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Der Staat hat gemäß dem vom Armeeministerium
erteilten Vertrag Nr. DAAJ09-95-D-0024-0002 Rechte an der vorliegenden
Erfindung.
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ALLGEMEINER STAND DER
TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine schützende
Kopfbedeckung. Besonders betrifft die vorliegende Erfindung eine
Kopfbedeckung für
einen Flieger im Dienste des Militärs mit einem Helm, einem Visier
und einem Mechanismus zur Montage des Visiers an dem Helm, damit
eine gesteuerte Betätigung des
Visiers zwischen der herunter- und der hochgeklappten Position gestattet
wird.
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Die Verwendung verschiedener Arten
von Schutzausrüstung
für Flieger
im Dienste des Militärs (d.
h. sowohl Piloten als auch Besatzungsmitglieder eines Flugzeugs)
ist weithin bekannt. Besonders wird Schutzausrüstung für Kopf und Augen schon seit
der Zeit getragen, als die ersten Flugzeuge mit offenem Cockpit
in Produktion gingen. Diese frühe
Form des Kopf- und Augenschutzes bestand aus Helm und Brille. Heute
müssen
Flieger im Dienste des Militärs und
besonders Piloten sowohl in Drehflüglern als auch in Starrflüglern eine
vorgeschriebene schützende
Kopfbedeckung tragen.
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Diese Kopfbedeckung besteht üblicherweise aus
einem Helm mit einer harten Außenschale
aus einem synthetischen Verbundmaterial wie Glasfaser und einem
eng anliegenden Innenfutter aus Polymerschaum. Die harte Außenschale
widersteht Stoßbelastungen,
die beispielsweise auf Schleudersitzbetätigung zurückzuführen sind, während die
Elastizität des
geschäumten
Futters die Kräfte
der Stoßbelastung
gleichmäßig über einen
größeren Bereich
verteilt. Dieses Zusammenwirken zwischen der Außenschale und dem Futter trägt dazu
bei, den Helmträger vor
Kopfverletzungen wie etwa Gehirnerschütterung zu schützen. Am
Helm ist üblicherweise
ein Vi sier (d. h. ein Gesichtsschutz) angebracht, um mindestens einen
Teil einer Helmvorderöffnung,
die dem Träger Sicht
nach vorne gestattet, abzudecken. Das Visier schützt Gesicht und Augen des Trägers und
ist üblicherweise
getönt,
damit der Träger
nicht geblendet wird und seine Augen vor Sonnenlicht geschützt werden.
Das Visier ist mittels eines Montagemechanismus am Helm angebracht,
damit es in die Gebrauchs- d. h. heruntergeklappte Position abgesenkt und
in die hochgeklappte Position angehoben werden kann.
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Schützende Kopfbedeckungen aus
einem Helm und einem Visier, das über einen Mechanismus angebracht
ist, dank dessen es zwischen der hochgeklappten und der Gebrauchsposition
bewegt werden kann, sind allgemein bekannt. Vorrichtungen für das gesteuerte
Anheben von Visieren für
Motorradhelme sind beispielsweise aus dem an Rittman et al. erteilten
US-Patent Nr. 4,718,127, dem an Hanson erteilten US-Patent und den
US-Patenten 4,397,047, 4,297,747 und 4,247,960, die alle an Nava
erteilt wurden, bekannt. Diese Vorrichtungen sind jedoch für von Fliegern
im Dienste des Militärs
zu verwendende Kopfbedeckungen nicht besonders geeignet, da das Visier
nur äußerst begrenzt
zwischen der hochgeklappten und der Gebrauchsposition bewegt werden kann.
Der von Hebevorrichtungen für
Motorradvisiere gestattete Bewegungsspielraum ist derart begrenzt, dass
das Visier in der hochgeklappten Position die Helmvorderöffnung nicht
ganz freigibt und daher die Sicht des Helmträgers nach vorne einschränkt. Diese Anordnung
ist in dem Umfeld, in dem sich Flieger im Dienste des Militärs bewegen,
unannehmbar, da jedes Hindernis in der Sichtlinie des Fliegers,
wie es ein vorübergehend
nicht benötigtes
und hochgeklapptes Visier, das die Sicht des Fliegers nach vorne behindert,
darstellt, die Kontrolle des Fliegers über das Flugzeug oder seine
Fähigkeit,
Gefahrenzustände
zu erkennen, beeinträchtigen
kann.
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US-Patent 3,910,269 an Ansite et
al., US-Patent 5,187,502 an Howell und US-Patent 5,604,930 an Petit
et al. offenbaren alle schützende
Kopfbedeckungen für
Flieger. Die schützende
Kopfbedeckung jedes dieser Patente umfasst zwar ein beweglich an einem
Helm montiertes Visier, aber der Vorgang des Bewegens des Visiers
zwischen der Gebrauchs- und der hochgeklappten Position ist mit
Nachteilen behaftet. Zur Bewegung des Visiers zwischen der Gebrauchs-
und der hochgeklappten Position muss beispielsweise bei dem Montagemechanismus
für das Howell-Visier
zunächst
ein Schraubknopf gelöst
werden; dann wird das Visier bewegt, wonach der Schraubknopf wieder
angezogen wird, um das Visier in seiner neuen Position zu halten.
Dieser Vorgang zur Bewegung des Howell-Visiers ist eindeutig umständlich und
kann die Fähigkeit
des Fliegers zur Steuerung des Flugzeugs und Bewegung des Visiers unter
Stress beeinträchtigen.
Beim Montagemechanismus von Ansite et al. muss der Flieger zur Bewegung
des Visiers eine komplizierte zusammengesetzte translatorische und
drehende Bewegung an diesem durchführen, um es zwischen der Gebrauchs- und
der hochgeklappten Position zu bewegen. Wie schon bei Howell ist
auch der Vorgang zur Bewegung des Visiers von Ansite et al. kompliziert
und kann unter Stress sogar gefährlich
sein. Wie bei Ansite et al. muss auch beim Montagemechanismus von
Petit et al. eine zusammengesetzte translatorische und drehende
Bewegung an dem Visier durchgeführt
werden, um dieses zwischen der Gebrauchs- und der hochgeklappten
Position zu bewegen. Im Gegensatz zu Ansite et al. gestattet der
Montagemechanismus nach Petit et al. gemäß den Ansprüchen einhändigen Betrieb zur Erzielung
dieser Visierbewegung. Zur Erzielung dieser einhändigen Visierbetätigung muss der
Flieger bei dem Montagemechanismus von Petit et al. nach einem Griff
an beiden Helmseiten tasten, um das Visier zwischen der Gebrauchs-
und der hochgeklappten Position zu bewegen. Wie schon bei Ansite
et al. und Howell könnte
sich das als schwierig und unter Stress als gefährlich erweisen.
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Es besteht Bedarf an einer verbesserten schützenden
Kopfbedeckung für
Flieger. Besonderer Bedarf besteht an einer Kopfbedeckung mit einem gelenkigen
Montagemechanismus für
ein Visier, dank dessen der Flieger das Visier selbst in Flugsituationen
mit hohem Stress schnell und leicht zwischen der herunter- und der
hochgeklappten Position bewegen kann. Darüber hinaus sollte das Visier
in der hochgeklappten Position kein Hindernis in der Sichtlinie
des Fliegers darstellen oder auf andere Weise die Sicht des Fliegers
nach vorne durch die Vorderöffnung
des Helms behindern. Schließlich
sollten die Bauteile der Kopfbedeckung relativ einfach und kostengünstig herzustellen
sein.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt
eine Kopfbedeckung nach Anspruch 1 bereit.
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Die Kopfbedeckung kann die Merkmale
eines oder mehrerer der abhängigen
Ansprüche
2 bis 8 umfassen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Kopfbedeckung, die von einer Person zu tragen ist. Die Kopfbedeckung
umfasst einen Helm, der auf den Kopf eines Trägers passen soll, ein Visier
und einen Mechanismus, um das Visier am Helm zu montieren. Der Helm
hat eine nach vorn weisende Vorderöffnung, sodass der Träger nach
vorn blicken kann. Dank des Montagemechanismus kann das Visier zwischen
einer heruntergeklappten Position, in der das Visier die Vorderöffnung abdeckt,
um Gesicht und Augen des Trägers
zu schützen,
und einer hochgeklappten Position, in der das Visier die Vorderöffnung vollkommen
freigibt, sodass die Sicht des Trägers nach vorne nicht versperrt
wird, bewegt werden. Zu dem Montagemechanismus gehört ein Paar
Getriebezuganordnungen. Eine der Getriebezuganordnungen ist an jeder
Seite des Helms in der Nähe
der Vorderöffnung
montiert. Jede Getriebezuganordnung umfasst ein erstes Zahnrad,
ein zweites Zahnrad, das mit dem ersten Zahnrad kämmen kann,
und ein drittes Zahnrad, das mit dem zweiten Zahnrad kämmen kann.
Das erste, zweite und dritte Zahnrad der Getriebezuganordnungen
wirken zusammen und definieren die Bewegung des Visiers, wenn das
Visier zwischen der herunter- und der hochgeklappten Position bewegt
wird.
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Dank des Montagemechanismus der Kopfbedeckung
kann ein Träger
des Helms das Visier unter praktisch allen Bedingungen schnell und
leicht zwischen der herunter- und der hochgeklappten Position bewegen.
Außerdem
stellt das Visier in seiner hochgeklappten Position kein Hindernis
in der Sichtlinie des Trägers
dar oder behindert auf andere Weise die Sicht des Trägers nach
vorne durch die Vorderöffnung
des Helms. Darüber
hinaus sind die Bauteile der Kopfbedeckung relativ einfach und kostengünstig herzustellen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Es zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Kopfbedeckung für einen
Flieger im Dienste des Militärs;
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2 eine
Perspektivansicht der Kopfbedeckung für einen Flieger im Dienste
des Militärs
nach 1; aus Übersichtlichkeitsgründen sind
das Visier und der gelenkige Montagemechanismus für das Visier
nicht dargestellt;
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3 einen
Seitenaufriss der verschiedenen Ausrichtungen des Montagemechanismus
und des Visiers bezüglich
des Helms der Fliegerkopfbedeckung, wenn das Visier zwischen der
herunter- und der hochgeklappten Position bewegt wird;
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4 eine
Perspektivansicht lediglich des Visiers und seines gelenkigen Montagemechanismus
der in 1 gezeigten Kopfbedeckung;
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5 einen
Aufriss des gelenkigen Montagemechanismus entlang der Linie 5-5
in 4;
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6 eine
Schnittansicht des gelenkigen Montagemechanismus entlang der Linie
6-6 in 1 und
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7 einen
Aufriss mit Einzelheiten der Getriebezuganordnung des gelenkigen
Montagemechanismus, wenn das Visier zwischen der herunter- und der
hochgeklappten Position bewegt wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine schützende Kopfbedeckung 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung für
einen Flieger im Dienste des Militärs ist allgemein in 1–3 dargestellt.
Die Fliegerkopfbedeckung 10 umfasst einen Helm 12,
ein Visier 13 (beweglich zwischen einer heruntergeklappten
Position 14 und einer hochgeklappten Position 15)
und einen gelenkigen Montagemechanismus 16, um das Visier 13 an
dem Helm 12 anzubringen. Der Helm 12 kann auf
den Kopf 17 eines Fliegers 18 im Dienste des Militärs (d. h.
eines Trägers)
passen und hat eine nach vorne weisende Vorderöffnung 20, damit der
Flieger 18 nach vorne sehen kann. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
ist der Helm 12 aus einer harten Außenschale aus einem synthetischen
Verbundmaterial wie Glasfaser und einem eng anliegenden Innenfutter
aus Polymerschaum hergestellt.
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Wie am besten aus 2 ersichtlich, umfasst der Helm 12 einen
durch ein Querglied 24 definierten Stützrahmen 22, der lösbar an
einem Paar Montageansätze 26 befestigt
ist, die durch mit einem Gewinde versehene Befestigungsvorrichtungen 28 an
den Seiten des Helms 12 in der Nähe der Vorderöffnung 20 befestigt
sind. Der Stützrahmen 22 bietet eine
Montagefläche
für eine
Optik, die durch verschiedene optische Elemente definiert wird,
die der Flieger 18 im Dienste des Militärs braucht, um die anstehenden
Aufgaben zu erledigen. Bei den optischen Elementen kann es sich
um eine Nachtsichtvorrichtung und/oder eine am Helm anmontierte
Anzeigevorrichtung handeln.
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Wie am besten aus 3 ersichtlich, handelt es sich in einer
bevorzugten Ausführungsform
bei den optischen Elementen der Optik um eine am Helm anmontierte
Anzeigevorrichtung 30, die an dem Querglied 24 angebracht
ist. Die Anzeigevorrichtung 30 umfasst einen Bildprojektor 32,
der über
eine Kabelverbindung 36 an eine Bildquelle 34 (d.
h. einen Rechner, einen Symbolgenerator und/oder an Videokameras)
an Bord des Flugzeugs gekoppelt ist. Der Bildprojektor 32 der
Anzeigevorrichtung 30 verwendet eine reflektierende Zone 38 (nur
in 3 gezeigt) auf einer
Innenfläche 40 des
Visiers 13, um wichtige Informationen in die Augen des
Fliegers 18 zu projizieren. Wenn die reflektierende Zone 38 des
Visiers 13 auf den Bildprojektor 32 der Anzeigevorrichtung 30 ausgerichtet
ist, sieht der Flieger 18 die Informationen, bei denen
es sich um Flugzeugführungshilfssymbole,
Nachtsichtvideo, Infrarotsichtvideo, Warnsymbole und/oder Zielerfassungssymbole
handeln kann, wenn er nach vorne blickt (durch die Pfeile 42 dargestellt).
Wie aus 3 ersichtlich,
handelt es sich bei der Position, in der die reflektierende Zone 38 auf
den Bildprojektor 32 ausgerichtet ist und in der der Flieger 18 die
vom Bildprojektor 32 projizierten Informationen einsehen
kann, auch um die heruntergeklappte Position 14 des Visiers 13.
Das Visier 13 berührt
die Anzeigevorrichtung 30 nicht, wenn es zwischen der heruntergeklappten
Position 14 und der hochgeklappten Position 15 bewegt
wird.
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Das Visier 13 bedeckt in
der heruntergeklappten Position 14 einen Teil der Vorderöffnung 20, um
das Gesicht und die Augen des Fliegers 18 zu schützen. In
der hochgeklappten Position 15 gibt das Visier 13 die
Vorderöffnung 20 des
Helms 12 vollkommen frei und ver sperrt so nicht die Sicht 42 des
Fliegers 18 nach vorne. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Visier 13 aus einem transparenten Kunststoffmaterial
wie Polycarbonat hergestellt und ist getönt, damit der Flieger 18 nicht
geblendet wird und seine Augen vor Sonnenlicht geschützt werden.
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Dank des gelenkigen Montagemechanismus 16, über den
das Visier 13 am Helm 12 angebracht ist, kann
der Flieger 18 das Visier 13 von Hand mit nur
einer Hand zwischen der heruntergeklappten Position 14 und
der hochgeklappten Position 15 bewegen. Wie am besten aus 4–6 ersichtlich,
umfasst der Montagemechanismus 16 ein Paar Getriebezuganordnungen 44.
Eine der Getriebezuganordnungen 44 ist an jeder Seite des
Helms 12 in der Nähe der
Vorderöffnung 20 montiert.
Die Getriebezuganordnungen 44 sind identisch und spiegelsymmetrisch an
das Visier 13 und den Stützrahmen 22 an den
Seiten des Helms 12 montiert. Daher wird nur eine Getriebezuganordnung 44 besonders
beschrieben.
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Die Getriebezuganordnung 44 umfasst
ein erstes Zahnrad 46, ein zweites Zahnrad 48 und
ein drittes Zahnrad 50. Ein Gehäuse 52 zur Aufnahme des
ersten, zweiten und dritten Zahnrads 46, 48 bzw. 50 wird
von einem Basisglied 54 und einem Abdeckglied 56 definiert.
Wie am besten aus 6 ersichtlich,
weist das Basisglied 54 einen integralen Pfosten 58 auf,
um das zweite Zahnrad 48 drehbar am Gehäuse 52 zu montieren.
Das erste Zahnrad 46 ist über ein Paar mit einem Gewinde
versehene Befestigungsvorrichtungen 60 unbeweglich am Stützrahmen 22 des
Helms 12 befestigt. Mittels der mit einem Gewinde versehenen
Befestigungsvorrichtungen 60 wird das erste Zahnrad 46 an
einem Abstandhalter 62 befestigt, und dann wird diese Kombination
an dem Querglied 24 befestigt. Der Abstandhalter 62 wird
frei in einer Öffnung 64 im
Basisglied 54 aufgenommen. Wie aus dem Weiteren deutlich
wird, gestattet es diese Anordnung dem Gehäuse 54 und dem zweiten
und dem dritten Zahnrad 48 bzw. 50, sich um die
Kombination aus dem ersten Zahnrad 46 und dem Abstandhalter 62 zu
drehen. Das dritte Zahnrad 50 ist über eine mit einem Gewinde
versehene Befestigungsvorrichtung 66 unbeweglich an einem
Laschenabschnitt 64 des Visiers 13 befestigt. Ein
Schaftabschnitt 67 des dritten Zahnrads 50 wird frei
in einer Öffnung 68 im
Basisglied 54 aufgenommen. Kerbbereiche 69 am
Schaft 67 nehmen zusammenwirkende Kerbbereiche 70 im
Laschenabschnitt 64 in Eingriff, um sicherzustellen, dass
sich das Visier 13 mit dem dritten Zahnrad 50 dreht.
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Wie aus 5 ersichtlich, haben das erste, das zweite
und das dritte Zahnrad 46, 48 und 50 jeweils
Zähne 47, 49 und 51 um
ihren gesamten Umfang herum. Die Zähne 49 des zweiten
Zahnrads kämmen
mit den Zähnen 47 des
ersten Zahnrads 46 und den Zähnen 51 des dritten
Zahnrads 50. Das Abdeckglied 56 ist über vier
mit einem Gewinde versehene Befestigungsvorrichtungen 72,
die mit einem Gewinde versehene Öffnungen 74 im
Basisglied 54 in Eingriff nehmen, am Basisglied 54 befestigt.
Das Visier 13 wird mittels einer Rastvorrichtung 76 in
der heruntergeklappten und der hochgeklappten Position 14 bzw. 15 und
in den verschiedenen Visierpositionen, die zwischen diesen beiden
Extremen liegen, befestigt. Die Rastvorrichtung 76 umfasst
einen elastischen Rastzahn 78 am Basisglied 54,
der das zweite Zahnrad 48 zwischen dem benachbarten Zahn 49 in
Eingriff nimmt, um das Visier 13 in einer gewünschten
Position zu halten. Durch die vom Flieger 18 beim manuellen
Bewegen des Visiers 13 ausgeübte Kraft biegt der Zahn 49 den
elastischen Rastzahn 78 (siehe punktierte Darstellung in 5), sodass die Position
des Visiers 13 leicht geändert werden kann.
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Im Betrieb, wie aus 3 und 7 ersichtlich, definieren
das erste, das zweite und das dritte Zahnrad 46, 48 und 50 die
Bewegung des Visiers 13, wenn es manuell zwischen der heruntergeklappten
und der hochgeklappten Position 14 und 15 bewegt
wird. In der Praxis (von der rechten Seite des Helms 12 aus gesehen)
dreht sich das Visier 13, wenn es von der heruntergeklappten
Position 14 in die hochgeklappte Position 15 bewegt
wird, gleichzeitig entgegen dem Uhrzeigersinn, weil die Gehäuse 52 gemeinsam
um die ersten Zahnräder 46 schwenken,
und im Uhrzeigersinn aufgrund der kinematischen Kette der Zahnräder 46, 48 und 50 der
Getriebezuganordnungen 44. Wie am besten aus 7 ersichtlich, dreht sich
das zweite Zahnrad 48, was die Drehung im Uhrzeigersinn
angeht, entgegen dem Uhrzeigersinn (siehe Pfeil 80) um
das erste Zahnrad 46, wodurch sich die Kombination aus
dem dritten Zahnrad 50 und dem Visier 13 im Uhrzeigersinn
dreht (siehe Pfeil 82).
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Wie am besten aus 3 ersichtlich, wird das Visier 13 durch
die Drehungskombination in einer ersten Richtung am ersten Zahnrad 46 und
die entgegengesetzte Drehung am dritten Zahnrad 50 sowohl um
den Helm 12 geschwenkt als auch linear bezüglich einer
Außenfläche 84 des
Helms 12 bewegt. In der Praxis (von der rechten Seite des
Helms 12 aus gesehen) schwenkt das Visier 13,
wenn es von der heruntergeklappten Position 14 in die hochgeklappte Position 15 bewegt
wird, kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit zurück zur Außenfläche 84 an
der Oberseite des Helms 12, während es sich gleichzeitig zunächst linear
von der Außenfläche 84 des
Helms wegbewegt und danach linear zur Außenfläche 84 des Helms zurückbewegt,
wenn es die hochgeklappte Position 15 erreicht. Während der
anfänglichen etwa
135° der
Bewegung der Gehäuse 52 bewegt sich
das Visier 13 linear von der Außenfläche 84 des Helms weg,
um sich während
der anschließenden etwa
135° der
Bewegung der Gehäuse 52 linear
zur Außenfläche 84 des
Helms zurückzubewegen.
Es versteht sich auch, dass die oben beschriebene Bewegung einfach
umgekehrt ist, wenn das Visier 13 von der hochgeklappten
Position 15 in die heruntergeklappte Position 14 bewegt
wird.
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Wie aus 3 und 7 ersichtlich,
dreht sich das Visier 13 um insgesamt 90°, wenn es
zwischen der herunter- und der hochgeklappten Position 14 und 15 bewegt
wird (siehe doppelte Anzeigelinie 86). Das zweite Zahnrad 48 jeder
Getriebezuganordnung 44 dreht sich insgesamt 540° (siehe Anzeigelinie 88), und
die Gehäuse 52 drehen
sich insgesamt 270°, wenn
das Visier 13 zwischen der herunter- und der hochgeklappten
Position 14 und 15 bewegt wird. Das Visier 13 behält in der
hochgeklappten Position 15 in Bezug auf den Helm 12 ein
niedriges Profil bei, indem es sich eng an die Außenfläche 84 am
oberen Teil des Helms 12 anschmiegt.
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Die oben beschriebene bevorzugte
Ausführungsform
veranschaulicht zwar ein Übersetzungsverhältnis von
3 : 1 für
die Getriebezuganordnungen 44 und eine Gesamtdrehung des
Visiers von 90° (d. h.
Gesamtdrehung der Gehäuse
von 270°),
aber es versteht sich, dass sowohl die kombinierte Linear- und Drehbewegung
des Visiers 13 als auch das Gesamtbewegungsausmaß des Visiers 13 bezüglich des
Helms 12 je nach der gewünschten Anwendung geändert werden
können,
indem das Übersetzungsverhältnis und/oder
die Anzahl der in den Getriebezuganordnungen 44 verwendeten
Zahnräder
geändert werden.
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Der Montagemechanismus 16 der
Kopfbedeckung 10 gestattet es dem Flieger 18,
das Visier 13 unter praktisch allen Bedingungen schnell
und einfach manuell zwischen der heruntergeklappten und der hochgeklappten
Position 14 und 15 zu bewegen, indem er das Visier 13 einfach
irgendwo ergreift und es in die gewünschte Position bewegt. Darüber hinaus
versperrt das Visier 13 in seiner hochgeklappten Position 15 weder
die Sichtlinie des Fliegers noch beeinträchtigt es in irgendeiner Weise
die Sicht 42 des Fliegers nach vorne durch die Vorderöffnung 20 des
Helms. Außerdem
sind die Bauteile der Kopfbedeckung 10 relativ einfach
und kostengünstig
herzustellen.