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Technisches Gebiet
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Die technische Lösung betrifft einen schalenlosen Leichthelm, der ein Skelett zum Kopfschutz und ein mit dem Skelett verbundenes Klemmsystem für Befestigung des Skelettes zum Kopf umfasst.
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Stand der Technik
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Der Helm gewährt Kopfschutz bei manchen Arbeits- und Sportaktivitäten von Menschen. Der Helm schützt den Kopf einerseits bei einem Sturz von Gegenständen auf den Kopf oder bei einem Kopfstoß an benachbarten Gegenständen oder Hindernissen.
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Der Helm beinhaltet einige Teile. Der Hauptteil ist das Skelett. Das Skelett schlagt die auf das Helm auswirkenden äußeren Kräfte ab und fangt (dämpft) die äußere Kraft auf. Die äußere Oberfläche des Skelettes erfüllt auch die ästhetische Funktion und die innere Oberfläche sichert eine bequeme Auflagerung des Helmes auf dem Kopf. In der Regel umfasst das Skelett Öffnungen für Entlüftung des Kopfes und um Akkumulieren von Wassertropfen im Inneren des Helms zu vermeiden. Die zwischen dem Kopf und dem Skelett angeordnete innere Auskleidung trägt zur Erhöhung des Komforts beim Tragen des Helms bei. Zugleich die Auskleidung unterstützt eine bessere Entlüftung des Raums zwischen dem Kopf und dem Skelett. Der Helm wird zum Kopf mit Hilfe eines Klemmsystems befestigt, am meisten mit einem unter dem Kinn befestigten Band. Einige Helme sind mit einem einstellbaren Umfangsklemmband um den Umfang des Kopfes ausgestattet.
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Das Skelett ist in meisten Fällen aus zwei aufeinander befestigten Schichten, dem äußeren Skelett (Schale) und dem inneren Skelett ausgebildet. Das äußere Skelett bedeckt das ganze oder einen wesentlichen Teil des inneren Skelettes. Das äußere und innere Skelett sind zueinander punktuell oder auf der ganzen Kontaktoberfläche befestigt. Das äußere Skelett dient hauptsächlich zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Helms, die Dämpfungsfunktion wird von dem inneren Skelett erfüllt. Das äußere Skelett ist am meisten aus Hartkunststoff hergestellt, z.B. Polykarbonat (PC) oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS). Das innere Skelett ist oft aus expandiertem Polystyrol (EPS), expandiertem Polypropylen (EPP) hergestellt oder besteht aus einer Zusammensetzung von Bändern aus einem Textilmaterial. Dank der verwendeten Materialien des inneren Skelettes ist das innere Skelett leicht und fähig die meisten Anpralle effektiv absorbieren.
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Ein Nachteil von zweischichtigen Skeletten ist ein höheres Gewicht des äußeren Skelettteils, das aus der Verwendung des Hartkunststoffs mit einer höheren Dichte ausgeht. Weil der schwerere Teil des Helms (äußeres Skelett) der äußere Teil des Helms ist, wird die Position des Schwerpunktes des Helms erhöht. Das höhere Gewicht und der höher gelegte Schwerpunkt des Helms verringern den Benutzerkomfort beim Tragen des Helms. Die harte Oberfläche des Helms erhöht zudem die auf den Benutzer bei Stoßen mit einer niedrigeren Energie (weniger als 50J) übertragene Anprallkraft, was ein Sicherheitsrisiko darstellt.
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Für einige Aktivitäten von Menschen ist wesentlich, dass das Gewicht des Helms sehr niedrig ist. Deshalb werden sogenannte Leichthelme hergestellt, bei denen ein niedriges Gewicht mit Hilfe von speziellen Materialien des Skelettes und ärmeren Konstruktionen des Helmes erreicht werden. Das Skelett von Leichthelmen ist entweder einschichtig oder zweischichtig. Das zweischichtige Skelett der Leichthelme hat ein aus EPS gefertigtes inneres Skelett (Hauptteil des Skelettes) und ein aus einer dünnen Schicht aus PC gefertigtes äußeres Skelett (Schale). Das äußere Skelett bedeckt das ganze oder seinen wesentlichen Teil. des inneren Skelettes Das einschichtige Skelett der Leichthelme besteht aus dem Hauptteil des Skelettes und ist am meisten aus EPP gefertigt. Das einschichtige Skelett von Leichthelmen bildet einen sogenannten schalenlosen Helm, d.h. einen Leichthelm ohne das äußere Skelett (Schale). Das einschichtige Skelett der Leichthelme übernimmt die Funktion von sowohl dem inneren, als auch dem äußeren Skelett der zweischichtigen Helme, selbst auf Kosten einer niedrigeren mechanischen Festigkeit des Helms.
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Ein Nachteil von Leichthelmen mit einem einschichtigen Skelett (schalenlosen Leichthelmen) ist, dass das Skelett nur aus einer Art von Material hergestellt ist. Dies kompliziert die Wahl eines Materials, das gleichzeitig genügend mechanisch Fest sein und auch effektiv die Aufprallenergie auffangen würde. Bei der Wahl des Materials eines einschichtigen Skelettes handelt sich immer um einen Kompromiss zwischen hochwertiger Sicherung beider Funktionen.
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Die Aufgabe der technischer Lösung ist es, einen Leichthelm mit einem einschichtigen Skelett (ohne das äußere Skelett (Schale) aus einem Material mit einer höheren Dichte) bereitzustellen, der mechanisch Fest sein wird und die Aufprallenergie effektiv dämpfen wird, wodurch es die Kopfschutzsicherheit bei Verwendung eines Leichthelms mit einem einschichtigen Skelett erhöhen wird.
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Beschreibung der technischen Lösung
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Diese Aufgabe wird durch einen ein Skelett für Kopfschutz und ein mit dem Skelett verbundenes Klemmsystem zur Befestigung des Skelettes zum Kopf umfassenden schalenlosen Leichthelm gelöst, nach der technischen Lösung, deren Grundsatz besteht darin, dass das Skelett einen Hauptskelettteil und mindestens einen zusätzlichen Skelettteil beinhaltet, wobei auf der inneren Oberfläche des Hauptskelettteils mindestens eine Aussparung angeordnet ist, in die der zusätzliche Skelettteil einfällt, wobei die Skelettteile miteinander verbunden sind und die Materialdichte des zusätzlichen Skelettteils kleiner ist als die Materialdichte des Hauptskelettteils.
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Ein Vorteil des schalenlosen Leichthelms nach der technischen Lösung ist eine Reduzierung des Helmgewichts, was höheren Komfort beim Tragen des Helms bringt. Ein weiterer Vorteil ist ein niedriger positionierter Schwerpunkt des Helms, sodass der Helm auf dem Kopf besser hält, und damit den Kopf besser schützt, z.B. bei einem Sturz des Menschen mit dem Helm. Ein weiterer Vorteil ist besser Absorbieren von Aufprallen mit niedrigerer Energie (weniger als 50J). Ein weiterer Vorteil ist, dass zwei Materialien mit verschiedener Dichte, die übereinander in der Aufprallachse liegen, einen Aufprall mit hoher Energie besser absorbieren können, als ein Helm, der ein einschichtiges, aus einem Material mit nur einer Dichte hergestelltes Skelett hat.
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In einer bevorzugten Ausführung des schalenlosen Leichthelms schließt sich an die Aussparung mindestens ein auf der äußeren Oberfläche des Hauptskelettteils austretendes Durchgangsloch an, wobei der zusätzliche Skelettteil in die Aussparung und in das Loch einfällt und sich durch das Loch auf die Oberfläche des Hauptskelettteils erstreckt. Ein höher Anteil des zusätzliches Skelettteils mir einer niedrigeren Dichte erniedrigt weiter das Helmgewicht und bietet dem Benutzer höheren Komfort beim Tragen des Helms. Die Skelettteile können eine unterschiedliche Farbe haben, wodurch sie auch die ästhetische Funktion der äußeren Oberfläche des Helms erfüllen.
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In einer bevorzugten Ausführung des schalenlosen Leichthelms ist die Aussparung in dem Hauptskelettteil im den Hinterkopf bedeckenden Bereich angeordnet. Dadurch wird ein erhöhter Schutz des Kopfes im Bereich, woran die Sicherheitsnormen von Helmen die höchsten Anforderungen stellen, gewährt.
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In einer bevorzugten Ausführung des schalenlosen Leichthelms, der Hauptskelettteil aus expandiertem Polypropylen (EPP) und der zusätzliche Skelettteil aus expandiertem Polypropylen (EPP) oder aus expandiertem Polystyrol (EPS) hergestellt ist. Zwei Schäume mit verschiedener Dichte, die übereinander in der Aufprallachse gelegt sind, können einen Aufprall mit höherer Energie als 90J besser absorbieren, als ein Helm, der ein nur aus einem Schaum mit einer Dichte hergestellte einschichtige Skelett hat, wobei ein niedriges Profil des Helms erhalten ist.
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In einer bevorzugten Ausführung des schalenlosen Leichthelms sind der Hauptskelettteil und der zusätzliche Skelettteil miteinander mit Verklebung verbunden. Die Verklebung ist eine zuverlässige feste ganzflächige Verbindung der Skelettteile.
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In einer bevorzugten Ausführung des schalenlosen Leichthelms sind der Hauptskelettteil und der zusätzliche Skelettteil miteinander mit Formschlüssen verbunden. Die Verbindung mit Formschlüssen ist eine zuverlässige Verbindung mit einfacher Montage ohne Verwendung eines Klebers und mit niedrigen Herstellungskosten.
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In einer bevorzugten Ausführung des schalenlosen Leichthelms wird der zusätzliche Skelettteil in die Aussparung und Löcher des Hauptskelettteils eingespritzt. Dadurch wird wieder eine feste zuverlässige Verbindung ohne Verwendung eines Klebers gewährleistet.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des schalenlosen Leichthelms mit einem Hauptskelettteil und einem zusätzlichen Skelettteil in der Seitenansicht.
- 2 zeigt den Ausführungsbeispiel des schalenlosen Leichthelms von 1 in der Vorderansicht.
- 3 zeigt den Ausführungsbeispiel des schalenlosen Leichthelms von 1 in der Draufsicht.
- 4 zeigt den Ausführungsbeispiel des schalenlosen Leichthelms von 1 im Seitenschnitt A-A.
- 5 zeigt den Ausführungsbeispiel des schalenlosen Leichthelms von 1 im Seitenschnitt B-B.
- 6 zeigt den Ausführungsbeispiel des schalenlosen Leichthelms von 1 im Seitenschnitt C-C.
- 7 zeigt eine perspektivische Darstellung des schalenlosen Leichthelms von 1.
- 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Verbindung von einem Teil des Hauptskelettteils und einem Teil des zusätzlichen Skelettteils mit einem Formschluss.
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Beispiele von Ausführungsformen der technischen Lösung
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1 bis 7 zeigen eine Ausführung des schalenlosen Leichthelms in verschiedenen Ansichten, Schnitten und auch in einer perspektivischen Darstellung. Der auf 1 bis 7 gezeigte schalenlose Leichthelm beinhaltet den Hauptskelettteil 2 und einen zusätzlichen Skelettteil 3. Der Hauptskelettteil 2 hat auf der inneren Oberfläche im Bereich des Hinterkopfs eine Aussparung 4. Die Grundfläche der Aussparung 4 ist etwa rechteckig mit abgerundeten Ecken und abgerundeten Seiten. Die Grundfläche der Aussparung 4 ist symmetrisch um die Helmachse, wobei sich die Helmachse vom vorderen Teil zum hinteren Teil des Helms nach Ansicht von einem auf dem Kopf aufgesetzten Helm erstreckt, wobei die kürzere Seiten der rechteckigen Form der Aussparung 4 quer zur Helmachse und die längere Seiten entlang der Helmachse orientiert sind. Die Tiefe der Aussparung 4 erstreckt sich zur Hälfte der Dicke des Hauptskelettteils 2 im Bereich des Hinterkopfs. Die Seitenwände der Aussparung 4 haben eine etwas konische Form, wobei sie sich in Richtung von der inneren Oberfläche des Hauptskelettteils 2 zu seiner äußeren Oberfläche unter einem Winkel von 5° verjüngen (um die Entfernung aus einem Spritzgießform zu erleichtern). An die Aussparung 4 schließen sich drei auf der Oberfläche des Hauptskelettteils 2 austretende Löcher 5 an. Die Löcher 5 haben die Form von Schlitzen. Die Schlitze sind quer zur Helmachse orientiert, sie kreuzen die Helmachse und erstrecken sich symmetrisch um diese Achse. Die Löcher 5 sind hintereinander mit einem gegenseitigen Abstand angeordnet. Die Löcher 5 haben eine gleiche Breite. Die Länge des mittleren Lochs 5 ist die größte, die Länge des hinteren Lochs 5 (nach Ansicht von einem auf dem Kopf aufgesetzten Helm) ist die kleinste. Die Seitenwände der Löcher 5 haben eine etwas konische Form, wobei sie sich in Richtung von der äußeren Oberfläche des Hauptskelettteils 2 zu seiner inneren Oberfläche unter einem Winkel von 5° verjüngen (um die Entfernung aus einem Spritzgießform zu erleichtern). Die Form des zusätzlichen Skelettteils 3 fällt in die Aussparung 4 und in die Löcher 5 im Hauptskelettteils 2 ein, sodass sie die äußere und innere Oberfläche des Hauptskelettteils 2 in eine ungefähr ausgerichtete Oberfläche ohne größere Vorsprünge oder Vertiefungen ergänzt. Die Skelettteile 2, 3 werden durch Einspritzen vom Material des zusätzlichen Skelettteils 3 bei einem Druck von 10 Bar und Temperatur von 150 °C in die Aussparung 4 und Löcher 5 des Hauptskelettteils 2, der in einer Spritzgießform angeordnet ist, und durch Aushärtung des Materials des zusätzlichen Skelettteils 3 verbunden.
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8 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Verbindung von einem Teil des Hauptskelettteils 2 und einem Teil des zusätzlichen Skelettteils 3 mit einem Formschluss 6. Der Formschluss 6 besteht aus ineinander eingreifenden Gegenstücken, die integrale Bestandteile der Skelettteile 2, 3 sind. Ein Gegenstück wird als eine Aussparung im Hauptskelettteil 2 ausgeführt und hat eine Kreisform mit einem Hals, wo der Hals eine kleinere Breite als der Durchmesser der Kreisform hat, und die Aussparung sich vom Rand der Hauptskelettteils 2 erstreckt, wo sie mit dem Hals beginnt, an dem sich die Kreisform anschließt. Das andere Gegenstück stellt einen in die kreisförmige Aussparung mit einem Hals in dem Hauptskelettteil 2 einfallenden Vorsprung im zusätzlichen Skelettteil 3 dar. Die Skelettteile 2, 3 werden mit diesem Formschluss verbunden, indem die Gegenstücke mit den kreisförmigen Teilen und Hälsen zueinander hinzulegen werden und ineinander eingeschoben werden.
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In einer weiteren Ausführung kann der Formschluss 6 auch ausgebildet werden, indem die Vorsprünge des Formschlusses 6 im zusätzlichen Skelettteil 3 im Rahmen der Einspritzung des Materials des zusätzlichen Skelettteils 3 in die Aussparung 4 und Löcher 5 des Hauptskelettteils 2 geformt werden, wobei das eingespritzte Material auch die im Hauptskelettteil 2 angeordnete Aussparung des Formschlusses 6 befüllt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Skelett
- 2
- Hauptskelettteil
- 3
- zusätzlicher Skelettteil
- 4
- Aussparung
- 5
- Loch
- 6
- Formschluss
