Sicherheitshelm mit Kühlanlage

Abstract

 Der Sicherheitshelm mit Kühlanlage besteht aus einem Sicherheitshelm ( 10 ), der eine Helmpolsterung mit Kühlrohren enthält, an die Verbindungsleitungen ( 43,44,45 ) zu einer Kältemaschine ( 20 ) angeschlossen werden können. Von der Kältemaschine ( 20 ) wird ein hier gekühltes Kühlmedium in den Helm gepumt, wo es Wärme aufnimmt und wiederum in die Kältemaschine abführt. Die Kältemaschine kann am Fahrzeug installiert werden und von der elektrischen Anlage des Fahrzeugs oder von einer externen Energieversorgung gespeist werden.

Beschreibung

[0001] Die dargestellte Erfindung bezieht sich aufeinen Sicherheitshelm mit Kühlanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Sicherheitshelme werden getragen zum Schutz des menschlichen Kopfes gegen Stoßeinwirkungen und Schlageinwirkungen. Insbesondere dienen Sicherheitshelme der Vermeidung oder der Abmilderung von Verletzungen der Insassen und der Führer von Kraftfahrzeugen und Luftfahrzeugen infolge Von Unfällen und Stürzen. So werden zum Beispiel weltweit von Motorradfahrern eine Vielzahl herkömmlicher Helme in sehr großem Umfang genutzt. Alleine in der Bundesrepublik Deutschland beträgt die Zulassungszahl der Straßenverkehrsämter für Zweiradkraftfahrzeuge ca. 2,7 Mio. Fahrzeuge. Wie in Deutschland, ist auch in vielen anderen Staaten das Tragen von Sicherheitshelmen während des Fahrens mit Zweiradkraftfahrzeugen durch die jeweilige Gesetzgebung zwingend vorgeschrieben.

[0002] Die erste Aufgabe von Sicherheitshelmen, nämlich der Schutz des Kopfes gegen Stoßeinwirkung, wird durch Aufbau des Helmes aus Werkstoffen, die die Stoßenergie in elastische und plastische Verformung vollständig oder zum Teil umwandeln, erreicht. Diese Funktion ist nach dem Stand der Technik durch Erfüllung der einschlägigen Normen und Verordnungen bei der Herstellung und Prüfung von Sicherheitshelmen in ausreichendem Maße gewährleistet.
Werkstoffe, die Stoßenergien gut umwandeln in Verformungsarbeit, besitzen jedoch einen sehr schlechten Wärmedurchgang, so daß die vom Kopf des Helmträgers abgegebene Warme bei herkömmlichen Sicherheitshelmen nur sehr unzureichend aus dem Helm nach Außen abgeführt wird und es daher zu einem Wärmestau und zu hohen Temperaturen im Helminneren kommt. Diese schlechten wärmetechnischen Werte führen besonders bei zusätzlich vorliegenden hohen Außenlufttemperaturen zu einer starken physiologischen Belastung und teilweise sogar zu Unwohlsein des Helmträgers, infolgedessen die Konzentrationsfähigkeit und das Reaktionsvermögen des Fahrzeugführers rapide abnehmen können.

[0003] Die zweite Funktion moderner Sicherheitshelme ist deshalb, die durch den menschlichen Körper und durch äußere Sonneneinstrahlung erzeugte Wärme aus dem Helminneren abzuführen. Ein Gegenstand der bisher betriebenen Entwicklungsarbeiten zu Sicherheitshelmen war es daher, diese im Helm erzeugte Wärme vom Kopf des Helmträgers abzuführen. Dies geschieht gemäß dem bisherigen Stand der Technik nach den drei folgenden Methoden:

In konventionellen Helmen wird die über Einlaßöffnungen einströmende Luft des Fahrtwindes durch Kanäle in der Helmschale zu Auslaßöffungen geführt und somit ein Teil der im Helm entstehenden Wärme abgeführt. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist, daß mit steigender Außenlufttemperatur die Temperaturdifferenz Zwischen dem Kopf des Helmträgers und der Außenluft sehr klein wird und somit die Wärmeabfuhr vom Helminneren nach Außen bedeutungslos wird oder gar vollständig zum Erliegen kommt. Ein weiterer Nachteil der Wärmeabführ mit der Luft des Fahrtwindes ist die geringe spezifische Wärmekapazität von Luft, die zur Folge hat, daß zur effektiven Wärmeabführ große Luftvolumenströme und damit große Strömungsgeschwindigkeiten notwendig sind, so daß die Wärmeabführ mit sinkender Fahrtgeschwindigkeit schlechter wird. Mit steigender Fahrtgeschwindigkeit ist jedoch nachteilig, daß es zu erhöhten Druckverlusten in den Kühlkanälen der Helmauspolsterung mit einer Begrenzung der Luftströmungsgeschwindigkeit in den Kanälen und damit zu einer wiederum schlechten Wärmeabführ kommt. Weiter ist die Menge der einströmenden Luft von der Ausrichtung der Lufteinlaßöffnungen in Richtung des Fahrtwindes und damit von der Kopfhaltung des Fahrers abhängig. Ein wesentlicher Nachteil der Wärmeabführ mit dem Fahrtwind ist auch der durch die Gestaltung herkömmlicher Sicherheitshelmauspolsterungen bedingte Abstand der Kühlkanäle vom Kopf des Helmträgers, so daß der Wärmedurchgang durch die Dicke der Isolierschichten behindert wird.

[0004] Außerdem ist nachteilig, daß die Belüftungskanäle herkömmlicher Sicherheitshelme aus strömungstechnischen Gründen maximal etwa der Länge eines Helmumfangs entsprechen und damit zu kurz sind, um einen wirkungsvollen Wärmeaustausch zu erzielen. Nachteilig ist weiter, daß die zur Wärmeabfuhr mit dem Fahrtwind notwendigen Lufteinlaßöffnungen und Luftauslaßöffnungen eine mechanische Schwächung der Helmschale darstellen. Außerdem sind zur Einstellung der Lufteinlaßmenge bei vielen Ausführungsformen herkömmlicher Sicherheitshelme Stellschieber notwendig, die ein zusätzliches strömungstechnisches Hindernis im Luftstrom darstellen und zu einer nachteiligen Aerodynamik dieser Sicherheitshelme führen.

[0005] In jüngeren Entwicklungen wurden Sicherheitshelme mit Einsätzen von Kühlkissen in der Helmauspolsterung entwickelt, die relativ vorteilhaft bezüglich des Problems der Erzeugung einer Temperaturdifferenz von der Wärmequelle des Kopfes zu einer Wärmesenke sind, um so die Wärmeabführ in Richtung des Temperaturgefälles zu beschleunigen. Diese Kühlkissen müssen vor dem Einsatz in den Sicherheitshelm einmalig auf eine niedrige Temperatur vorgekühlt werden. Mit der Zeit nehmen die Kühlkissen Wärme auf, so daß die gewünschte Temperaturdiffernz absinkt, was sich sehr nachteilig auf die Wärmeabfuhr auswirkt. Von Nachteil ist auch, daß bei zu starker Abkühlung der Kühlkissen anfänglich ein Kältegefühl vom Helmträger empfunden wird. Ein weiterer Nachteil dieses Kühlverfahrens von Sicherheitshelmen liegt darin, daß eine Vorbereitungszeit für das Vorkühlen der Kühlkissen und für das manuelle Einsetzen der Kühlkissen in die Helmauspolsterung benötigt wird.

[0006] Im Gebrauchsmuster Nr. G9418835.1 wird ein Sicherheitshelm mit Kühlwirkung beschrieben, bei dem die Kühlluft mit einem im Helm eingebauten Halbleiterkühler konditioniert wird. Aufgrund der geringen Kälteleistung von Halbleiterkühlern ist jedoch nur ein sehr geringer Anteil der im Helm entstehenden Warme abführbar. Wie bei den Sicherheitshelmen mit Fahrtluftkühlung, ist auch bei einem herkömmlichen Sicherheitshelm mit Halbleiterkühler die geringe spezifische Wärmekapazität der Kühlluft nachteilig auf die Höhe der abführbaren Wärmemenge. Ein weiterer Nachteil dieses Sicherheitshelms mit Kühlwirkung durch einen Halbleiterkühler ist der durch die Gestaltung der Kühlluftkanäle und durch die Wärmetauschereinbauten des Halbleiterkühlers in den Luftkanälen verbunden mit den notwendigen hohen Luftströmungsgeschwindigkeiten hohe Druckverlust, der ausreichend starke Lüftergebläse erforderlich macht. Die Leistung der Gebläse ist aber wegen deren aufgrund des kleinen im Helm zur Verfügung stehenden Einbauraums geringen Größe stark begrenzt, und daher ist auch die erzielbare Wärmeabfuhr sehr klein. Weiter wirkt sich nachteilig aus, daß die Kühlluftkanäle von Sicherheitshelmen mit Halbleiterkühlern einen relativ großen Abstand zum Kopf des Helmträgers aufweisen und daher wegen der Dicke der Isolierschicht und wegen der ungünstigen Wärmeübergangszahl von Luft einen schlechten Wärmedurchgang vom Kopf des Helmträgers zur Kühlluft aufweisen. Zusätzlich wirkt sich die Integration des Halbleiterkühlers in den Sicherheitshelm nachteilig auf die mechanische Schlagfestigkeit und Stoßfestigkeit und auf die elastische Verformungsfähigkeit des Sicherheitshelmes aus. Weiter ist die relative Komplexität des in den begrenzten Raum des Sicherheitshelmes eingebauten Halbleiterkühlers für dessen kostengünstige Herstellung nachteilig.

[0007] Die zuvor geschilderten, den Stand der Technik zur Kühlung von Sicherheitshelmen umfassenden Entwicklungsarbeiten beinhalten eine Fülle von aufgeführten Nachteilen, die einer wirkungsvollen Wärmeabfuhr vom Helminneren an die Umgebung entgegenstehen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist also, einen Sicherheitshelm anzugeben, mit einer wirkungsvollen und realisierbaren Kühlung, die die im Helm entwickelte Wärme vollständig und mit konstant zu haltendem Wärmestrom aus dem Helminneren abführt und die vorteilhaft in bezug auf den Wärmedurchgang vom Kopf des Helmträgers auf das wärmeabführende Medium ist. Dabei soll die Temperatur im Helminneren einstellbar sein. Gegenüber herkömmlichen Sicherheitshelmen soll der neuartige Sicherheitshelm die physiologische Belastung des Helmträgers verringern und somit die Voraussetzungen zu einer verbesserten Konzentrationsfähigkeit des Fahrers schaffen, was damit erheblich zur Vermeidung von Unfällen durch Fehler des Fahrers beiträgt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß erreicht durch einen Sicherheitshelm mit Kühlanlage mit den Merkmalen des Anspruches 1. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind gekennzeichnet durch die Merkmale der Unteransprüche.

[0008] Die Vorteile, die sich durch diese Erfindung gegenüber herkömmlichen Sicherheitshelmen mit Kühlwirkung ergeben, werden im folgenden beschrieben:

• Der Sicherheitshelm mit Kühlanlage ermöglicht die Abfuhr der im Helminneren entstehenden Wärme an die Umgebung durch ein im Helm umlaufendes Kühlmedium, das eine höhere spezifische Wärmekapazität als die von Luft besitzt und daher vorteilhaft im Bezug auf die Höhe der abführbaren Wärmeenergie je Zeiteinheit ist und das über Verbindungsleitungen zu einer am Fahrzeug installierten Kältemaschine geführt und dort auf einstellbare Temperaturen rückgekühlt wird und somit einen konstanten Wärmestrom bewirkt. Die Installation der Kältemaschine am Fahrzeug ist vorteilhaft, weil damit der erforderliche Raum für eine ausreichend groß dimensionierte Anlage zur Verfügung steht, die unabhängig von der Außentemperatur die zur Erzielung der gewünschten Helminnentemperatur notwendige Kälteleistung erbringt.
• Der vorliegenden Erfindung entsprechend, verbessert der Sicherheitshelm mit Kühlanlage gegenüber herkömmlichen Sicherheitshelmen den Wärmedurchgang vom Kopf des Helmträgers zum Kühlmedium dadurch, daß das Kühlmedium mit höherer spezifischer Wärmekapazität als die von Luft durch mäanderförmig dicht an der inneren Oberfläche der Helmauspolsterung verlaufende Kühlkanäle geführt wird, wodurch die für den Wärmedurchgang vorteilhafte Wärmeübergangsfläche vergrößert wird und eine kleine Materialschichtdicke zwischen Wärmequelle und wärmeabführendem Kühlmedium erreicht wird.
• Außerdem kann die Höhe der je Zeiteinheit aus dem Inneren des Sicherheitshelms abzuführende Wärmemenge durch den Helmträger eingestellt werden, weil die Durchflußmenge des im Sicherheitshelm umlaufenden Kühlmediums oder die Kälteleistung der Kältemaschine oder die Durchflußmenge und die Kälteleistung verändert werden können.
• Desweiteren erlaubt der Sicherheitshelm mit Kühlanlage die Einstellung der Höhe der abzuführenden Wärmemenge unabhängig von der Fahrtgeschwindigkeit und unabhängig von der Ausrichtung des Sicherheitshelms im Fahrtwind, da für die Wärmeabfuhr kein Fahrtwind benötigt wird.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besitzt der Sicherheitshelm mit Kühlanlage gegenüber herkömmlichen Sicherheitshelmen mit Luftkühlung einen geringeren Strömungswiderstand im Fahrwind, da keine Kühllufteintrittsöffnungen und keine Kühlluftaustrittsöffnungen notwendig sind.
• Eine Krafteinleitung bzw. die Kraftverteilung in den erfindungsgemäßen Sicherheitshelm mit Kühlanlage infolge einer Schlagbelastung kann gleichmäßiger als bei herkömmlichen Sicherheitshelmen mit Luftkühlung über nahezu die gesamte Helmoberfläche erfolgen, weil nur wenige Anschlußleitungen kleiner Durchmesser die äußere Helmschale durchdringen.
• Außerdem besitzt der Sicherheitshelm mit Kühlanlage Vorteile hinsichtlich wirtschaftlicher Herstellungsverfahren, weil die Anzahl und die Größe der Durchdringungen der äußeren Helmschale wegen des Verzichts auf Luftdurchführungsöffnungen verkleinert werden können.
• Desweiteren besitzt der Sicherheitshelm mit Kühlanlage Vorteile hinsichtlich wirtschaftlicher Herstellungsverfahren der Helmauspolsterung, weil die Kühlrohre durch ihre Lage an der inneren Oberfläche der Helmauspolsterung sehr einfach eingebaut werden können.
• Für die Kühlung des Sicherheitshelms mit Kühlanlage ist, anders als bei Sicherheitshelmen mit Einsätzen von Kühlkissen, keinerlei Vorbereitungsaufwand notwendig, da die über Verbindungsleitungen zum Helm angeschlossene Kältemaschine am Fahrzeug betrieben wird.

[0009] Im folgenden wird die vorliegende Erfindung in einigen möglichen Ausführungsformen anhand der aufgeführten Abbildungen detailliert beschrieben. Hierzu sind dargestellt:

Figur 1

zeigt einen Sicherheitshelm mit Kühlanlage in perspektivischer Darstellung;

Figur 2

zeigt die Anordnung eines Sicherheitshelmes mit Kühlanlage an einem Zweiradkraftfahrzeug in der Draufsicht;

Figur 3

zeigt einen Sicherheitshelm mit Kühlanlage in einer zweiten Ausführungsform in perspektivischer Dartstellung;

Figur 4

zeigt die Anordnung des Sicherheitshelms mit Kühlanlage der zweiten Ausführungsform in der Draufsicht;

Figur 5

zeigt einen Querschnitt durch den Sicherheitshelm gemäß Figur 2;

Figur 6

zeigt die Innenansicht der Helmauspolsterung des Sicherheitshelms ohne innere Fixierschicht mit freiliegenden Kühlrohren gemäß Figur 2;

Figur 7

zeigt die Innenansicht der Helmauspolsterung des Sicherheitshelms ohne innere Fixierschicht mit freiliegenden Kühlrohren in einer anderen Ausführung gemäß Figur 4;

[0010] Ein Sicherheitshelm mit Kühlanlage gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Figur 1 als perspektivische Darstellung gezeigt. Er besteht aus dem Sicherheitshelm 10, einer Kältemaschine 20, einem Verflüssiger 30 und Verbindungsleitungen 40. In Figur 1 ist ein Zweiradkraftfahrzeug, an dem diese Anordnung angebracht wird, nicht dargestellt. Der Sicherheitshelm 10 beinhaltet in einer Helmauspolsterung vorteilhafterweise mäanderförmig verlegte Kühlrohre, die beispielsweise von Wasser als Kühlmedium durchströmt werden. Die im Sicherheitshelm entwickelte Wärme wird mit dem Kühlmedium über eine Verbindungsleitung 44 zu einem Verdampfer 21 der Kältemaschine 20 geführt. Hier wird das Wasser außerhalb des Sicherheitshelms abgekühlt und durch eine Pumpe 26 über eine Verbindungsleitung 43 erneut im Kreislauf in den Sicherheitshelm zur weiteren Wärmeabfuhr zurückgeführt.
Bei der Kältemaschine 20, die in Verbindung mit dem Verflüssiger 30 Kälte nach dem in der Kältetechnik üblicherweise als

angepasster Carnotprozess" bezeichneten Verfahren erzeugt, handelt es sich um eine einstückige Einheit, die an der Kunststoffverkleidung des Zweiradkraftfahrzeuges mit Hilfe von Halterungen 29 und 41 vorteilhaft befestigt werden kann. Die Kältemaschine 20 besteht u.a. aus dem Verdampfer 21, in dem über ein Drosselventil 25 ein Kältemittel einströmt und hier unter Druckabsenkung Verdampfungswärme aus dem vom Sicherheitshelm 10 rückfließendem Kühlmedium aufnimmt und verdampft. Vom Verdampfer 21 wird das dampfförmige Kältemittel über einen Verdichter 22 geleitet, wo es verdichtet wird und unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur durch eine Rohrleitung 32 zu dem Verflüssiger 30 geführt wird. Im Verflüssiger wird durch Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft die Temperatur des Kältemittels wiederum abgekühlt und über das Drosselventil 25 erneut im geschlossenen Kreislauf in den Verdampfer eingespeist.
In Figur 1 ist ein Motor 23 zusammen mit einer elektrischen Steuereinheit 24 vorzugsweise in kompakter Bauform direkt mit dem Verdichter 22 verschraubt. Ebenso sind der Verflüssiger 21 und die Kühlmediumpumpe 26 zusammen mit einem Pumpenmotor 27 und einer elektrischen Steuereinheit 28 aus Gründen der Verkleinerung der Kältemaschine auf dem Verdichter 22 unmittelbar aufgesetzt, so daß die Anlage auch an kleinen Zweiradkraftfahrzeugen installiert werden kann.
An die in Figur 1 dargestellte obere Halterung 41 sind drei Aufwickelspulen 46 drehbar befestigt, an deren feststehenden Achsen Anschlußrohre zum Verdampfer 21 und zur Kühlmediumpumpe 26 und eine elektrische Temperatursteuerleitung zum Drosselventil 25 angeschlossen sind. Die Aufwickelspulen 46 sind vorzugsweise mit Rückdrehfedern ausgerüstet, so daß die Verbindungsleitungen 43, 44, 45 zum Sicherheitshelm mit einer voreinstellbaren Federkraft stets straff gezogen werden. Wenn die Kältemaschine nicht benutzt wird, werden die Verbindungsleitungen 43, 44, 45 vollständig von den Aufwickelspulen 46 aufgewickelt, wodurch die Verbindungsleitungen bei Fahrten ohne Benutzung der Kältemaschine gesichert sind und sich somit nicht störend auswirken können. In Figur 1 ist auf der zur gegenüberliegenden Seite der Kältemaschine 20 der Verflüssiger 30 dargestellt, der mit Hilfe von Halterungen 31 an der Verkleidung des hier nicht dargestellten Zweiradkraftfahrzeuges vorteilhaft befestigt werden kann. Der Verflüssiger ist vorzugsweise als Wärmetauscher in schmaler Bauform ausgeführt. Eine Luftleithutze 34 kann als äußere Abdeckung des Verflüssigers ebenfalls an der Kunststoffverkleidung des Zweiradkraftfahrzeuges befestigt werden, so daß der zur Kühlung notwendige Luftstrom vorteilhaft durch den Verflüssiger geleitet werden kann.
Wie in Figur 1 gezeigt, können die Verbindungsleitungen 43, 44 mit mindestens zwei Befestigungsstreifen ausgerüstet sein, mit deren Hilfe die Verbindungsleitungen in einem günstigen Verlauf entlang des Zweiradkraftfahrzeuges und an der Bekleidung des Fahrers befestigt werden können. Die Befestigungsstreifen sind vorzugsweise so gestaltet, daß diese sich bei einem eventuellen Sturz aufgrund ihrer maximalen Abreißkraft selbsttätig vom Fahrer und vom Fahrzeug lösen.
Figur 2 zeigt die Anordnung des Sicherheitshelms mit Kühlanlage entsprechend der vorliegenden Erfindung an einem Zweiradkraftfahrzeug in der Draufsicht. Auf einer Seite des Zeiradkraftfahrzeuges befindet sich die Kältemaschine 20, die vorzugsweise als schmale Kompaktbauweise mit den Halterungen 29 und 41 an der Kunststoffverkleidung des Fahrzeuges befestigt ist. Die Verbindungsleitungen 43, 44 und 45 sind von der Kältemaschine 20 zur Rückseite des Sicherheitshelmes 10 geführt und können hier in selbsdichtende Schnellkupplungen 113, 114 eingesteckt werden. Die Aufwickelspulen 46 begünstigen die Anbringung der Verbindungsleitungen 43, 44 und 45 zwischen Sicherheitshelm und Kältemaschine dadurch, daß diese an einer gut zugänglichen Stelle oberhalb des Verdampfers 21 plaziert sind.
Auf der der Kältemaschine 20 gegenüberliegenden Fahrzeugseite sind der Verflüssiger 30 und die Luftleithutze 34 plaziert. Diese Anordnung ist vorteilhaft, da so eine platzsparende und eine aerodynamisch günstige Anordnung der gesamten Kühlanlage ermöglicht wird. Sowohl der Verflüssiger 30 als auch die Luftleithutze 34 können mit Hilfe der Halterungen 31 an der Fahrzeugverkleidung befestigt werden. Die Rohrleitungen 32, 33 werden vom Verflüssiger vorzugsweise unterhalb des Fahrzeugchassis zum Verdichter 22 und zum Drosselventil 25 auf die gegenüberleigende Fahrzeugseite verlegt. Mit Hilfe eines Temperaturwählschalters 50, der in der Instrumententafel des Fahrzeugs eingebaut werden kann, können der Antriebsmotor 23 des Verdichters 22 und der Antriebsmotor 27 der Kühlmediumpumpe 26 eingeschaltet werden und außerdem eine gewünschte Innentemperatur im Sicherheitshelm eingestellt werden. Die Einregelung dieser eingestellten Temperatur im Inneren des Sicherheitshelmes erfolgt vorzugsweise durch Steuerung der Durchflussmenge durch das automatisch geregelte Drosselventil 25 und durch Steuerung der Durchflussmenge des Kühlwassers in den Sicherheitshelm der Kühlmediumpumpe 26.

[0011] Eine weitere Ausführungsform des Sicherheitshelmes mit Kühlanlage entsprechend der vorliegenden Erfindung ist in Figur 3 als perspektivische Darstellung gezeigt. Nicht dargestellt ist hier das Zweiradkraftfahrzeug, an welchem die Anlage angebracht werden kann. Die Kältemaschine 20' ist ebenso wie der Verflüssiger 30 um einen je nach Fahrzeugtyp unterschiedlichen Winkel gegenüber der Vertikalen neigbar, um so vorteilhafterweise die Befestigung dieser beiden einstückigen Baueinheiten am Rohrrahmen des Fahrzeugchassis zu ermöglichen. Die Befestigung des Verflüssigers 30 kann vorzugsweise mit Rohrschellen 31' erfolgen, während die Befestigung der Kältemaschine 20' mit Hilfe von Rohrschellen 29' erfolgen kann. Die Aufwickelspulen 46' sind hier vorzugsweise auf der vom Fahrzeug abgewandten Seitenplatte eines Verdampfers 21' drehbar angeordnet, so daß eine räumlich günstige Plazierung zum automatischen Aufwickeln der Verbindungsleitungen 43, 44 erreicht wird. Das Auf- wickeln dieser Verbindungsleitungen erfolgt mit Hilfe von in den Aufwickelspulen 46' eingebauten Rückwickelfedern. Zweiradkraftfahrzeuge, an denen die in Figur 3 gezeigte Anordnung befestigt werden kann, besitzen in der Regel keine den Fahrzeugmotor umgebende Kunststoffverkleidung. Daher sind bei der hier gezeigten Ausführungsform die Rohrleitungen 32', 33' zur besseren Wärmeisolation gegen die Wärmeabstahlung des Fahrzeugmotors vorzugsweise durch Wärmeschutzumhüllungen 35, 36 umgeben. Der in dieser zweiten Ausführungsform dargestellte Sicherheitshelm 10' besitzt kein Vollvisier. Der Anschluss der Verbindungsleitungen 43, 44 an die in der Helmauspolsterung verlaufenden Kühlrohre erfolgt mit Hilfe der selbstdichtenden Schnellkupplungen 113, 114.
In Figur 4 ist die Anordnung dieser zweiten Ausführungsform des Sicherheitshelms mit Kühlanlage am Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung in der Draufsicht dargestellt. Auf einer Seite des Zweiradkraftfahrzeuges ist die Kältemaschine 20' mittels der Rohrschellen 29' am Rohrrahmenchassis befestigt, während der Verflüssiger 30 auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite mittels der Rohrschellen 31' angebracht ist. Zur Abschirmumg der abgestahlten Wärmestrahlung können in Richtung auf den Fahrzeugmotor vorzugsweise eine Wärmeabschirmplatte 37 vor dem Verflüssiger 30 und eine Wärmeabschirmplatte 47 vor der Kältemaschine installiert werden. Die Einstellung der gewünschten Innentemperatur im Sicherheitshelm 10' erfolgt bei dieser zweiten Ausführungsform des Sicherheitshelmes entsprechend der vorliegenden Erfindung durch Veränderung der Durchflussmenge des Kühlmediums durch die Kühlmediumpumpe 26 mittels eines vorzugsweise in der Instrumententafel des Fahrzeuges eingebauten Stufenschalters 50'.

[0012] Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch den Sicherheitshelm gemäß Figur 2 entsprechend der vorliegenden Erfindung. In einer äußeren Helmschale 111 des Sicherheitshelmes 10 ist eine Helmauspolsterung 118 eingesetzt, in die ein von der Eintrittsöffnung bis zur Austrittsöffnung durchlaufender Kühlkanal 126 so integriert ist, daß der Kanal in Richtung der Helminnenseite der Helmauspolsterung offen ist. In dem Kühlkanal 126 ist erfindungsgemäß mindestens ein Kühlrohr eingelegt, das von dem Kühlmedium Wasser durchströmt wird. Ein Vorteil der hier dargestellten Ausführungsform ist, daß mindestens zwei Kühlrohre 122, 123 im Kühlkanal 126 eingelegt sind, so daß die beiden Helmhälften gleich stark gekühlt werden. Der Kühlkanal 126 ist mit den Kühlrohren 122, 123 nahe an der inneren Helmoberfläche plaziert, was sehr vorteilhaft für einen höchstmöglichen Wärmeübergang vom Kopf des Helmträgers auf das zum Wärmeabtransport dienende Kühlmedium ist. Die Verwendung von Wasser als Kühlmedium ist von Vorteil, weil Wasser eine große spezifische Wärmekapazität im Verhältnis zu der spezifischen Wärmekapazität von Luft besitzt. Deshalb kann eine ausreichend große Wärmemenge zur Erzielung eines stationären Wärmestroms vom Kopf des Helmträgers zum Kühlmedium bei einer einstellbaren konstanten Helminnentemperatur aus dem Helminneren abgeführt werden. Eine weitere vorteilhafte Lösung ist, daß die Windungen der Kühlrohre 122, 123 im Helmbereich der Schläfen des Helmträgers, an denen die Wärmeabfuhr aus physiologischen Gründen am größten sein muß, dichter verlegt sind. Von Vorteil ist auch ein zur Messung der Helminnentemperatur installierter Temperaturfühler 117, der vorzugsweise zwischen den Kühlkanalwindungen mit dem geringsten Abstand plaziert ist. Mit der an dieser Stelle gemessenen kleinsten Helminnentemperatur kann die Kühlleistung des Sicherheitshelms mit Kühlanlage automatisch nach einem wählbaren Temperaturwert geregelt werden. Eine andere vorteilhafte Lösung ist eine Fixierschicht 120, die eine sehr geringe Dicke besitzt und daher den Wärmedurchgang vom Kopf des Helmträgers auf das in den Kühlrohren 122, 123 durchlaufende Kühlmedium nur geringfügig behindern kann. Die Fixierschicht 120 dient der Fixierung der Kühlrohre 122, 123 im Kühlkanal 126 und ist vorzugsweise so gestaltet, daß sie zu Reparatur- und Wartungsarbeiten an den Kühlrohren leicht entfernt und wieder eingesetzt werden kann. Weiter sind die Kühlrohre 122, 123 vorzugsweise so in den Kühlkanal eingelegt, daß sie im Reparaturfall nach Entfernung der Fixierschicht 120 ebenfalls leicht herausgenommen und ausgewechselt werden können.
In der in Figur 6 gezeigten Innenansicht des Sicherheitshelmes 10 mit Kühlanlage gemäß Figur 2 ist im Zustand der nicht eingebauten Fixierschicht 120 der Verlauf der Kühlrohre 122, 123 gezeigt. Das Kühlmedium Wasser strömt über die Verbindungsleitung 43 von der Kühlanlage, die hier nicht dargestellt ist, in den Sicherheitshelm ein und wird durch ein Verteilerstück 124 in die mäanderförmig verlegten Kühlrohre 122, 123 geleitet. Eine vorteilhafte Lösung ist, daß das Kühlmedium, welches sich während des Durchlaufs durch den Helm durch Wärmeaufnahme allmählich erwärmt, durch den Verlauf der Kühlrohre 122, 123 zu Beginn bei noch niedriger Wassertemperatur zuerst an die seitlichen Bereiche des Helminnenraumes geführt wird, wo der abzuführende Wärmestrom am größten ist. Erst danach erreicht das Kühlmedium mit einer bereits angestiegenen Temperatur den mittleren oberen Heimbereich, wo die abzuführende Wärmemenge kleiner ist. Über ein weiteres Verteilerstück 125 werden die beiden Kühlrohre 122, 123 wieder zusammengeführt und an die Verbindungsleitung 44 geleitet, die das Kühlmedium zur Rückkühlung an die Kühlanlage zurückführt. Ebenso wie die Kühlrohre sind auch die Verteilerstücke 124, 125 vorzugsweise so in die Helmauspolsterung 118 eingesetzt, daß diese im Reparatur- und Wartungsfalle leicht ausgewechselt werden können. An der Helmvorderseite ist ein Helmvisier 119 dargestellt. An der Rückseite des Sicherheitshelms sind die selbstdichtenden Schnellkupplungen 113,114 gezeigt, die eine weitere vorteilhafte Lösung hinsichtlich eines leichten Aufsteckens und Abziehens der Verbindungsleitungen 43, 44 darstellen. Die Verbindungsleitungen sind vorzugsweise von einer Isolierschicht 47 umgeben, die einen Anstieg der Temperatur des Kühlmediums auf dem Weg von der Kühlanlage zum Sicherheitshelm und zurück verhindern kann. Eine andere vorteilhafte Lösung ist, daß die Verbindungsleitungen 43, 44 mit selbsttätigen Abreißstücken 127, 128 ausgerüstet sind, die sicherstellen, daß die Verbindungsleitungen im Falle eines Sturzes bei Erreichen einer voreingestellten Abreißkraft vom Sicherheitshelm abreißen. Ebenso reißt die Verbindungsleitung 45 des Temperaturfühlers 117 bei Erreichen einer Mindestabreißkraft von einem Stecker 116 ab.

[0013] In Figur 7 ist die Innenansicht der zweiten Ausführungsform eines Sicherheitshelmes mit Kühlanlage gemäß Figur 4 gezeigt. Die Kühlanlage ist hier nicht dargestellt und die zur Halterung der Kühlrohre 122', 123' dienende innere Fixierschicht ist in Figur 7 nicht eingebaut. Der Sicherheitshelm 10' dieser zweiten Ausführungsform besitzt kein Vollvisier. Die Kühlrohre 122',123' verlaufen vom Verteilerstück 124 in jeweils eine Helmhälfte und sind vorzugsweise beginnend am Seitenbereich einer Helmauspolsterung 118' mäanderförmig verlegt bis die Kühlrohre im Verteilerstück 125 wiederum zusammengeführt werden. An die in einer äußeren Helmschale 111' eingebauten Schnellkupplungen 113 und 114 können die Verbindungsleitungen 43 und 44 zur Kühlanlage vorzugsweise mit integrierten Abreißstücken 127 und 128 angeschlossen werden. Weiter sind die Verbindungsleitungen 43 und 44 vorzugsweise mit einer Isolierschicht 47 ausgerüstet. Die zweite Ausführungsform eines Sicherheitshelmes mit Kühlanlage besitzt keinen Temperaturfühler zur automatischen Einregelung der Heiminnentemperatur. Statt dessen kann hier alternativ zur ersten Ausführungsform die Temperatur im Helminneren durch Veränderung der Durchflussmenge des Kühlmediums über einen Stufenschalter gewählt werden.

[0014] Der Sicherheitshelm 10, 10', die Kältemaschine 20, 20' und der Verflüssiger 30, 30' werden im Herstellerwerk jeweils als einstückige Einheit hergestellt und können als Bausatz zusammen mit den zuvor beschriebenen Verbindungsleitungen, Halterungen und Steuerleitungen am Kraftfahrzeug installiert werden. Die vorliegende Erfindung kann an allen Kraftfahrzeugen, bei deren Betrieb Sicherheitshelme benötigt werden, angewandt werden.
Es ist offensichtlich, daß es verschiedene Möglichkeiten der Ausführungsformen und der Gestaltungen dieser Erfindung gibt und daß diese nicht begrenzt sind auf die zuvor dargestellten bespielhaften Ausführungen, aber daß diese lediglich Variationen der in den unten aufgeführten Ansprüchen beschriebenen technischen Lösungen darstellen. Zum Beispeil ist der Typ des verwendeten Kältemittels, das in der Kältemaschine umläuft, nicht sehr entscheidend im Verhältnis zu den grundsätzlichen Vorteilen des beschriebenen Kühlverfahrens dieser Erfindung, obwohl man durch Auswahl eines günstigen Kältemittels gewisse Vorteile in bezug aufeine bestmögliche Auslegung der Anlage erzielen kann. Im allgemeinen soll die kältetechnische Auslegung so gewählt werden, daß ein den Anforderungen entsprechender Kühleffekt auftritt.
Ebenso ist naheliegend, daß das im Sicherheitshelm umlaufende Kühlmedium nicht notwendigerweise Wasser sein muß, wie in den zuvor aufgeführten Ausführungsformen dargestellt. Wie in den Ansprüchen beschrieben, ist es vielmehr vorteilhaft, ein pumpfähiges Kühlmedium zu verwenden mit einer gegenüber dem bei bisherigen Sicherheitshelmen verwendeten Kühlmedium Luft höheren spezifischen Warmekapazität. Weiter ist offensichtlich, daß die Anzahl, die Anordnung und die Größe der in der Helmauspolsterung eingebauten Kühlrohre gegenüber den zuvor beschriebenen Ausführungsformen verändert werden können und daß dadurch gewisse Vorteile bezüglich der Höhe der Wärmeabfuhr erreichbar sind. Diese zusätzlichen Vorteile sind jedoch Einzelheiten der technischen Ausführung und sind nicht entscheidend im Verhältnis zu den grundsätzlichen Vorteilen der dargestellten Erfindung und sind im Umfang der Ansprüche enthalten.
Es ist weiter einleuchtend, daß die Größe und die Bauart der Kühlmittelpumpe, des Verdichters, des Verflüssigers, des Drosselventils und der elektrischen Antriebsmotoren der geforderten Anlagenleistung angepaßt werden können und daß diese Variationen keine grundsätzlichen Änderungen gegenüber der in den Ansprüchen beschriebenen Erfindung darstellen.
Weiter ist naheliegend, daß die Art der verwendeten Antriebsenergie für den Verdichter und für die Kühlmittelpumpe keinen prinzipiellen Einfluß auf den in den Ansprüchen dargestellten Sicherheitshelm mit Kühlanlage hat.
Außerdem ist offensichtlich, daß die Gestaltung der Halterungen der Kühlanlage und die Gestaltung der Verbindungsleitungen und deren Befestigungen dem jeweiligen Kraftfahrzeugtyp angepaßt werden können und daß diese Anpassungen der Gestaltung keinen grundsätzlichen Vorteil gegenüber der in den Ansprüchen beschriebenen Erfindung darstellen.
Weiter ist offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung bei einer Vielzahl von Arten von Sicherheitshelmen angewandt werden kann.

Ansprüche

1. Sicherheitshelm mit Kühlvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß ein pumpfähiges Kühlmedium mit einer größeren spezifischen Wärmekapazität als die von Luft durch mindestens ein dicht an der inneren Helmauspolsterung (118,118') verlegtes Kühlrohr (122,123,122',123') umgepumpt wird, so daß die im Helminneren entstehende Wärme mit dem Kühlmedium abgeführt wird

2. Sicherheitshelm mit Kühlanlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemaschine (20,20') zusammen mit der Helmverbindungseinheit (40,40') und der Verflüssiger (30) zusammen mit den Halterungen (31,31') und der Luftleithutze (34) jeweils als einstückige Baueinheit vorgefertigt sind.

3. Sicherheitshelm mit Kühlanlage nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemaschine (20,20') und der Verflüssiger (30) von flacher Bauform sind, verglichen mit ihrer Höhe.

4. Sicherheitshelm mit Kühlanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Rohrleitungen (32,33,32',33') zwischen Verflüssiger (30) und Kältemaschine (20,20') installiert sind, mindestens eine als Vorlaufleitung und mindestens eine als Rücklaufleitung, die durch Wärmeschutzumhüllungen (35,36) gegen die Wärmeabstrahlung des Fahrzeugmotors abgeschirmt sind.

5. Sicherheitshelm mit Kühlanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verflüssiger (30) und Fahrzeugmotor eine Wärmeabschirmplatte (37) und zwischen Kältemaschine (20') und Fahrzeugmotor eine Wärmeabschirmplatte (47) zur Abschirmung der Wärmeabstrahlung des Fahrzeugmotors eingebaut sind.

6. Sicherheitshelm mit Kühlanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Verflüssiger (30,30') zusammen mit der Luftleithutze (34) und den Halterungen (31,31') an der der Kältemaschine (20,20') gegenüberliegenden Fahrzeugseite installiert sind.

7. Sicherheitshelm mit Kühlanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft mit einer Luftleithutze (34) durch den Verflüssiger (30) geleitet wird.

8. Sicherheitshelm mit Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (43,44) und/oder die Temperatursteuerleitung (45) an den feststehenden Achsen mindestens zweier an der Kältemaschine (20,20') drehbar gelagerter Aufwickelspulen (46,46') angeschlossen sind und die Aufwickelspulen mit Rückwickelspulen ausgerüstet sind, durch deren Rückzugkraft die Verbiundungsleitungen (43,44) und die Temperatursteuerleitung (45) stets straff gezogen sind.

9. Sicherheitshelm mit Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (43,44) mit einer zusätzlichen Wärmeisolationsschicht (47) versehen sind.

10. Sicherheitshelm mit Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (43,44) und die Temperatursteuerleitung (45) mit mindestens einem Befestigungsstreifen (42) ausgerüstet sind, mit dessen Hilfe die Verbindungsleitungen (43,44) und die Temperatursteuerleitung (45) am Fahrzeug und/oder an der Bekleidung der Helmträgers in einem günstigen Verlauf befestigbar sind.

11. Sicherheitshelm mit Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (43,44) mit selbstdichtenden Schnellsteckkupplungen (113,114) an den Kühlrohren (122,123,122',123') und die Temperatursteuerleitung (45) mit einem elektrischen Kontaktstecker (116) am Sicherheitshelm (10,10) angeschlossen sind.

12. Sicherheitshelm mit Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (43,44) mit seibstätigen Abreißstükken (127,128) ausgerüstet sind, die bei Erreichen einer Mindestzugkraft aus Sicherheitsgründen abreißen.

13. Sicherheitshelm mit Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der je Zeiteinheit aus dem Inneren des Sicherheitshelmes abzuführende Wärmemenge durch Veränderung der Durchflussmenge der Pumpe (26) und/oder durch Veränderung der Kälteleistung der Kältemaschine (20,20') mit Hilfe eines Schalters (50,50') einstellbar ist, der am Lenker oder in der Instrumententafel des Kraftfahrzeuges installiert ist.

14. Sicherheitshelm mit Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Helminnentemperatur durch Vergleich des Temperaturmeßwertes eines in der Helmauspolsterung (118) eingebauten Temperaturfühlers (117) mit der an einem Schalter (50) wählbaren Temperatur automatisch so regelbar ist, daß eine konstante Helminnentemperatur erreicht wird.

15. Sicherheitshelm mit Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (122,122',123,123') dicht an der inneren Oberfläche der Helmauspolsterung (118,118') mäanderförmig verlegt sind, und daß die Isolierschicht zwischen dem Kopf des Helmträgers und dem wärmeabführenden Kühlmedium eine kleine Dicke besitzt.

16. Sicherheitshelm mit Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 15 dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (122,122',123,123') in Durchlaufrichtung des Kühlmediums gesehen, zuerst den Heimbereich der Schläfen des Helmträgers erreichen und in diesem Bereich dichter verlegt sind.

17. Sicherheitshelm mit Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 15 oder 16 dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (122,122',123,123'), die Verteilerstücke (124,125) und der Temperaturfühler (117) nur durch eine dünne, herausnehmbare Fixierschicht (120) in dem Kühlkanal (126) festgehalten sind.

Zeichnung