EP1688053A1 - Helmschale für einen Sport- und Freizeithelm - Google Patents

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EP1688053A1
EP1688053A1 EP06400004A EP06400004A EP1688053A1 EP 1688053 A1 EP1688053 A1 EP 1688053A1 EP 06400004 A EP06400004 A EP 06400004A EP 06400004 A EP06400004 A EP 06400004A EP 1688053 A1 EP1688053 A1 EP 1688053A1
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helmet
shell
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outer shell
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A42—HEADWEAR
    • A42B—HATS; HEAD COVERINGS
    • A42B3/00—Helmets; Helmet covers ; Other protective head coverings
    • A42B3/32—Collapsible helmets; Helmets made of separable parts ; Helmets with movable parts, e.g. adjustable
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A42—HEADWEAR
    • A42B—HATS; HEAD COVERINGS
    • A42B3/00—Helmets; Helmet covers ; Other protective head coverings
    • A42B3/04—Parts, details or accessories of helmets
    • A42B3/06—Impact-absorbing shells, e.g. of crash helmets

Definitions

  • the invention relates to a self-supporting helmet shell for a sports and recreational helmet.
  • Sports helmets are known with a high-strength, monolithic helmet calotte.
  • helmets which have a hard, shock-repellent outer shell, with a damping, energy-dissipating inner shell, z. B. of expanded polystyrene or similar material is connected.
  • the inner and outer shell are bonded together in a material-locking manner, which results in an extraordinarily high protective effect for the helmet wearer.
  • a helmet in particular protective or crash helmet for motorcyclists, cyclists, workers and athletes is known, the hard shell-like, outer helmet shell made of a plastic high strength and flexibility and an inner helmet calotte made of soft plastic, such as rigid foam or the like.
  • the outer self-supporting Helmkalotte consists of a layer of thermoplastic material and at least one layer of reinforcing fibers, wherein the two layers are brought by common deep drawing at a temperature above the melting point of the plastic in the Kalottenform.
  • the proportion of reinforcing fibers of glass or carbon fibers is more than 40% by volume.
  • the task of the innovation is to propose a helmet shell for a sports helmet and leisure helmet, which can be produced using renewable raw materials and, if necessary, can be recycled in an environmentally friendly way.
  • the innovative helmet shell consists of a solid, impact-resistant, but elastic outer shell made of wood, wood composite material or plant fibers.
  • the outer helmet shell is formed as a sandwich-like composite of several layers of a wood veneer or the veneer of a tree or shrub-like grass with a perennial, woody or branched trunk, such as bamboo.
  • the connection of the individual layers of the sandwich-like outer shell is effected by pressure and temperature during forming of the initially plate-shaped or weakly three-dimensionally preformed semi-finished product to form a substantially spherical shell-shaped helmet shell.
  • the individual layers of the sandwich-like semi-finished product are connected to one another with an adhesive, in particular a thermally reactivatable, ecologically degradable adhesive.
  • the helmet has an inner shell made of hard foam or a comparable lightweight material.
  • the connection of outer and inner shell can be positive, positive or cohesive.
  • both components are preferably selectively fixed by riveted joints, which also give the helmet shell a sporty character.
  • the helmet shell can be manufactured as a one-piece workpiece by forming a flat or preformed semi-finished product using multi-part die tools. There is also the possibility of the outer To make helmet shell from several segments.
  • the large-area segments in the adjoining edge zones are formed so that adjacent segments overlap in a scaly manner.
  • the adjacent segments can be connected to one another in a material or form-fitting manner. Subsequent separation of the segments interconnected in this way for the purpose of recycling is easily possible by mechanical means or by local heating.
  • the outer shell of a plurality of smaller, z. T. to produce overlapping segments of wood veneer and / or the veneer of a tree or shrub-like grass.
  • the outer shell is formed from one or more layers of segments.
  • the individual, contiguous or scale-overlapping segments can be determined or distributed stochastically distributed on the circumference of the outer shell.
  • trimmings or cut remnants of veneers can also be processed during the forming of the outer shell.
  • the relevant segment can be manufactured from a multi-layer sandwich composite. If necessary, this segment can also be stiffened by known means. So it is possible to hide the invisible inside of the helmet shell with a fiber braid that can be easily detached from the sandwich outer shell during later recycling with mechanical or thermal means.
  • Figure 1 shows the outer shell 1 of a sports helmet, which is particularly suitable for winter sports, such as downhill skiing or snowboarding.
  • the helmet at eye level on side recesses 3, which allow the connection of a sports glasses or a visor.
  • the outer shell 1 consists of manufacturing reasons of three segments 4, 5.
  • the middle, shell-shaped segment 4 extends centrally from the forehead to the neck area. This is adjoined by bilateral symmetrical side shells 5, which are guided from the temporal area to the chin area.
  • the connection of the three shell segments with each other is done by riveting 6. This allows a later separation of the individual segments from each other and a material-compatible recycling easily.
  • the two outer shell segments 5 have a number of openings 7, which serve for air circulation and allow the acoustic airborne penetration of airborne sound.
  • the three-piece helmet outer shell thus created is connected to an inner helmet of known materials, such as rigid foam. By preferably positive or non-positive connection of the outer and inner shell, the different materials of the helmet shell can be separated from each other at a later date by simple means and recycled separately.
  • the environment is burdened to a much lesser extent both during production and during later recycling of the helmet shell.
  • renewable raw materials such as local woods or fast-growing grasses and perennial plants
  • the helmet shell due to its elastic properties with simultaneous inherent rigidity, has better utility properties than some of the hitherto used impact-resistant plastics.
  • the helmet has the appearance of using natural, renewable raw materials as a construction material, which is not the conventional helmet shells own. This also means that the owner of such a helmet is dedicated with special care to the cleaning and care of the helmet and thereby unconsciously contributes to the longevity of the product.
  • Figure 2 shows a helmet with an inner shell 2 made of hard foam and arranged thereon central shell segment 4 made of a glass fiber reinforced plastic.
  • This center section is intended to prevent the penetration of sharp or sharp objects with absolute certainty in extreme load situations, such as a fall during a downhill race or in alpine downhill skiing.
  • the visible lateral segment is shown detached from the inner helmet and the middle segment.
  • the mechanically less loaded lateral segments of the outer helmet shell consist of a three-layer, self-supporting composite of wood and bamboo veneer.
  • the visible outer and inner, each 0.5 mm thick veneer layers are made of bamboo.
  • the middle layer consists of a fast-growing, domestic wood, such as birch.
  • the manufacturing costs of the three-ply sandwich veneer composite can be reduced. Due to the inherent rigidity of the lateral segments can be dispensed with in these areas on a helmet shell. This becomes the mass reduced of the helmet.
  • the entire, approximately 1.5 mm thick outer shell satisfies all known stress situations, as they usually occur in sports and leisure.

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  • Helmets And Other Head Coverings (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Helmschale zur Verfügung, die unter Verwendung nachwachsender Rohstoffe hergestellt werden kann. Die innovative Helmschale besteht aus einer festen, schlagresistenten, jedoch elastischen Außenschale aus Holz, Holzverbundwerkstoff oder Pflanzenfasern. Vorzugsweise ist die äußere Helmschale als sandwichartiger Verbund aus mehreren Lagen eines Holzfurniers oder dem Furnier eines baum- oder strauchartigen Grases mit ausdauerndem, verholztem oder verzweigtem Stamm, wie Bambus, ausgebildet. Die äußere Schale wird mit einer Innenschale aus Hartschaum, oder einem vergleichbaren Leichtbauwerkstoff, form-, kraft- oder stoffschlüssig verbunden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine selbsttragende Helmschale für einen Sport- und Freizeithelm.
  • Bekannt sind Sporthelme mit einer hochfesten, monolithischen Helmkalotte. Insbesondere im Sport- und Freizeitbereich werden daneben Helme eingesetzt, die eine harte, schlagabweisende Außenschale aufweisen, die mit einer dämpfenden, energievernichtenden Innenschale, z. B. aus expandiertem Polystyrol oder ähnlichem Material, verbunden ist. Bei modernen Helmen sind die Innen- und die Außenschale stoffschlüssig miteinander verbunden, wodurch eine außerordentlich hohe Schutzwirkung für den Helmträger erzielt wird.
  • Aus der DE 41 40 044 A1 ist ein Helm, insbesondere Schutz- bzw. Sturzhelm für Motorradfahrer, Radfahrer, Arbeiter und Sportler bekannt, der eine hartschalenartige, äußere Helmkalotte aus einem Kunststoff hoher Festigkeit und Flexibilität und eine innere Helmkalotte aus weichem Kunststoff, wie Hartschaum oder dergleichen umfasst. Dabei besteht die äußere selbsttragende Helmkalotte aus einer Schicht aus thermoplastischem Kunststoff und wenigstens einer Schicht aus Verstärkungsfasern, wobei die beiden Schichten durch gemeinsames Tiefziehen bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Kunststoffs in die Kalottenform gebracht sind. Vorzugsweise beträgt der Anteil von Verstärkungsfasern aus Glas- oder Kohlefasern mehr als 40 Volumenprozent.
  • Nachteil dieser Lösung ist die Verwendung umweltbelastender Kunststoffe und Klebemittel sowie die bislang fehlende Möglichkeit, nach Erreichen der normativen Nutzungsdauer eines derartigen Helmes eine umweltgerechte Trennung der Werkstoffkomponenten und deren Recycling zu ermöglichen.
  • Aufgabe der Neuerung ist es, eine Helmschale für einen Sport- und Freizeithelm vorzuschlagen, der unter Verwendung nachwachsender Rohstoffe hergestellt und bei Bedarf umweltschonend recycelt werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs. Vorzugsweise Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
  • Die innovative Helmschale besteht aus einer festen, schlagresistenten, jedoch elastischen Außenschale aus Holz, Holzverbundwerkstoff oder Pflanzenfasern. Vorzugsweise ist die äußere Helmschale als sandwichartiger Verbund aus mehreren Lagen eines Holzfurniers oder dem Furnier eines baum- oder strauchartigen Grases mit ausdauerndem, verholztem oder verzweigtem Stamm, wie Bambus, ausgebildet. Die Verbindung der einzelnen Lagen der sandwichartigen Außenschale erfolgt durch Druck und Temperatur beim Umformen des zunächst plattenförmigen oder schwach dreidimensional vorgeformten Halbzeuges zu einer im Wesentlichen kugelschalenförmigen Helmschale. Vorzugsweise sind die einzelnen Lagen des sandwichartigen Halbzeuges untereinander mit einem Klebstoff, insbesondere einem thermisch reaktivierbaren, ökologisch abbaubaren Klebstoff verbunden.
  • Neben der äußeren Schale weist der Helm eine Innenschale aus Hartschaum oder einem vergleichbaren Leichtbauwerkstoff auf. Die Verbindung von Außen- und Innenschale kann form-, kraft- oder stoffschlüssig erfolgen. Um eine leichte Trennung der äußeren Helmschale von der Innenschale zu ermöglichen, werden beide Komponenten vorzugsweise punktuell durch Nietverbindungen fixiert, die der Helmschale zudem einen sportiven Charakter verleihen.
  • Die Helmschale kann als einteiliges Werkstück durch Umformung eines planen oder vorgeformten Halbzeuges unter Verwendung mehrteiliger Gesenkwerkzeuge gefertigt werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, die äußere Helmschale aus mehreren Segmenten herzustellen.
  • In einer bevorzugten Variante sind die großflächigen Segmente in den aneinander grenzenden Randzonen so ausgebildet, dass benachbarte Segmente sich schuppenförmig überlappen. Im Bereich der Überbppverbindungen können die benachbarten Segmente stoff- oder formschlüssig miteinander verbunden werden. Ein nachträgliches Auftrennen der in dieser Weise miteinander verbundenen Segmente zum Zweck des Recyclings ist mit mechanischen Mitteln oder durch lokales Erwärmen problemlos möglich.
  • Alternativ besteht die Möglichkeit, die Außenschale aus einer Vielzahl kleinerer, sich z. T. gegenseitig überlappender Segmente aus Holzfurnier und/oder dem Furnier eines baum- oder strauchartigen Grases zu fertigen. Je nach Größe, Kontur und Furnierstärke der Segmente wird die Außenschale dabei aus einer oder mehreren Lagen von Segmenten gebildet. Dabei können die einzelnen, aneinanderstoßenden oder sich schuppenartig überlappenden Segmente determiniert oder stochastisch verteilt auf dem Umfang der Außenschale verteilt vorliegen. Dadurch können auch Besäum- oder Zuschnittreste von Furnieren bei der Umformung der Außenschale mit verarbeitet werden.
  • Für Anwendungen, bei denen einzelne Bereiche der Helmschale besonders hohen Belastungen ausgesetzt sind, werden in diesen Bereichen dickwandige Helmsegmente eingesetzt. So kann bei Helmen, bei denen insbesondere der Stirnbereich mechanisch hoch belastet wird, das betreffende Segment aus einem mehrlagigen Sandwichverbund gefertigt werden. Bedarfsweise kann dieses Segment auch mit bekannten Mitteln weiter ausgesteift werden. So besteht die Möglichkeit, die nicht sichtbare Innenseite der Helmschale mit einem Fasergeflecht zu kaschieren, das beim späteren Recyceln mit mechanischen oder thermischen Mitteln leicht von der Sandwich-Außenschale abgelöst werden kann.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben und in Figurenzeichnungen illustriert:
    • Figur 1 zeigt eine Helmschale aus drei schalenförmigen Segmenten.
    • Figur 2 zeigt eine Helmschale mit einem durchgehenden Mittelteil aus faserverstärktem Kunststoff und zwei symmetrisch dazu angeordneten Seitenteilen aus Holzfurnier.
  • Figur 1 zeigt die Außenschale 1 eines Sporthelms, der insbesondere für Wintersportarten, wie Abfahrtslauf oder Snowborden, geeignet ist. Dazu weist der Helm in Augenhöhe seitliche Ausnehmungen 3 auf, die den Anschluss einer Sportbrille oder eines Visiers ermöglichen.
  • Wegen der besseren Darstellung wurde auf eine Wiedergabe der Helminnenschale sowie des Beriemungssystems verzichtet.
  • Die Außenschale 1 besteht aus fertigungstechnischen Gründen aus drei Segmenten 4, 5. Das mittlere, schalenförmige Segment 4 erstreckt sich mittig vom Stirn- bis zum Nackenbereich. Daran grenzen beidseitig symmetrische Seitenschalen 5 an, die vom Schläfen- bis zum Kinnbereich geführt sind. Die Verbindung der drei Schalensegmente untereinander erfolgt durch Nietverbindungen 6. Dadurch ist eine spätere Trennung der einzelnen Segmente voneinander und ein werkstoffgerechtes Recycling problemlos möglich. Die beiden äußeren Schalensegmente 5 weisen eine Anzahl von Durchbrüchen 7 auf, die der Luftzirkulation dienen und aus akustischen Gründen das Eindringen von Luftschall ermöglichen. Die so geschaffene, dreiteiligeHelmaußenschale wird mit einem Innenhelm aus bekannten Werkstoffen, wie einem Hartschaum verbunden. Durch die vorzugsweise form- oder kraftschlüssige Verbindung von Außen- und Innenschale können die unterschiedlichen Werkstoffe der Helmschale zu einem späteren Zeitpunkt mit einfachen Mitteln voneinander getrennt und separat recycelt werden.
  • Durch die Verwendung nachwachsender Rohstoffe, wie heimische Hölzer oder schnellwachsende Gräser und mehrjährige Pflanzen wird die Umwelt sowohl bei der Fertigung als auch beim späteren Recyceln der Helmschale in wesentlich geringerem Maße belastet. Überraschend zeigte sich, dass bei der Verwendung eines dreilagigen Holz- oder Bambusfurniers die Helmschale aufgrund ihrer federelastischen Eigenschaften bei gleichzeitiger Eigensteifigkeit bessere Gebrauchswerteigenschaften aufweist, als einige der bislang verwendeten schlagfesten Kunststoffe. Hinzu tritt, dass der Helm durch die Verwendung natürlicher, nachwachsender Rohstoffe als Konstruktionswerkstoff eine Anmutung aufweist, die den konventionellen Helmschalen nicht eigen ist. Dies führt auch dazu, dass der Besitzer eines derartigen Helmes sich mit besonderer Sorgfalt der Reinigung und Pflege des Helmes widmet und dadurch unbewusst zur Langlebigkeit des Erzeugnisses beiträgt.
  • Figur 2 zeigt einen Helm mit einer Innenschale 2 aus Hartschaum und darauf angeordnetem mittigen Schalensegment 4 aus einem glasfaserverstärktem Kunststoff. Dieses Mittelteil soll bei extremen Belastungssituationen, wie bei einem Sturz während eines Downhill-Rennens oder beim alpinen Abfahrtslauf das Eindringen spitzer oder scharfkantiger Gegenstände mit absoluter Sicherheit verhindern. Zur Verdeutlichung der Konstruktionsweise ist das sichtbare seitliche Segment losgelöst vom Innenhelm und dem mittleren Segment dargestellt.
  • Die mechanisch geringer belasteten seitlichen Segmente der äußeren Helmschale bestehen aus einem dreilagigen, selbsttragenden Verbund aus Holz und Bambusfurnier. Die jeweils sichtbaren äußeren und inneren, je 0,5 mm starken Furnierlagen bestehen aus Bambus. Die Mittellage besteht aus einem schnellwachsenden, heimischen Holz, wie Birke. Dadurch können die Fertigungskosten des dreilagigen Sandwich- Furnierverbundes reduziert werden. Aufgrund der Eigensteifigkeit der seitlichen Segmente kann in diesen Bereichen auf eine Helminnenschale verzichtet werden. Dadurch wird zum einen die Masse des Helmes reduziert. Zum anderen werden durch den Wegfall der Innenschale z. B. im Bereich der Ohren konstruktive Freiräume geschaffen, in denen Zubehörteile (Headset, Adapter für rahmenlose Brille oder ein Visier) angeordnet werden können.
  • Die gesamte, etwa 1,5 mm starke Außenschale genügt allen bekannten Belastungssituationen, wie sie im Sport- und Freizeitbereich üblicherweise auftreten.
    • Verzeichnis verwendeter Bezugszeichen
    • 1
    Außenschale
    2
    Innenschale
    3
    Ausnehmung
    4
    mittleres Segment
    5
    seitliches Segment
    6
    Nietverbindung
    7
    Durchbruch
    8
    Randzone

Claims (7)

  1. Selbsttragende Helmschale für einen Sport und Freizeithelm mit einer Außenschale (1), die überwiegend oder ausschließlich aus Holz, Holzverbundwerkstoff oder Pflanzenfasern besteht und kraft-, form- oder stoffschlüssig mit einer Innenschale(2) verbunden ist.
  2. Helmschale nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Außenschale (1) als sandwichartiger Verbund aus mehreren Lagen eines Holzfurniers und/oder dem Furnier eines baum- oder strauchartigen Grases mit ausdauerndem, verholztem oder verzweigtem Stamm, wie Bambus, ausgebildet ist.
  3. Helmschale nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Außenschale (1) aus drei oder fünf Lagen eines Holzfurniers und/oder dem Furnier eines baum- oder strauchartigen Grases mit ausdauerndem, verholztem oder verzweigtem Stamm, wie Bambus, besteht.
  4. Helmschale nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die dreilagige Außenschale (1) eine Mittellage aus einem Holzfurnier und zwei angrenzende Außenlagen aus Bambusfurnier aufweist.
  5. Helmschale nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Außenschale (1) aus mehreren großflächigen Segmenten (4), (5) besteht, die stumpf aneinander stoßen oder sich an den Randzonen (8) überlappen.
  6. Helmschale nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Außenschale (1) ein mittiges, schalenförmiges Segment (4) aus einem faserverstärkten Werkstoff aufweist, welches kraft- oder stoffschlüssig mit angrenzenden Segmenten (5) aus einem mehrlagigen, insbesondere dreilagigen, selbsttragenden Verbund aus Holz- und Bambusfurnier verbunden ist.
  7. Helmschale nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Außenschale (1) aus kleineren, sich gegenseitig überlappenden Segmenten aus Holzfurniers und/oder dem Furnier eines baum- oder strauchartigen Grases besteht.
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