DE4129339A1 - Radfahrerhelm - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Radfahrerhelm aus festem Kunst­ stoff und einer geschäumten Innenschale aus mechanisch dämp­ fenden Kunststoff mit Belüftungsöffnungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem zum Stand der Technik gehörenden Radfahrerhelm, der als sogenannter Microshell-Helm ausgebildet ist, besteht die Innenschale aus einem EPS, die von einer dünnen, tiefgezogenen Schale aus ABS umgeben ist. Diese Außenschale hat im wesent­ lichen die Aufgabe, einen Oberflächenschutz für die dämpfende Innenschale zu erzielen. Sie ist jedoch wenig geeignet, auf­ tretende Kräfte flächig zu verteilen und einen wesentlichen Durchschlagsschutz zu bieten. Bekannt ist es, den Microshell- Helm mit Lüftungsschlitzen zu versehen, die beispielsweise in einem relativ großen Abstand von 4,5 cm über dem unteren Helmrand beginnen. Im Hinterkopfbereich sind weitere vier Schlitze angeordnet, von denen die unteren Schlitze annähernd quer zur Fahrtrichtung liegen, um durch Verwirbelungen eine effektive Entlüftung zu erzielen. Der Luftdurchsatz ist aber bei dieser Anordnung nicht optimal, was insbesondere auf die kleinen Strömungskanäle zwischen den vorderen und hinteren Schlitzen zurückzuführen ist. In diesem Zusammenhang sind zwei großflächige Polster (Pads) in Stirn- und Hinterkopf­ bereich zu erwähnen, sowie ein zusätzliches kreisrundes Polster in der Mitte des Helms. Damit sollen Stöße auf die gesamte Schädeldecke verteilt werden (MET-Helm).

Bei einem anderen, aufwendigen Microshell-Helm (Equipe) ist eine EPS-Schale in zwei unterschiedlichen Dichten geschäumt. Die EPS-Schale ist zusätzlich durch ein eingeschäumtes Netz verstärkt, welches ein Auseinanderbrechen des Helms bei einem Unfall verhindern soll. Zur Belüftung des Helms sind auch hier Schlitze vorgesehen, wobei im Vorderkopfbereich ein Schlitz bis ca. 3,5 cm an den unteren Helmrand heranreicht. Im Innern sind die Belüftungsschlitze durch Kanäle verbunden, um eine gezielte Luftführung zu erreichen. Zur Größeneinstellung sind in dem Helm auswechselbare, an Klettverschlüssen befestigte Schaumstoffpolster vorgesehen. Eine weitere Abpolsterung er­ folgt durch zwei längliche moosgummiähnliche Streifen in einem Mittelbereich. Der Microshell-Helm ist mit einem einzigen langen Gurt begurtet, der in Aussparungen über die Innenschale geführt ist. Hierdurch sollen an dem Gurt auftretende Kräfte werkstoffgerecht in die Helmschale eingeleitet werden. Der damit erzielte Schutz ist aber noch nicht immer voll befriedi­ gend, insbesondere wenn sie zu dem Helmgewicht in Beziehung gesetzt wird, obwohl einzelne Normen erfüllt werden.

Hierzu wird weiter bemerkt, daß die bekannte Microshell-Helme eine Außenschale aus Thermoformfolie aufweisen, die nicht immer genügend verschleißfest und durchstoßsicher wirkt. Die bekannten Innenschalen aus expandiertem Polystyrol (EPS) oder expandiertem Polypropylen (EPP) ergeben zwar gute mechanische Dämpfungseigenschaften, isolieren aber auch thermisch stark. Zur Belüftung der Helme, die bei Radfahrerhelmen wichtig ist, können die Belüftungsöffnungen oder -schlitze nicht beliebig groß gewählt werden, wenn sie nicht wiederum die Schutzwirkung des Radfahrerhelms unzulässig herabsetzen sollen.

Ein anderer bekannter Helm ist ein sogenannter Softshell-Helm, der durch einen innenliegenden, Aramid-verstärkten Kunststoff­ ring versteift ist. Auch dieser Helm erbringt jedoch nicht die gewünschte Schutzwirkung in ausreichendem Maße.

Zum Stand der Technik sind sogenannte Hardshell-Helme zu erwähnen, die eine harte, dicke und schwere Außenschale auf­ weisen. Solche Hardshell-Helme sind für Radfahrer jedoch zu schwer und daher nur auf dem anderen Gebiet der Motorradhelme bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Radfah­ rerhelm zu schaffen, bei dem die Relation zwischen Gewicht einerseits und Verschleißfestigkeit sowie Durchstoßsicherheit bei guter Kraftverteilung andererseits verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die Außenschale aus einem Hochleistungsverbundwerk­ stoff besteht. In Verbindung damit kann das Volumen der Innenschale (Softshell) verringert werden, so daß insgesamt eine Gewichtsersparnis möglich ist.

Diese Volumenverringerung der Innenschale ergibt sich insbe­ sondere nach Anspruch 2 dadurch, daß zwischen Außenschale und Innenschale eine Zwischenlage aus einem ersten textilen Strukturgewebe angeordnet ist, welches außer der Dämpfung eine Verstärkung der Außenschale bewirkt. Die Innenschale, bei­ spielsweise aus EPS, kann damit wesentlich reduziert werden.

In einer Weiterbildung des Radfahrerhelms kann auf die ge­ schäumte Innenschale gemäß Anspruch 3 sogar völlig verzichtet werden, wenn diese durch eine zweite textile Strukturgewebe­ lage ersetzt wird. Dabei ist die zweite textile Strukturgewe­ belage gegensätzlich zu der ersten textilen Strukturgewebelage anzuordnen. Beide Strukturgewebelagen ergeben eine offenzelli­ ge Struktur. Die offenzellige Struktur ergibt eine wesentlich verbesserte Belüftung und Gewichtsreduzierung.

Insgesamt können die erfindungsgemäßen Radfahrerhelme positive Eigenschaften der bekannten Hardshell-Helme sowie Microshell- Helme miteinander vereinen, insbesondere aber ein geringes Gewicht aufweisen.

Während der Radfahrerhelm nach Anspruch 1 noch einen prinzipi­ ellen Aufbau wie die bekannten Helme, bestehend aus Innen- und Außenschale, aufweist, der aber infolge der besseren kraftlei­ tenden Eigenschaften der Außenschale mit einer volumenverrin­ gerten Innenschale auskommt, ist der Helmaufbau nach Anspruch 2 durch die Zwischenlage aus textilem Strukturgewebe wesent­ lich verändert, wobei das textile Strukturgewebe eine zusätz­ liche Versteifung der Außenschale ergibt. Die Innenschale ist um die Dicke dieses Strukturgewebes abgearbeitet, so daß der Kraftübergang von der Außenschale über das Strukturgewebe in die Innenschale erfolgen kann. Weitere Vorteile und Wirkungen des Helmaufbaus nach Anspruch 2 sind in der Figurenbeschrei­ bung besprochen.

Einen neuen Aufbau weist der Radfahrerhelm nach Anspruch 3 auf, bei dem die bisherigen geschäumten Innenschalen, insbe­ sondere aus EPS, vollständig durch das Strukturgewebe ersetzt sind. Außer den dazu oben genannten Vorteilen kann sich die Kraftübertragung der sich nur an ihren Erhebungen berührenden Gewebelagen günstig gestalten. Um einen solchen Aufbau bei einer sphärischen Krümmung des Radfahrerhelms zu realisieren, kann nach Anspruch 16 zwischen beiden Strukturgewebelagen eine zusätzliche Zwischenlage angeordnet sein. Zu weiteren Vorteilen und Wirkungen sei auch hier auf die nachfolgende Figurenbeschreibung verwiesen.

Die positiven Eigenschaften des Radfahrerhelms nach Anspruch 1 beruhen auf einer Materialauswahl, nämlich dem Hochleistungs­ verbundwerkstoff. Gemäß Anspruch 4 sind hierzu Verstärkungs­ fasern aus Hochmodulpolyethylen oder Aramid vorgesehen, die besonders fest sind, um ein hohes Maß an Durchstoßsicherheit und Verschleißfestigkeit zu bieten. Die hierzu verwendeten Polyethylenfasern sind hochverstreckt. Sie können einen sehr leichten Verbundwerkstoff ergeben. Zusätzlich zu den hochver­ streckten Polyethylenfasern sind zweckmäßig Glas- oder Kohlen­ stoffasern in das Laminat einzubringen, die Strukturfasern sind. Bei Aramidfasern, wie "Kevlar" oder "Twaron" sind solche zusätzlichen Glas- und Kohlenstoffasern nicht erforderlich, so daß sich der Zusatz gemäß Anspruch 17 nur auf die Hochmo­ dulpoylethylenfasern bezieht.

Nach Anspruch 18 sollten die Fasern als Gewebe in Körperwebart gewebt sein, um eine möglichst gute sphärische Verformung bei gleichzeitig geringem Fadenabstand zu gewährleisten. Dieses Gewebe wird in das Laminat der Außenschale eingebracht. Als Matrixwerkstoff für das Laminat kann nach Anspruch 5 ein Epoxydharz dienen oder nach Anspruch 19 ein Vinylesterharz. Unter dem Gesichtspunkt des Materialschrumpfens, durch den die optische Qualität der Außenschale des Helms nicht verschlech­ tert werden soll, ist ein Epoxydharz vorzuziehen.

Die textilen Strukturgewebe nach den Ansprüchen 2 und 3 sowie 16 können aus Polyesterfasern mit einer Kunstharzimprägnierung, aber auch aus Baumwollfasern bestehen.

Die körperlich-räumliche Ausbildung der Schalen sowie der Strukturgewebelagen nach den Ansprüchen 6-16 sind im Zusam­ menhang mit der Figurenbeschreibung unten besprochen. Hierzu ergänzend wird auf Anspruch 15 hingewiesen, wonach die Zwi­ schenschicht in der zweiten Ausführungsform des Radfahrer­ helms, die zwischen der Außenschale und der Innenschale ange­ ordnet ist, mit der Außenschale verklebt sein kann, um eine gute Kraftübertragung in unterschiedlicher Richtung zu gewähr­ leisten.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung mit fünf Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht auf einen Radfahrerhelm,

Fig. 2 eine Rückansicht auf den Radfahrerhelm nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Längsebene des Radfahrerhelms nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Querebene des Radfahrerhelms nach den Fig. 1-3,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Schalen des Radfahrerhelms in einer weiteren Ausführungsform vergrößert dargestellt und

Fig. 6 in einer zusätzlichen Ausführungsform einen Schnitt durch die Außenschale mit inneren Strukturgewebelagen, ebenfalls vergrößert.

In den Fig. 1-6 ist eine Außenschale eines Radfahrerhelms mit 1 bezeichnet. Sie enthält zur Erzielung hoher Durchstoß­ sicherheit und Kraftverteilung Verstärkungsfasern aus Hochmo­ dulpolyethylen oder Aramid. Letztes ist günstiger hinsicht­ lich der Herstellungskosten, aber schwerer als zum Beispiel "Kevlar". Die aus Gewichtsgründen verhältnismäßig dünne Außen­ schale ist durch Längssicken 2, 3 versteift.

Eine Innenschale (Softshell) 4 erhöht durch ihre Verbindung mit der Außenschale 1 die Strukturfestigkeit. Im übrigen dient die Innenschale aber nur für Dämpfungszwecke. Sie kann aus expandiertem Polystyrol oder expandiertem Polypropylen bestehen. Verbesserte Varianten des Innenaufbaus des Radfahrer­ helms werden weiter unten im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 6 besprochen.

Eine besonders wirksame Belüftung des Radfahrerhelms besteht im Stirnbereich durch tief bis in die Nähe eines unteren Randes 5 heruntergezogene Belüftungsschlitze 6-8. Im Hinter­ kopfbereich dienen quer zur Fahrtrichtung, d. h. Längsrichtung des Radfahrerhelms, angeordnete Entlüftungsschlitze 9-12 der Entlüftung. Zwischen den Belüftungsschlitzen 6-8 und den Entlüftungsschlitzen 9-12 ist mindestens ein Luftfüh­ rungskanal großen Querschnitts 13 gebildet, der insbesondere aus dem schraffierten Bereich in Fig. 4 hervorgeht. Der Luft­ führungskanal verläuft dabei zwischen dem mit unterbrochenen Linien angedeuteten Kopf 14 des Radfahrers und der inneren Oberfläche der Innenschale 4. Strömungslinien der damit er­ zielten Luftströmung sind aus Fig. 3 ersichtlich; einzelne dieser Strömungslinien sind mit 15-18 bezeichnet.

Bemerkenswert ist, daß die an dem Kopf 14 anliegenden Flächen von Polstern 19 und 20 verhältnismäßig klein sein können, um den Luftdurchsatz nicht zu behindern. Dies ist wegen der festen Ausbildung der Schalenkombination Außenschale/Innenschale möglich. Abweichend von Fig. 4 kann noch im oberen Bereich des Helms innen ein schmaler Polsterstreifen vorgesehen sein.

Weiterhin noch bemerkt, daß insbesondere die Belüftungs­ schlitze 6-8 innen mit einem Gitter ausgerüstet sein können, um Insekten aus dem Helminnern herauszuhalten.

Eine Variante des Innenaufbaus des Radfahrerhelms ergibt sich aus Fig. 5. Hierin ist wesentlich, daß zwischen der Außenscha­ le 1 und der gegenüber der Ausführung nach Fig. 4 dünneren Innenschale, hier 21, eine textile Strukturgewebeschicht 22 angeordnet ist, die somit eine Zwischenschicht bildet. Die Innenschale 21 ist damit schwimmend in der Außenschale 1 ge­ lagert. Der hierzu dienende Aufbau bzw. die Formgebung der Strukturgewebeschicht 22 mit Vertiefungen 23 und Erhebungen 24 ergibt sich im einzelnen aus Fig. 5. Die Innenschale kann dabei wieder aus expandiertem Polystyrol bestehen. Als texti­ les Strukturgewebe können Polyesterfasern mit einer Kunstharz­ imprägnierung, aber auch Baumwollfasern, eingesetzt werden. Durch die Eigenschaften der Strukturgewebelage 22 und deren Aufbau kann das Strukturgewebe bei einem Unfall nachgeben und durch seine Verformung Energie aufnehmen. - Als Alternative für das expandierte EPS kann auch expandiertes Polypropylen (EPP) verwendet werden. Hierbei handelt es sich um eine Mi­ schung (blend) aus reinem Polypropylen und Polyethylen, oder aber ein Polypropylen/Polyethylen Copolymer. Das expandierte Polypropylen hat den Vorteil einer einfachen Recyclingfähig­ keit.

In der Ausführungsform nach Fig. 6 ist eine sonst verwendete EPS-Innenschale vollständig durch Strukturgewebe ersetzt. Im einzelnen ist der Radfahrerhelm nach Fig. 6 innen aus zwei gegensätzlich zueinander angeordneten Strukturgewebelagen 25 und 26 aufgebaut, so daß sich Erhebungen 27, 28 dieser Strukturgewebelagen berühren. Größere Flächen 29 der ersten Strukturgewebelage 25 sind nach außen zu dem Außenhelm hin orientiert; größere Flächen 30 der zweiten Strukturgewebela­ gen sind hingegen nach innen ausgerichtet, um eine gleichmäßi­ ge Druckverteilung in den Auflagebereichen zu ergeben.

Anstelle der in Fig. 6 dargestellten beiden Strukturgewebela­ gen 25 und 26 kann in einer weiteren Variante eine einzelne mehrlagig verformte Strukturgewebelage vorgesehen werden. Die beiden Lagen 26, 26 gemäß Fig. 6 gestatten jedoch eine freiere Gestaltung der Außenschale, die damit auch hohen ästhetischen Ansprüchen genügen kann.

Claims (20)

1. Radfahrerhelm aus festem Kunststoff und einer geschäumten Innenschale aus mechanisch dämpfendem Kunststoff, mit Belüftungsöffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschale (1) aus einem Hochleistungsverbundwerk­ stoff besteht.

2. Radfahrerhelm aus festem Kunststoff und einer geschäumten Innenschale aus mechanisch dämpfendem Kunststoff, mit Belüftungsöffnungen, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Außenschale (1) und Innenschale (21) eine Zwischenlage (22) aus einem ersten textilen Strukturgewebe angeordnet ist, welches außer der Dämpfung eine Verstärkung der Außenschale bewirkt.

3. Radfahrerhelm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geschäumte Innenschale durch eine zweite textile Strukturgewebelage (26) ersetzt ist, welche dem ersten textilen Strukturgewebe (25) gegensätzlich angeordnet ist, wobei beide Strukturgewebelagen eine offenzellige Struktur ergeben.

4. Radfahrerhelm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochleistungsverbundwerkstoff Verstärkungsfasern aus Hochmodulpolyethylen oder Aramid enthält.

5. Radfahrerhelm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern in Epoxydharz eingebettet sind.

6. Radfahrerhelm nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Außenschale (1) versteifende Längsrippen (2, 3) aufweist.

7. Radfahrerhelm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Stirnbereich Belüftungsschlitze (6, 8) in Längsrichtung vorgesehen sind, die bis zu einem unteren Rand (5) der Außenschale reichen.

8. Radfahrerhelm nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Belüftungsschlitze (6, 8) in den Längssicken (2, 3) angeordnet sind.

9. Radfahrerhelm nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem hinteren Teil des Helms quer zur Fahrtrichtung Entlüftungsschlitze (9-12) angeordnet sind.

10. Radfahrerhelm nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Helms zumindest ein Luftführungskanal (13) großen Querschnitts zwischen den Belüftungsschlitzen und den Entlüftungsschlitzen ausgebildet ist.

11. Radfahrerhelm nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Helm (1) zur sichernden Anlage an einen Kopf nachgiebige Polster (19, 20) nur innen seitlich und oben angebracht sind.

12. Radfahrerhelm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Innenschale (21) um die Dicke des Strukturgewebes (22) abgearbeitet ist.

13. Radfahrerhelm nach Anspruch 2 oder 12, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Zwischenlage (22), daß die Innenschale schwimmend in der Außenschale (1) gelagert ist.

14. Radfahrerhelm nach einem der Ansprüche 2, 12, 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur (Außenschale) (1) an die Verformbarkeit des Strukturgewebes angepaßt ist.

15. Radfahrerhelm nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (22) mit der Außenschale (1) verklebt ist.

16. Radfahrerhelm nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Strukturgewebelagen eine zusätz­ liche Zwischenlage angeordnet ist.

17. Radfahrerhelm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu Hochmodulpolyethylenfasern Glas- oder Kohlenstoffasern in das Laminat des Außenhelms eingebracht sind.

18. Radfahrerhelm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern als Gewebe in Körperwebart in das Laminat eingebracht sind.

19. Radfahrerhelm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Matrixwerkstoff des Laminats der Außenschale ein Vinylesterharz dient.

20. Radfahrerhelm nach den Ansprüchen 2, 3, und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturgewebelagen (22, 25, 26) aus Polyesterfa­ sern mit einer Kunstharzimprägnierung oder aus Baumwoll­ fasern bestehen.