werden.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen mehrschichtigen, schwebenden, omnidirektional stoßabsorbierenden Aufbau eines Sicherheitshelms bereitzustellen, der einen mehrschichtigen, schwebenden Kombinationsaufbau, der zumindest aus einem Hauptgehäuse, einem Nebengehäuse, einem zwischen dem Hauptgehäuse und dem Nebengehäuse umhüllten, schwebenden elastischen Aufbau und einem Füllkörper zusammengesetzt ist, umfasst, wobei der obere Bereich und der untere Bereich des elastischen Aufbaus jeweils mit mehreren Kombinationsabschnitten versehen sind; wobei beim Hauptgehäuse und beim Nebengehäuse Schwenkabschnitte, die schwebend und korrespondierend mit den Kombinationsabschnitten kombiniert sind, ausgebildet sind, wobei Anker zwischen zumindest einem Teil der Kombinationsabschnitte und den benachbarten Kombinationsabschnitten (oder zwischen dem Hauptgehäuse und dem Nebengehäuse) angeordnet sind, wobei eine einstückige Form durch Zusammenfügen des Füllkörpers und des Nebenaufbaus gebildet ist, wodurch nicht nur die Anforderung nach einer Erhöhung der gesamten Strukturfestigkeit erfüllt wird, sondern die vorliegende Erfindung darüber hinaus noch die Effekte der mehrfachen schwebenden omnidirektionalen Dämpfung, der Aufnahme von Drehmomenten und der Übertragung von außen kommenden Stoßkräften bietet.
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Das oben verwendete Wort ”schwebend” bezieht sich darauf, dass im Helm eine Relativbewegung und/oder Relativdrehung als Reaktion eines Elements auf eine externe Kraft erzeugt werden/wird. Beispielsweise lässt ein elastischer Aufbau bei der Reaktion auf eine externe Kraft zwischen dem Hauptgehäuse und dem Nebengehäuse eine relative Bewegung und/oder Drehung zu oder es entsteht bei ihm eine Presswirkung oder eine elastische Verformung.
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Beim erfindungsgemäßen mehrschichtigen, schwebenden, omnidirektional stoßabsorbierenden Aufbau eines Sicherheitshelms weisen die Schwenkabschnitte des Hauptgehäuses und des Nebengehäuses hervorstehende Wandungen auf, durch die die Schwenkabschnitte eine geometrische Kontur (zum Beispiel sechseckige Kontur) bilden, wobei alle benachbarten Schwenkabschnitte miteinander verbunden sind und eine Wabenstruktur bilden. Ferner weisen die Kombinationsabschnitte des elastischen Aufbaus Schlitze auf, durch die die Kombinationsabschnitte eine geometrische Kontur (zum Beispiel sechseckige Kontur) bilden, mittels der alle benachbarten Kombinationsabschnitte miteinander verbunden sind und eine mit den obigen Schwenkabschnitten korrespondierende Wabenstruktur bilden.
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Beim erfindungsgemäßen mehrschichtigen, schwebenden, omnidirektional stoßabsorbierenden Aufbau eines Sicherheitshelms sind Anker zwischen dem Hauptgehäuse und dem Nebengehäuse angeordnet. In der Praxis können die Anker beim elastischen Aufbau angeordnet sein. Beispielsweise werden Anker auf den Kombinationsabschnitten oder zwischen den teilweise benachbarten Kombinationsabschnitten angeordnet. Jeder Anker besitzt eine I-Form und weist eine Basis und einen ersten Arm und einen zweiten Arm, die auf der Basis angeordnet sind, auf. Die zwei Enden des ersten Arms und die zwei Enden des zweiten Arms weisen jeweils einen Stegabschnitt auf, der jeweils korrespondierend mit dem Kombinationsabschnitt des oberen Bereichs und des unteren Bereichs des elastischen Aufbaus kombiniert wird, um einen unterstützenden Haltemechanismus bzw. eine unterstützende Haltefunktion für den elastischen Aufbau zu bilden.
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Wenn der elastische Aufbau und/oder die Anker auf externe Stoßkräfte oder Drehmomente reagiert bzw. reagieren (oder externe Stoßkräfte oder Drehmomente widersteht bzw. widerstehen) und somit zur Dämpfung oder zur Aufnahme der Kräfte verformt wird bzw. werden, können die Anker den elastischen Aufbau so unterstützen, dass dieser nach dem Verschwinden der externen Stoßkräfte oder der Drehmomente wieder in die ursprüngliche Kombinationsposition zurückkehrt.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren in schematischer Darstellung näher im Detail beschrieben. Es zeigt:
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1 eine schematische perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Aufbaus, wobei in der Figur die strukturelle Aufeinander-Abstimmung des Hauptgehäuses, des elastischen Aufbaus, des Nebengehäuses, des Füllkörpers und des Nebenaufbaus dargestellt ist;
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2 eine schematische perspektivische Darstellung des Aufbaus des Hauptgehäuses, des elastischen Aufbaus und des Nebengehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 eine schematische Querschnittansicht gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei in der Figur die strukturelle Aufeinander-Abstimmung des Hauptgehäuses, des elastischen Aufbaus, des Nebengehäuses, des Füllkörpers und des Nebenaufbaus dargestellt ist;
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4 eine schematische teilweise vergrößerte Darstellung des Aufbaus gemäß 3;
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5 eine schematische Darstellung der Umsetzung eines Ausführungsbeispiels, wobei in der Figur dargestellt ist, dass eine externe Stoßkraft (oder Normalkraft) auf die Gesamtheit einwirkt;
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5A eine schematische teilweise vergrößerte Darstellung des Aufbaus gemäß 5;
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6 eine schematische Darstellung der Umsetzung eines anderen Ausführungsbeispiels, wobei in der Figur dargestellt ist, dass eine schräg angreifende externe Stoßkraft (oder Scherkraft) auf die Gesamtheit einwirkt;
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6A eine schematische teilweise vergrößerte Darstellung des Aufbaus gemäß 6;
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7 eine schematische perspektivische Darstellung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Ankers;
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8 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Aufbaus eines modifizierten Ausführungsbeispiels, wobei in der Figur die strukturelle Aufeinander-Abstimmung des elastischen Aufbaus und der Anker dargestellt ist;
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9 eine schematische teilweise vergrößerte Darstellung des Aufbaus gemäß 8;
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10 eine schematische Darstellung der Umsetzung eines Ausführungsbeispiels, wobei in der Figur dargestellt ist, dass eine schräg angreifende externe Stoßkraft (oder Scherkraft) auf die Gesamtheit einwirkt, wobei durch die gedachte Linie der Zustand des elastischen Aufbaus und eines Ankers in der Ausgangsposition der Kombination gezeigt wird;
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10A eine schematische teilweise vergrößerte Darstellung des Aufbaus gemäß 10.
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Siehe die 1, 2 und 3, die einen erfindungsgemäßen mehrschichtigen, schwebenden, omnidirektional stoßabsorbierenden Aufbau eines Sicherheitshelms zeigen. Hierin ist ein Sportschutzhelm als Ausführungsbeispiel gewählt. Dieser Sicherheitshelm kann auch ein Jethelm oder Integralhelm zur Verwendung beim American Football, beim Hockey, auf der Baustelle, für Bergsteiger, Reiter, Fahrradfahrer, Motorradfahrer, Skifahrer etc. sein. Der Sicherheitshelm umfasst ein Hauptgehäuse 10, mindestsens einen elastischen Aufbau 20, ein Nebengehäuse 50 und einen Füllkörper 30 aus Schaummaterial.
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Für die in der folgenden Beschreibung verwendeten Wörter/Begriffe ”obere”, ”obere Richtung”, ”untere”, ”untere Richtung” oder ”Unterseite” dient die in den Figuren dargestellte Richtung als Referenzrichtung. Die Elemente, die in Richtung des Trägers weisen, werden als innere Elemente und die entgegengesetzt gerichteten Elemente, welche vom Träger wegweisen, werden als äußere Elemente definiert.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel können das Hauptgehäuse 10 und Nebengehäuse 50 aus Kunststoff hergestellt sein, die beide jeweils eine in Richtung des Trägers weisende Innenfläche 11, 51 und eine vom Träger wegweisende Außenfläche 12, 52 aufweisen. Die Innenfläche 11 des Hauptgehäuses 10 und die Außenfläche 52 des Nebengehäuses 50 stehen jeweils mit dem elastischen Aufbau 20 in Kontakt oder sind mit diesem verbunden. Ferner ist eine Schutzschicht 60 außerhalb des Hauptgehäuses 10 vorgesehen. Die Schutzschicht 60 kann zur Erhöhung der Strukturfestigkeit des Hauptgehäuses 10 aus Glasfaser, Kohlenstofffaser oder dergleichen hergestellt sein.
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Aus den Figuren ist ersichtlich, dass auf der Innenfläche 11 des Hauptgehäuses 10 und auf der Außenfläche 52 des Nebengehäuses 50 jeweils ein Schwenkabschnitt 13, 53 ausgebildet ist. Die Schwenkabschnitte 12 des Hauptgehäuses 10 und die Schwenkabschnitte 53 des Nebengehäuses 50 weisen jeweils eine Wandung 14, 54 auf, durch die der Querschnitt der Schwenkabschnitte 13 (oder 53) eine geometrische Kontur (zum Beispiel eine sechseckige Kontur) bildet, wobei alle benachbarten Schwenkabschnitte miteinander verbunden sind und eine Wabenstruktur bilden.
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In einem möglichen Ausführungsbeispiel kann ein oder können mehrere elastische Aufbauten 20 zwischen dem Hauptgehäuse 10 und dem Nebengehäuse 50 angeordnet sein. Der elastische Aufbau 20 kann aus einem flexiblen oder elastischen Material hergestellt sein, wie z. B. Polystyrol (EPS), Vinylacetatcopolymer (EVA), Gummi oder dergleichen. Somit ist das Elastizitätsmodul (oder die Verformungsmenge) des elastischen Aufbaus 20 größer als das Elastizitätsmodul (oder die Verformungsmenge) des Füllkörpers 30, um bei der Verformung und bei der Dämpfungswirkung des elastischen Aufbaus 20 eine Verbesserung zu erreichen.
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In den Figuren ist gezeigt, dass der elastische Aufbau 20 einen oberen Bereich 21 und einen unteren Bereich 22 aufweist. Der obere Bereich 21 steht mit der Innenfläche 11 des Hauptgehäuses 10 in Kontakt oder ist mit dieser verbunden und der untere Bereich 22 steht mit der Außenfläche 52 des Nebengehäuses 50 in Kontakt oder ist mit dieser verbunden. Auf dem oberen Bereich 21 und dem unteren Bereich 22 des elastischen Aufbaus 20 sind jeweils mehrere Kombinationsabschnitte 23 angeordnet. Die Kombinationsabschnitte 23 des elastischen Aufbaus 20 weisen Schlitze 24 auf, durch die die Kombinationsabschnitte 23 (ihr Querschnitt) eine geometrische Kontur (zum Beispiel sechseckige Kontur) bilden, mittels der alle benachbarten Kombinationsabschnitte 23 miteinander verbunden sind und eine mit den obigen Schwenkabschnitten 13, 53 korrespondierende Wabenstruktur bilden.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind durchgangbildende Löcher 25 beim elastischen Aufbau 20 vorgesehen, die in den Kombinationsabschnitten 23 vorgesehen sind. Die Löcher 25 können zur Einstellung oder Änderung des Elastizitätsmoduls des elastischen Aufbaus 20 mit Flüssigkeit gefüllt werden.
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Siehe die 3 und 4. Auf der Innenfläche 51 des Nebengehäuses 50 ist ein Füllkörper 30 angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Füllkörper 30 an ein Formwerkzeug oder an ein Formmodul angepasst und mit dem Nebengehäuse 50 kombiniert und wird auf diese Weise zu einem einstückigen Komplex (oder zu einer Gesamtheit 100) gestaltet, bei dem der elastische Aufbau 20, das Nebengehäuse 50 und der Füllkörper 30 vom Hauptgehäuse 10 umhüllt ist, um einen mehrschichtigen, schwebenden Kombinationsaufbau zu bilden.
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Das oben verwendete Wort ”schwebend” bezieht sich darauf, dass in der Gesamtheit 100 eine Relativbewegung und/oder Relativdrehung als Reaktion eines Elements auf eine externe Kraft erzeugt werden/wird. Beispielsweise lässt ein elastischer Aufbau 20 bei der Reaktion auf eine externe Kraft zwischen dem Hauptgehäuse 10 und dem Nebengehäuse 50 eine relativ Bewegung und/oder Drehung zu oder es entsteht bei ihm eine Presswirkung oder eine elastische Verformung.
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Es versteht sich von selbst, dass der ”schwebende” Zustand oder Bereich, falls bei der Kombination Zwischenräume zwischen dem elastischen Aufbau 20 (oder den Kombinationsabschnitten 23), dem Hauptgehäuse 10 (oder den Schwenkabschnitten 13) und dem Nebengehäuse 50 (oder den Schwenkabschnitten 53) entstehen, verstärkt oder vergrößert wird.
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Die 3 und 4 (oder 1) zeigen, dass die innerste Schicht der Gesamtheit 100 oder der untere Bereich 31 des schaumstoffgefüllten Füllkörpers 30 mit einem Polster oder einem Nebenaufbau 40 kombiniert ist, um den Kopf H des Benutzers (in den Figuren als gedachte Linie dargestellt) zu umgeben.
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In einem möglichen Ausführungsbeispiel kann der Nebenaufbau 40 aus einem flexiblen oder elastischen Material hergestellt sein (wie z. B. Gummi oder dergleichen), um eine wabenähnliche Struktur zu bilden, wobei eine einstückige Form durch Zusammenfügen des Materials (Schaummaterials) des Füllkörpers 30 und des Nebenaufbaus 40 gebildet ist.
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In der Figur (oder 1) wird gezeigt, dass der Nebenaufbau 40 mehrere Skelette 40A aufweist, wobei durch die Skelette 40A mehrere wannenförmige Aufbaubereiche 45 (ihr Querschnitt) mit einer geometrischen Kontur (zum Beispiel sechseckige Kontur) definiert werden; wobei bei den Skeletten 40A jeweils ein hervorstehender Flügelabschnitt 46 in Richtung des Zentrums des wannenförmigen Aufbaubereichs 45 (oder im Umfangsbereich des wannenförmigen Aufbaubereichs 45) gebildet ist, sodass beim wannenförmigen Aufbaubereich 45 jeweils ein erster Bereich 41, ein zweiter Bereich 42 und ein zwischen dem ersten und zweiten Bereich verbundener Nebenbereich 43 vorgesehen sind.
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Daher kann ein Teil des Materials des Füllkörpers 30 komplett den gesamten Bereich des ersten Bereichs 41 und des Nebenbereichs 43 füllen und mit dem Flügelabschnitt 46 verbunden sein.
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Genauer gesagt geht jeweils ein Teil des Materials des Füllkörpers 30 in den jeweiligen ersten Bereich 41 und/oder Nebenbereich 43 ein, wodurch der Füllkörper 30 und der Nebenaufbau 40 miteinander verbunden werden und somit eine Gesamtstruktur und ein den Nebenaufbau 40 unterstützender Mechanismus oder eine den Nebenaufbau 40 unterstützende Funktion des Füllkörpers 30 gebildet wird. Das oben verwendete Wort ”verbinden” bezieht sich auf Folgendes: Das Material des Füllkörpers 30 geht in den Nebenaufbau 40 (oder den ersten Bereich und Nebenbereich 43) hinein oder das Material des Füllkörpers 30 füllt den Nebenaufbau 40 (oder den ersten Bereich und Nebenbereich 43).
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In der Figur ist der Vorgang des Eingehens eines Teils des Materials des Füllkörpers 30 in den ersten Bereich 41 und/oder Nebenbereich 43 dargestellt. Die Dichte des im Nebenaufbau 40 (nämlich im ersten Bereich 41 und/oder Nebenbereich 43) befindlichen Füllkörpers 30 ist kleiner als die Dichte des außerhalb des Nebenaufbaus 40 befindlichen Füllkörpers 30. Aufgrund der unterschiedlichen Dichten der geschäumten Aufbauten ergeben sich für die Übertragungs-, Verteilungs- und Stoßabsorptionswirkung unterschiedliche Effekte.
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In einem möglichen Ausführungsbeispiel ist die Härte des Hauptgehäuses 10 (oder des Nebengehäuses 50) größer als die Härte des Füllkörpers 30 und die Härte des Füllkörpers 30 größer als die Härte des elastischen Aufbaus 20 und die Härte des elastischen Aufbaus 20 größer als die Härte des Nebenaufbaus 40.
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Siehe die 5 und 5A. Wenn eine externe Stoßkraft (oder Normalkraft) auf die Gesamtheit 100 einwirkt, wird durch die Aufeinander-Abstimmung des Hauptgehäuses 10 und/oder des Nebengehäuses 50, des Füllkörpers 30 und des elastischen Aufbaus 20 zur Reduzierung der Geschwindigkeit externer Stoßkräfte ein größerer elastischer Verformungsbetrag erzeugt, wobei alle zusammen der externen Stoßkraft widerstehen und somit eine Stoßabsorptionswirkung erzielt wird, wodurch die externe Stoßkraft omnidirektional (oder multidirektional) verteilt und auf den Füllkörper 30 und/oder die Gesamtheit 100 übertragen wird. Sobald die externe Stoßkraft verschwunden ist, kommt es durch die strukturelle Eigenschaft des elastischen Aufbaus 20 und/oder des Füllkörpers 30 (oder des Nebengehäuses 50) wieder zu einem weitestmöglichen Zurückkehren in die (in 4 gezeigte) ursprüngliche Kombinationsposition, wie im durch die in 5 und 5A gezeigte gedachte Linie K dargestellten Zustand zu sehen ist.
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Siehe die 6 und 6A. Wenn eine externe Stoßkraft (oder Scherkraft) auf die Gesamtheit 100 einwirkt, wird durch die Aufeinander-Abstimmung des Hauptgehäuses 10 und/oder des Nebengehäuses 50, des Füllkörpers 30 und des elastischen Aufbaus 20 zur Reduzierung der Drehbeschleunigung der externen Stoßkraft ein größerer elastischer Verformungsbetrag erzeugt, wobei eine Stoßabsorptionswirkung als Reaktion auf die durch Scherkraft entstandene Scherverformung und zum gemeinsamen Widerstehen gegen die externe Stoßkraft erzielt wird, wodurch die externe Stoßkraft omnidirektional (oder multidirektional) verteilt und auf den Füllkörper 30 und/oder die Gesamtheit 100 übertragen wird, um die durch die externe Stoßkraft erzeugte Drehbeschleunigung und erzeugten Drehmomente aufzunehmen und zu reduzieren. Sobald die externe Stoßkraft verschwunden ist, kommt es durch den elastischen Verformungsmechanismus des elastischen Aufbaus 20 und/oder des Füllkörpers 30 (oder des Nebengehäuses 50) wieder zu einem weitestmöglichen Zurückkehren in die (in 4 gezeigte) ursprüngliche Kombinationsposition, wie im durch die in 6 und 6A gezeigte gedachte Linie K dargestellten Zustand zu sehen ist.
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Im Vergleich zu den herkömmlichen Kunststoffgehäuseaufbauten sind beim Hauptgehäuse 10 und Nebengehäuse 50 (elastische) Schwenkabschnitte 13, 53 angeordnet, durch die die Kombinationswirkung des Hauptgehäuses 10, des Nebengehäuses 50 und des elastischen Aufbaus 20 und zugleich die Strukturfestigkeit des Hauptgehäuses 10 und des Nebengehäuses 50 verbessert wird, um externen Stoßkräften zu widerstehen.
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Es ist erwähnenswert, dass durch den mehrschichtigen, schwebenden Kombinationsaufbau, bei welchem beim Hauptgehäuse 10 und Nebengehäuse 50 die Schwenkabschnitte 13, 53 mit den Kombinationsabschnitten 23 des elastischen Aufbaus kombiniert sind (oder bei dem sich der elastische Aufbau 20 verschiebbar und/oder bewegbar zwischen dem Hauptgehäuse 10 und dem Nebengehäuse 50 befindet), der elastische Aufbau 20 auf die obigen Drehmomente (oder Scherkräfte) reagiert und eine Relativbewegung zwischen dem Hauptgehäuse 10 und dem Nebengehäuse 50 ausführt und somit eine omnidirektionale (oder multidirektionale) Drehverschiebung und eine omnidirektionale (oder multidirektionale) Translationsverschiebung (oder eine elastische Verformung und eine Translationsverformung) bewirkt wird, wodurch durch Drehmomente verursachte Schäden oder Verletzungen am Kopf H der Person minimiert werden können.
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Siehe die 7, 8 und 9, welche die strukturelle Aufeinander-Abstimmung des elastischen Aufbaus 20 und der Anker 70 eines modifizierten Ausführungsbeispiels zeigen.
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In den Figuren werden die zwischen dem Hauptgehäuse 10 und dem Nebengehäuse 50 angeordneten Positionen der Anker 70 gezeigt. In der Praxis können die Anker 70 beim elastischen Aufbau 20 angeordnet sein. Beispielsweise werden die Anker 70 auf den Kombinationsabschnitten 23 oder zwischen den teilweise benachbarten Kombinationsabschnitten 23 angeordnet, wodurch die Anker 70 sich in den Bereichen zwischen der Innenfläche 11 des Hauptgehäuses 10 und der Außenfläche 52 des Nebengehäuses 50 befinden oder die Anker 70 mit den Löchern 25 des elastischen Aufbaus 20 kombiniert werden. Durch den Kombinationsaufbau der Anker 70 mit dem elastischen Aufbau 20 kann eine ähnliche Verankerungswirkung erzeugt werden, wodurch die Strukturfestigkeit und die Stabilität der Kombination verbessert wird.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt der Anker 70 eine I-Form und weist eine Basis 75 und einen ersten Arm 71 und einen zweiten Arm 72, die auf der Basis 75 angeordnet sind, auf. Genauer gesagt, der obere Abschnitt 76 der Basis 75 ist in Richtung der zwei Seiten oder der Umfangsseite (oder senkrecht zur Basis 75) verlängert, wodurch ein erster Arm 71 gebildet wird, wobei der zweite Arm 72 auf dem unteren Abschnitt 77 der Basis 75 angeordnet ist; wobei der zweite Arm 72 in Richtung der zwei Seiten oder der Umfangsseite der Basis 75 verlängert ist. Der erste Arm 71 und der zweite Arm 72 weisen jeweils eine Verbindungsfläche 73 auf, die jeweils mit der Innenfläche 11 (oder mit den Schwenkabschnitten 13) des Hauptgehäuses 10 und mit der Außenfläche 52 (oder mit den Schwenkabschnitten 53) des Nebengehäuses 50 verbunden ist.
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Es versteht sich von selbst, dass die Verbindungsfläche 73 des ersten Arms 71 und des zweiten Arms 72 jeweils gemäß dem Bogenmaß der Innenfläche 11 (oder den Schwenkabschnitten 13) des Hauptgehäuses 10 und dem Bogenmaß der Außenfläche 52 (oder den Schwenkabschnitten 53) des Nebengehäuses 50 in Form einer gekrümmten Oberfläche gestaltet wird, wodurch die Anker 70 mit der Innenfläche 11 (oder mit den Schwenkabschnitten 13) des Hauptgehäuses 10 und mit der Außenfläche 52 (oder mit den Schwenkabschnitten 53) des Nebengehäuses 50 stabil verbunden werden, um zu gewährleisten, dass bei der Reaktion der Anker 70 auf externe Stoßkräfte eine reibungslosere Bewegung zwischen dem Hauptgehäuse 10 und dem Nebengehäuse 50 ermöglicht wird.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Kombinationsloch 78 im zweiten Arm 72 vorgesehen, durch das der untere Abschnitt 77 der Basis 75 kombiniert und befestigt werden kann. Ferner ist ein Hohlraum 74 in der Basis 75 vorgesehen. Hierdurch lässt sich der Verformungsbetrag oder das Elastizitätsmodul des Ankers 70 verändern.
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In den 7, 8 und 9 wird gezeigt, dass die zwei Enden des ersten Arms 71 und die zwei Enden des zweiten Arms 72 des Ankers 70 jeweils einen Stegabschnitt 79 aufweisen, der jeweils korrespondierend mit dem Kombinationsabschnitt 23 (oder mit dem Schlitz 24) des oberen Bereichs 21 und des unteren Bereichs 22 des elastischen Aufbaus kombiniert wird, um einen unterstützenden Haltemechanismus bzw. eine unterstützende Haltefunktion für den elastischen Aufbau 20 zu bilden.
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Siehe die 10 und 10A. Wenn eine externe Stoßkraft (oder Scherkraft) auf die Gesamtheit 100 einwirkt, wird durch die Aufeinander-Abstimmung des Hauptgehäuses 10 und/oder des Nebengehäuses 50, des Füllkörpers 30, der Anker 70 und des elastischen Aufbaus 20 zur Reduzierung der Drehbeschleunigung der externen Stoßkraft ein größerer elastischer Verformungsbetrag erzeugt, wobei eine Stoßabsorptionswirkung als Reaktion auf die durch Scherkraft entstandene Scherverformung und zum gemeinsamen Widerstehen gegen die externe Stoßkraft erzielt wird, wodurch die externe Stoßkraft omnidirektional (oder multidirektional) verteilt und auf den Füllkörper 30 und/oder die Gesamtheit 100 übertragen wird, um die durch die externe Stoßkraft erzeugte Drehbeschleunigung und Drehmomente aufzunehmen und zu reduzieren.
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Sobald die externe Stoßkraft oder die Drehmomente verschwunden ist bzw. sind, kann ferner der elastische Aufbau 20 mithilfe der Anker 70 in die (in den 8 und 9 gezeigte) ursprüngliche Kombinationsposition zurückkehren, wie im durch die in 10 gezeigte gedachte Linie K dargestellten Zustand zu sehen ist.
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D. h. beim Empfangen einer Kraft wird ermöglicht, dass zwischen dem Hauptgehäuse 10 und dem Nebengehäuse 50 teilweise ein relatives Gleiten und/oder eine relative Bewegung beim elastischen Aufbau 20 (und/oder bei den Ankern 70) stattfinden kann, wobei beim elastischen Aufbau 20 eine größere Dämpfungstoleranz und flexiblere Anpassung bereitgestellt werden, wodurch ermöglicht wird, dass Verschiebekräfte und/oder Drehkräfte zwischen den (kombinierten) Grenzflächen der jeweiligen Komponenten gedämpft und freigesetzt werden, sodass beim Träger durch externe Stöße verursachte Verletzungen minimiert werden.
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Es versteht sich von selbst, dass zwischen dem Hauptgehäuse 10 und dem Nebengehäuse 50 mehrere elastische Aufbauten 20 oder bei der Gesamtheit 100 mehrere Nebenaufbauten 40 angeordnet sein können.
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Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass der mehrschichtige, schwebende, omnidirektional stoßabsorbierende Aufbau eines Sicherheitshelms gegenüber den herkömmlichen Methoden folgende Vorteile aufweist:
- 1. Zur Bildung eines mehrschichtigen, schwebenden Aufbaus sind der Kombinationsaufbau des Hauptgehäuses 10, des elastischen Aufbaus 20 und des Nebengehäuses 50 von Grund auf neu konzipiert. Beispielsweise weisen die Innenfläche 11 des Hauptgehäuses 10 und die Außenfläche 52 des Nebengehäuses 50 jeweils eine Wandung 14 auf, sodass Schwenkabschnitte 13, 53 gebildet sind, wobei zwischen dem Hauptgehäuse 10 und dem Nebengehäuse 50 mindestens ein elastischer Aufbau 20 (und/oder ein Anker 70); angeordnet ist; im oberen Bereich 21 und im unteren Bereich 22 sind jeweils mehrere Kombinationsabschnitte 23 mit Schlitzen 24 angeordnet, die mit den Schwenkabschnitten 13, 53 kombiniert sind; die Innenfläche 51 des Nebengehäuses 50 und der Nebenaufbau sind an ein Formwerkzeug angepasst und mit dem Füllkörper 30 kombiniert; das Hauptgehäuse 10, der elastische Aufbau 20, das Nebengehäuse 50 und der Füllkörper 30 sind in Form eines umhüllenden, miteinander verbundenen, verstärkten Aufbaus ausgestaltet. All diese Merkmale unterscheiden sich klar von herkömmlichen Sicherheitshelmaufbauten.
- 2. Durch den Kombinationsaufbau des Hauptgehäuses 10, des elastischen Aufbaus 20, des Nebengehäuses 50 und des Füllkörpers 30 wird dessen Strukturfestigkeit deutlich verbessert, wodurch beim Aufbau die an den Helmaufbau gestellten Anforderungen einer leichten und dünnen Gestaltung und einer vereinfachten Herstellung erfüllt werden, womit der sich von den herkömmlichen Methoden unterscheidende Aufbau die Anforderungen an eine Bereitstellung einer optimalen Schutz- und Dämpfungsfunktion und auch gleichzeitig jene an eine Erzielung einer effektiven omnidirektionalen Aufnahme der Drehmomente erfüllen kann, womit bei ihm die Übertragungsweise und Verteilungsweise von äußeren Stoßkräften (oder äußeren Kräften) geändert sind, um die Mängel der herkömmlichen Methoden, wie z. B. dass beim Luftpolster leicht ein Bruch auftritt, was dann zu einem Verlust der Stoßabsorptionswirkung führt, und dass beim Erzielen einer Erhöhung der Strukturfestigkeit und der Dämpfungswirkung eine Vergrößerung des Volumens und eine Erhöhung des Gewichts unvermeidbar sind, zu beseitigen.
- 3. Insbesondere besitzen die Aufbauten des elastischen Aufbaus 20, des Nebengehäuses 50, des Füllkörpers 30 und/oder des Ankers 70 die Wirkungen der Dämpfung, der Aufnahme und der Reduzierung von externen Stoßkräften und der Geschwindigkeit dieser. Ferner wird die Wirkung der Dämpfung, der Aufnahme und der Reduzierung der externen Stoßkräfte und der Geschwindigkeit dieser bei der elastischen Rückstellung erzeugt.
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Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung einen mehrschichtigen, schwebenden, omnidirektional stoßabsorbierenden Aufbau eines Sicherheitshelms bereit, dessen räumlicher Aufbau sich von den herkömmlichen Aufbauten unterscheidet und der im Vergleich zu den herkömmlichen Methoden außergewöhnliche Vorteile besitzt. Die vorliegende Erfindung stellt einen erheblichen Fortschritt dar und erfüllt somit die Anforderungen für eine Anmeldung eines Gebrauchsmusters.
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Die vorstehende Beschreibung stellt nur bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht die Schutzansprüche beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen fallen in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
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Ein mehrschichtiger, schwebender, omnidirektional stoßabsorbierender Aufbau eines Sicherheitshelms, umfassend einen mehrschichtigen, schwebenden Kombinationsaufbau, der mindestens aus einem Hauptgehäuse, einem Nebengehäuse, einem zwischen dem Hauptgehäuse und dem Nebengehäuse umhüllten, schwebenden elastischen Aufbau und einem Füllkörper zusammengesetzt ist, wobei der obere Bereich und der untere Bereich des elastischen Aufbaus jeweils mit mehreren Kombinationsabschnitten versehen sind; wobei beim Hauptgehäuse und beim Nebengehäuse Schwenkabschnitte, die schwebend und korrespondierend mit den Kombinationsabschnitten kombiniert sind, ausgebildet sind, wobei Anker zwischen zumindest einem Teil der Kombinationsabschnitte und den benachbarten Kombinationsabschnitten (oder zwischen dem Hauptgehäuse und dem Nebengehäuse) angeordnet sind, wobei eine einstückige Form durch Zusammenfügen des Füllkörpers und des Nebenaufbaus gebildet ist, wodurch nicht nur die Anforderung nach einer Erhöhung der gesamten Strukturfestigkeit erfüllt wird, sondern die vorliegende Erfindung darüber hinaus noch die Effekte der mehrfachen schwebenden omnidirektionalen Dämpfung, der Aufnahme von Drehmomenten und der Übertragung von außen kommenden Stoßkräften bietet.
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Bezugszeichenliste
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Bezugszeichenliste für die maßgebliche Figur
- 10
- Hauptgehäuse
- 11, 51
- Innenfläche
- 12, 52
- Außenfläche
- 13, 53
- Schwenkabschnitt
- 14, 54
- Wandung
- 20
- elastischer Aufbau
- 23
- Kombinationsabschnitt
- 24
- Schlitz
- 25
- Loch
- 30
- Füllkörper
- 40
- Nebenaufbau
- 40A
- Skelett
- 41
- erster Bereich
- 43
- Nebenbereich
- 45
- wannenförmiger Aufbaubereich
- 46
- Flügelabschnitt
- 50
- Nebengehäuse
- 60
- Schutzschicht
- 100
- Gesamtheit
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hauptgehäuse
- 11, 51
- Innenfläche
- 12, 52
- Außenfläche
- 13, 53
- Schwenkabschnitt
- 14, 54
- Wandung
- 20
- elastischer Aufbau
- 21
- oberer Bereich
- 22
- unterer Bereich
- 23
- Kombinationsabschnitt
- 24
- Schlitz
- 25
- Loch
- 30
- Füllkörper
- 31
- unterer Bereich
- 40
- Nebenaufbau
- 40A
- Skelett
- 41
- erster Bereich
- 42
- zweiter Bereich
- 43
- Nebenbereich
- 45
- wannenförmiger Aufbaubereich
- 46
- Flügelabschnitt
- 50
- Nebengehäuse
- 60
- Schutzschicht
- 70
- Anker
- 71
- erster Arm
- 72
- zweiter Arm
- 73
- Verbindungsfläche
- 74
- Hohlraum
- 75
- Basis
- 76
- oberer Abschnitt
- 77
- unterer Abschnitt
- 78
- Kombinationsloch
- 79
- Stegabschnitt
- 100
- Gesamtheit
- H
- Kopf
- K
- gedachte Linie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4466138 [0002]
- TW 85101810 [0002]
- US 2016/0278470 A1 [0006]
- WO 2016/154364 [0006]
- US 2012/0198604 A1 [0006]
