DE2133215B2

DE2133215B2 - Hard hat

Info

Publication number: DE2133215B2
Application number: DE2133215A
Authority: DE
Inventors: James Joseph Bethel Park Sumers; Michael Pittsburgh Theodore
Original assignee: Mine Safety Appliances Co
Current assignee: MSA Safety Inc
Priority date: 1970-07-06
Filing date: 1971-07-03
Publication date: 1974-01-17
Also published as: US3616463A; DE2133215A1; DE2133215C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schutzhelm mil; einer äußeren und einer inneren steifen Helmschale sowie mit zwei aus energieabsorbierendem Material bestehenden Schichten, von denen die erste zwischen den beiden Helmschalen angeordnet und mit denselben verbunden ist, während die zweite an der Innenfläche der inneren Helmschale befestigt ist.The invention relates to a protective helmet mil; an outer and an inner rigid helmet shell and two made of energy-absorbing Material existing layers, the first of which is arranged between the two helmet shells and connected to the same, while the second is attached to the inner surface of the inner helmet shell.

Ein solcher Schutzhelm ist bereits durch die USA.-Patentschrift 3 447 163 bekannt, der im übrigen aus noch wesentlich mehr Schichten aufgebaut sein kann.Such a protective helmet is already known from US Pat. No. 3,447,163, the rest of the can be made up of even more layers.

Dieser bekannte Schutzhelm ist sehr kräftig aufgebaut und beansprucht einen verhältnismäßig großen Riium. Trotzdem ist er nicht in der Lage, harte und konzentriert geführte Schläge auszugleichen; er kann diese nur abdämpfend mildern. Dies liegt an der normalerweise auftretenden Konzentrierung der Schlagbelastung, die auf eine sehr kleine Fläche des Schutzhelms einwirkt und die von den Helmschalen und den energieabsorbierenden Schichten auf Grund der konzentrierten Einwirkung eines Schlages nicht aufgefangen werden kann. Vergrößert man jedoch die Steifigkeit der Helmschale oder die Dicke der energieabsorbierenden Schichten, dann gelangt man zu immer schwereren und größeren Schutzhelmen, was ebenfalls nachteilig ist.This well-known protective helmet is very sturdy and claims a comparatively large amount of money. Even so, he is unable to be tough and to compensate for concentrated strokes; he can only mitigate this with a dampening effect. This is due to the normally Concentration of the impact load that occurs on a very small area of the protective helmet acts and that of the helmet shells and the energy-absorbing layers due to the concentrated impact of a blow cannot be absorbed. However, if you enlarge the Rigidity of the helmet shell or the thickness of the energy-absorbing layers, then one arrives at increasingly heavier and larger protective helmets, which is also disadvantageous.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen leichtgewichtigen und in seinen Abmessungen relativ stark reduzierten Schutzhelm zu schaffen, der auch bei harten konzentrierten Schlagbeanspruchungen den Träger vor Verletzungen bewahren kann.The invention is therefore based on the object of a lightweight and in its dimensions To create a relatively greatly reduced protective helmet that can also be used for hard, concentrated impact loads can protect the wearer from injury.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Schutzhelm der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine der beiden Helmschalen in eine Vielzahl aneinander angrenzender und Kante an Kante angeordneter Schalensegmente unterteilt ist und daß die mit der inneren Flache der unterteilten Helmschale verbundene Schicht ebenfalls in aneinander angrenzende Segmente von im wesentlichen gleicher Erstreckung wie die Schalensegmente unterteilt ist, wobei jedem Schalensegment ein entsprechendes Segment der Schicht zugeordnet ist.Based on a protective helmet of the type mentioned at the outset, this object is achieved in that one of the two helmet shells in a plurality of adjacent and edge-to-edge Shell segments is divided and that connected to the inner surface of the divided helmet shell Layer also in adjoining segments of essentially the same extent how the shell segments is divided, with each shell segment having a corresponding segment of the Shift is assigned.

Es ergibt sich auf diese Weise der Vorteil, daß auf Grund des Unistandes, daß Helmschalensegment und Segment der energieabsorbierenden Schicht in gleicher Weise segmentiert sind, ein auf eine kleine Fläche des Schutzhelmes einwirkender Schlag über einen vorgegebenen Segmentbereich gleichmäßig verteilt wird, der immer eine wesentlich größere Fläche umfaßt. Auf Grund seiner aufbaumäßig festen Struktur widersteht ein solcher Schutzhelm auch beträchtlichen Biegebeanspruchungen und ist in sich fest und geschlossen.In this way there is the advantage that due to the unistand that helmet shell segment and Segment of the energy absorbing layer are segmented in the same way, one on a small one Impact acting on the surface of the protective helmet evenly over a specified segment area is distributed, which always covers a much larger area. Because of its structurally solid Such a protective helmet also withstands considerable bending stresses and is inherent in its structure tight and closed.

Der Aufbau von Helmschalen aus kleineren Segmenten ist zwar schon durch die USA.-Patentschrift 3 208 080 bekannt. Diesem USA.-Patent liegt jedoch die Aufgabe zugrunde, einen Schutzhelm zu schaffen, welcher zu Zwecken der Lagerung zu einem kleinen Volumen zusammengelegt werden kann und deshalb in sich eine starke Flexibilität aufweisen soll. Zu diesem Zweck sind Segmente geschaffen, die zueinander nur lose über flexibles Gewebe miteinander verbunden sind, so daß sich insgesamt ein etwa schuppenförmiger überlappender Aufbau ergibt. Obwohl die Teilsegmente nur lose befestigt sind, können sie sich wegen der teilweisen Überlappung dennoch nicht unabhängig von angrenzenden Segmenten bewegen, so daß es eicht möglich ist, die Lastverteilung einer Sch'ageinwirkung auf ein vorgegebenes Segment zu begrenzen. Hinzu kommt noch, daß hier eine auf ein Segment einwirkende äußere Kraft lediglich durch die am Segment angeordnete energieabsorbierende Schicht gedämpft werden kann.The construction of helmet shells from smaller segments is already through the USA patent specification 3 208 080 known. However, this USA patent is based on the task of creating a protective helmet, which can be collapsed into a small volume for storage purposes and therefore should have a strong flexibility in itself. For this purpose, segments are created that are related to each other are only loosely connected to each other via flexible fabric, so that a total of approximately flaky overlapping structure results. Although the subsegments are only loosely attached, they can become because of the partial overlap, do not move independently of adjacent segments, see above that it is just possible to apply the load distribution to an impact on a given segment limit. In addition, an external force acting on a segment is only caused by here the energy-absorbing layer arranged on the segment can be damped.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, daß die äußere Helmschale des Schutzhelms einstückig ausgebildet ist, so daß diese zunächst auf Grund der dann von ihr aufzubringenden Verformungsenergie einen Großteil der Schlagenergie abfängt, während die gleichmäßige Verteilung eines solchen Schlages dann durch die Segmentierung der unteren Schalensegmente und Schichtmaterialien erfolgt.Another embodiment of the invention can be seen in the fact that the outer helmet shell of the protective helmet Is formed in one piece, so that this is initially due to the then to be applied by her Deformation energy absorbs a large part of the impact energy, while the even distribution such an impact then through the segmentation of the lower shell segments and layer materials he follows.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise von zwei Ausführungsbeispielen des Gegenstandes der Erfindung im einzelnen an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigtThe structure and mode of operation of two exemplary embodiments of the subject matter are described below the invention explained in more detail with reference to the drawing. It shows

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Schutzhelms,F i g. 1 a side view of a protective helmet,

F i g. 2 denselben Schutzhelm in einer Ansicht von oben,F i g. 2 the same protective helmet in a view from above,

F i g. 3 den Schutzhelm in Querschnitt,F i g. 3 the safety helmet in cross-section,

Fig.4 einen vergrößerten Ausscnnitt des Schutzhelms unter Schlageinwirkung,4 shows an enlarged section of the protective helmet under the impact of an impact,

F i g. 5 die Schlageinwirkung bei einem anderen Ausführungsbeispiel.F i g. 5 shows the impact in another embodiment.

Die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Gesamtform eines Schutzhelms ist von üblicher Art, wobei der Schutzhelm auf dem Kopf mittels eines nicht dargestellten Kinnbandes gehalten wird. Der Schutzhelm weist eine glatte äußere Helmschale 1 aus im wesentlichen steifem Material, wie beispielsweise verstärkter Kunststoff auf. Im Inneren dieser Helmschale und in gleichmäßigem Abstand zu derselben ist eine weitereThe in the F i g. 1 to 3 shown overall shape of a protective helmet is of the usual type, the Protective helmet is held on the head by means of a chin strap, not shown. The Safety Helmet has a smooth outer helmet shell 1 made of essentially rigid material, such as reinforced Plastic on. Inside this helmet shell and at an even distance from it is another one

glatte innere Helmschale2 gemäß Fig.3 vorgesehen, die aus demselben Material bestehen kann. Zwischen den beiden Helmschalen betindet sich eine Schicht 3 eines energieabsorbierenden Materials, welches mit beiden Helmschalen mittels eines geeigneten Klebemittels verbunden ist. Das Material ist deshalb schock- bzw. schlagabsorbierend, weil es eindrückbar bzw. zusammendrückbar ist. Solche Materialien sind bekannt. Sie bestehen aus einem Polyurethanschaum oder einem anderen porösen oder fibrösen Material, welches zusammenpreßbar ist. Eine ähnliche Schicht 4 eines energieabsorbierenden Materials ist mit der inneren Oberfläche der inneren Helmschale 2 verbunden.smooth inner helmet shell2 provided according to Figure 3, which can consist of the same material. There is a layer 3 between the two helmet shells an energy-absorbing material, which is attached to both helmet shells by means of a suitable adhesive connected is. The material is shock-absorbing or shock-absorbing because it can be indented or is compressible. Such materials are known. They consist of a polyurethane foam or some other porous or fibrous material which is compressible. A similar Layer 4 of an energy absorbing material is with the inner surface of the inner helmet shell 2 tied together.

Ein wesentliches Merkmal ist, daß der Schutzhelm, wenn ihn ein Schlag trifft, einer Verbiegung, Ausknickung bzw. Vertiefung, die es z. B. dem Schlaginstrument erlauben würde, bis auf den Kopf durchzudringen, widersteht und an Stelle dessen die auftreffende Belastung mehr oder weniger gleichmäßig über mehrere Quadratzentimeter, d. h. über eine vorgegebene Fläche des Schutzhelms verteilt. Zu diesem Zweck ist die äußere feste Helmschale 1 in eine Anzahl aneinandergrenzender Schalensegmente 6 unterteilt, die Kante an Kante so angeordnet sind, daß sie im wesentlichen miteinander in Verbindung stehen bzw. sich berühren. Die genaue Form dieser Segmente ist nicht kritisch. Die beste Wirkung wurde jedoch mit einer hexagonalen Anordnung erreicht. Schalensegmente, die etwa 5 cm entlang ihrer parallelen Seiten maßen, zeigten zufriedenstellende Ergebnisse, obwohl geringfügig größere oder kleinere Schalensegmente ebenfalls verwendet werden können. Sind die Schalensegmente zu klein, dann ergibt sich keine ausreichende Verteilung der von der Schlageinwirkung auf ein Segment ausgeübten Belastung; ist das Segment zu groß, dann werden im größeren Maße die Vorteile der Segmentanordnung verlorengehen. An essential feature is that the protective helmet, when hit by a blow, a bend, kink or recess that it z. B. would allow the percussion instrument to penetrate to the head, resists and instead the impacting load more or less evenly over several square centimeters, d. H. Distributed over a given area of the protective helmet. To this Purpose, the outer fixed helmet shell 1 is divided into a number of adjacent shell segments 6, the edge-to-edge are arranged so that they are substantially in communication with each other or touch. The exact shape of these segments is not critical. The best effect was however achieved with a hexagonal arrangement. Shell segments that are about 5 inches along their parallel Pages measured gave satisfactory results, although slightly larger or smaller Shell segments can also be used. If the shell segments are too small, then results the load exerted by the impact on a segment is not adequately distributed; if the segment is too large, the advantages of the segment arrangement will be lost to a greater extent.

Dabei ist die energieabsorbierende Schicht 3 zwisehen den beiden steifen Helmschalen ebenfalls in angrenzende Segmente 7 unterteilt, die sich im wesentlichen entsprechend den Schalensegmenten der äußeren Helmschale und in gleicher Länge zu diesen erstrecken. Alle diese Segmente werden normalerweise durch die Bindung der äußeren energieabsorbierenden Schicht mit der inneren Helmschale relativ zueinander in einer festen Position gehalten (hinsichtlich der Anordnung der Segmente s. insbesondere auch F i g. 2, unterer Teil).The energy-absorbing layer 3 is in place the two stiff helmet shells also divided into adjacent segments 7, which are essentially corresponding to the shell segments of the outer helmet shell and in the same length as these extend. All of these segments are normally bound by the outer energy absorbing Layer held with the inner helmet shell in a fixed position relative to one another (with respect to the arrangement of the segments, see in particular also FIG. 2, lower part).

Wird der Schutzhelm, wie durch den Pfeil in F i g. 4 dargestellt, von einem schweren Schlag durch ein Objekt getroffen, dann erfolgt im allgemeinen die Schlageinwirkung nur gegen eines der Schalensegmente 6. Da dieses Schalensegment mit dem umgebenden Bereich der Helmschale nicht verbunden ist, kann es sich in seiner körperlichen Form ohne nennenswerte Deformierung nach innen bewegen und einen mehr oder weniger gleichmäßigen Druck über den gesamten Bereich des energieabsorbierenden Segmentes 7 ausüben. Die Belastung wird somit über dieses spezielle, schlagabsorbierende Segment verteilt, so daß die Beanspruchung bzw. die Kraftauswirkung des Schlages auf die innere Helmschale und Absorpiionsschicht nicht übermäßig groß wird. Selbstverständlich wird der Schutzhelm so ausgelegt, daß er bestimmte, zu erwartende Schlageinwirkungen abschwächt und aufnimmt, d. h., er wird auf eine bestimmte zu erwartende Belastungsgröße abgestimmt. Zu diesem Zweck, also zur Abstimmung auf eine vorgegebene mögliche Krafteinwirkung, kann die Dichte und die Dicke der beiden energieabsorbierenden Schichten entsprechend verändert werden.If the protective helmet, as indicated by the arrow in FIG. 4 shown by a severe blow hit an object, then the impact is generally only against one of the shell segments 6. Since this shell segment is not connected to the surrounding area of the helmet shell, it can move inward in its physical form without significant deformation and a more or less uniform pressure over the entire area of the energy-absorbing Exercise segment 7. The load is thus distributed over this special, impact-absorbing segment, so that the stress or the force of the impact on the inner helmet shell and Absorption layer does not become excessively large. Of course, the protective helmet is designed in such a way that that it attenuates and absorbs certain expected impacts, d. i.e., he will be on a certain expected load size coordinated. For this purpose, so to vote on one predetermined possible force, the density and the thickness of the two energy-absorbing Layers can be changed accordingly.

Bei dem in F i g. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die äußere feste Helmschale 10 nicht eingeschnitten, stellt also ein einheitliches Ganzes dar, während die innere Schale 11 in Schalensegmente 12 unterteilt ist. Desgleichen ist die innerste energieabsorbierende Schicht 13 segmentiert. Bei einem solchen Schutzhelm kann ein Schlag die äußere Helmschale verbiegen bzw. einbeulen und verbeulen, desgleichen die unter dem Auftreffpunkt des Schlages angrenzende energieabsorbierende Schicht 14 zusammendrücken. Als Folge davon wird das darunterliegende Schalensegment 12 der inneren Helmschale in Richtung auf den Kopf gepreßt, was dazu führt, daß das zugeordnete Segment der energieabsorbierenden Schicht 13 ebenfalls als Ganzes zusammengedrückt wird und die Schlageinwirkung absorbiert. Auch hier wird der Stoß, obwohl er auf der äußeren Helmschale konzentriert auftrifft und sich dort auswirkt, über das innere, darunterliegende Schalensegment verteilt, welches seinerseits den Schlag über das gesamte, zugeordnete energieabsorbierende Segment aufteilt. Es ist leicht einzusehen, daß die Schlageinwirkung auf einem beliebigen Punkt des Kopfes deshalb weniger stark ist, d. h. abgemildert und mehr verteilt ist, als dies der Fall bei einem Schutzhelm ohne die entsprechenden Segmente sein würde.In the case of the FIG. 5 shown embodiment, the outer fixed helmet shell 10 is not cut, thus represents a uniform whole, while the inner shell 11 is divided into shell segments 12 is divided. The innermost energy-absorbing layer 13 is likewise segmented. With one of these A hard hat can bend or dent and dent the outer helmet shell in one blow, as well compress the energy-absorbing layer 14 adjoining the point of impact of the blow. As a result, the underlying shell segment 12 of the inner helmet shell is in Direction pressed towards the head, which leads to the fact that the associated segment of energy-absorbing Layer 13 is also compressed as a whole and absorbs the impact. Here too the impact, although it hits the outer helmet shell in a concentrated manner and has an effect there, distributed over the inner, underlying shell segment, which in turn spreads the blow over the entire, allocated energy-absorbing segment. It is easy to see that the impact is therefore less strong at any point on the head, i.e. H. toned down and is more distributed than would be the case with a protective helmet without the corresponding segments would.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Safety helmet with an outer and an inner rigid helmet shell as well as two made of energy-absorbing material existing layers, the first of which is between the two Helmet shells arranged and connected to the same, while the second on the inner surface the inner helmet shell is attached, d a characterized in that one of the two Helmet shells (1, 2 or 10, 12) in a large number of adjacent and edge-on Edge of arranged shell segments (<i, 12) divided is and that with the inner surface of the divided helmet shell (1,2 or 10, 11) connected Layer (3, 13) also in adjacent segments (7) of substantially the same extent as the shell segments (6, 12) is divided, each shell segment (6, 12) a corresponding segment (7) is assigned to the layer (3, 13).

2. Protective helmet according to claim 1, characterized in that the outer helmet shell (10) is formed in one piece.

3. Protective helmet according to claim 1 or 2, characterized in that the shell segments (6, 12) and the segments of the layer (3, 13) have a hexagonal shape.

3030th