[0001] Es dreht sich um Motorrad- und ähnliche Schutzhelme mit, - auch benutzervariablem
oder klimatisierendem - , Gaspolster und kinnuntergreifendem, beweglichem Kinnschutz-Bügel.
§ 1 MOTORSPORTHELM MIT BENUTZERVARIABLEM LUFTPOLSTER NACH PATENTANSPRUCH NR.3; EINE
GEWERBLICHE ANWENDUNG
§ 1.1 KURZBESCHREIBUNG
[0002] Der hierin beschriebene Helm mit einstellbarem Luftpolster unterscheidet sich vom
derzeitigen Helm durch ein zusätzliches, einfaches, pneumatisches System, das Schutzhelme,
insbesondere jede Art von Motorradhelmen, verbessert, sowohl in puncto Sicherheit,
vor allem aber hinsichtlich des Tragekomforts.
[0003] Bild 1 zeigt den nicht maßstabsgetreuen Längsschnitt des luftgepolsterten Helmes;
Textilgewebe (4) und Luftpolstersack (3) sind im Verhältnis zur Dicke der restlichen
Helm-Teile vergrößert gezeichnet.
[0004] Bild 2 erläutert den Aufbau der Pneumatik mit Pumpe (5), Luftsack (3), Sperr-Ventil
(7) und Regulier-Ablaß-Ventil (6).
[0005] Zum System gehören ein Luftsack (3), der sich unter der Textilinnenlage (4) des Helmes
befindet sowie eine manuelle Luftpumpe (5) und ein ebenfalls handbetätigtes Entlüftungsventil
(6); die letzten beiden sind im Kinn bereich untergebracht. Die einzelnen pneumatischen
Bauteile sind durch Schlauchleitungen miteinander verbunden. Aufgesetzt wird der
Helm im entlüfteten Zustand, dann kann mittels Luftpumpe per Daumendruck der Luftsack
aufgeblasen werden, bis sich im Sack (3) zwischen Kopf und Helm ein bequemes Luftpolster
bildet. Vor dem Abnehmen wird das Entlüftungs-Ventil (6) geschaltet und so der Luftsack
(3) bis auf Normalluftdruck entleert. Ansonsten entspricht der Helm dem Stand der
Technik: d.i. eine feste Kunststoffaußenschale (1) und darin eingebettet das Stoßdämpfmaterial
(2).
§ 1.2 VORTEILE
[0006] Die Vorteile der Erfindung bestehen im höheren Komfort
- wg. größerer Auflagefläche zwischen Helm und Kopf, dadurch geringerer Druck auf
einzelne Kopf-Partien (Schläfen, Ohren);
- durch leichteres Aufsetzen und Abnehmen des entlüfteten Helms, besonders für Brillenträger;
und größerer Sicherheit
- wg. geringerer Gefahr des gewaltsamen Motorradhelm-Abziehens im Falle eines Sturzes
durch die Aufprallkraft (9): erstens, wegen besserer Passung Helm/Kopf; zweitens,
weil die Ausdehnung (8) des Luftpolstersacks einem Herunterschieben des Helms entgegen
wirkt;
- da ein entlüfteter Luftpolster-Helm in den Innenmaßen größer ausfällt und so einem
Verletzten leichter abgenommen werden kann;
- bedingt durch gleichmäßigere Kraftverteilung am Kopf, bei Sturz, durch größere Kontaktfläche
Helm / Kopf.
[0007] Bild 3 zeigt das Verhalten des Luftpolstersacks (3) bei Krafteinwirkung (9) im Vorderkopf-Bereich
und Pumpe (5).
[0008] Ob der Komfortgewinn oder das Plus an Sicherheit höher einzuschätzen ist, hängt wesentlich
von der Auslegung des Luftsacks ab; je geringer Volumen und Druck im Luftsack sind,
desto mehr tritt der Sicherheitsvorteil in den Hintergrund.
§ 1.3 NÄHERE BETRACHTUNGEN
§ 1.3.1 Volumen und Druck im System
[0009] Bei einem max. Helmgewicht von 2 [kg] und einer Auflagefläche von ca. 200 [cm^2]
errechnet man einen Überdruck von 1000 [Pa] (0,01 [bar]), der nötig ist den Helm vom
Kopf anzuheben; wird der Fahrtwind, der auf die entsprechend kleinere Stirnfläche
wirkt, und die Kraft zur elastischen Dehnung des Luftsackes mitberücksichtigt, erhält
man einen Druck von ca. 1,15 * 10^5 +- 10^4 [Pa] (1,15 +- 0,1 [bar]), der im Luftsack
herrschen sollte.
[0010] Die Helminnenfläche beträgt ca. 600 [cm^2]. Unterscheidet man zwischen günstigen
Zonen, wo der Helm großflächig aufliegt (Kopfoberseite, Hinterkopf, Stirn) und Problembereichen,
bei denen der herkömmliche Helm nur geringe Auflageflächen aufweist (Ohren, Schläfen,
Nacken), so kommt man auf ca. 400 [cm^2] günstige und ca. 200 [cm^2] problematische
Zonen.
Werden die schwierigen Kopfpartien mit 6 [mm] Luftschicht umpolstert und die einfacheren
mit 2 [mm], ergibt sich für das Gesamtluftvolumen im Sack rund 200 [cm^3]. Dieser
Wert kann selbstverständlich entsprechend der Bauart des Helms und der Kopfform schwanken;
als oberer Richtwert für die konstruktive Auslegung der einzelnen System-Bauteile
mag er so hingehen.
Tatsächlich reicht ein Luftpolster mit einer durch schnittlichen Dicke von einem
Millimeter schon aus, um die Auflagefläche des Helms am Kopf um ein Mehrfaches zu
vergrößern und so den Druck auf besonders belastete Kopfbereiche merklich zu verringern.
Die Druckschwankungen im Sack, bedingt durch auftretende Temperaturunterschiede ,
bei 30 [Grad C] immerhin ca. 10 [%], werden, soweit sie nicht schon von allein durch
entsprechende Volumenänderungen des Luftsacks kompensiert wurden, durch Pumpen bzw.
Entlüften von Hand ausgeglichen.
§ 1.3.2 Die Pumpe
[0011] Sie besteht im einfachsten Fall aus einem Gummikörper (5) mit einem Anschluß zum
Luftsack (3). Durch Zusammendrücken des Gummiballs (5) mit den Daumen strömt Luft
über ein Ventil (7) in den Sack (3). Der zusammengepreßte Gummikörper wird über ein
weiteres Ventil (in Bild 2 nicht eingezeichnet, da zur Pumpe gehörig), das durch den
nun herrschenden Unterdruck im Gummiball öffnet, für den nächsten Pumpvorgang wieder
belüftet; man denke sich eine verkleinerte Luftmatratzen-Pumpe.
[0012] Die Größe und damit die Leistungsfähigkeit der Pumpe sind durch das Raumangebot im
Kinnschutz des Helmes begrenzt; 40 [cm^3] Fördervolumen pro Pumpintervall sind jedoch
durchaus zu verwirklichen, sodaß das Aufpumpen nur wenige Sekunden in Anspruch nimmt.
§ 1.3.3 Der Luftsack
[0013] Er (3) kann aus einem Stück oder aus mehreren Einzelteilen, die durch Schlauchleitungen
verbunden sind, bestehen. Bei entsprechender Ausführung im Kinnbereich, - der Sack
(3) untergreift teilweise die Kinnlade -, kann auf einen üblichen Kinnriemen verzichtet
werden. Außer Luftdichtigkeit und genügend Dauer-Elastizität werden an das Material
des Luftsacks kaum Anforderungen gestellt, da die mechanischen Belastungen gering
ausfallen. Allerdings hängt viel vom Elastizitäts-Modul des verwendeten Werkstoffs
ab (Gummi, Kautschuk) : verformt er sich gar zu leicht, kann kein Druck aufgebaut
werden, stattdessen quillt der Sack unter dem Helm hervor; ist der Luftsack zu schwer
elastisch verformbar, erzielt man gegenüber dem Normal-Helm kaum Komfortvorteile,
da sich dann, trotz hohem Druck, der Luftsack nicht genügend der Kopfkontur anpasst.
Gegen Abrieb ist der Sack zum Kopf hin mit einem Textilgewebe geschützt (4).
Bereiche des Kopfes unter deren Haut größere Adern liegen (Teile der Schläfen, vor
und unterhalb der Ohren, Teile des Nackens) dürfen entweder vom Luftsack nicht überdeckt
werden, - aus medizinischen Erwägungen -, oder besser: der Sack wird so gestaltet,
daß er an diesen Stellen eine hinreichende Mulde aufweist.
[0014] Bild 4 zeigt schraffiert die Stellen am Kopf, die luftgepolstert sind (10).
§ 1.3.4 Die Ventile
[0015] Das Ventil (7) zwischen Luftsack (3) und Pumpe (5) öffnet durch Druckbeaufschlagung
von der Pumpe her; um den Druck im Sack genügend fein dosieren zu können, muß das
Ventil schon bei geringem Überdruck sicher schalten (bei ca. 10^3 [Pa] Druckdifferenz
zwischen Ventil-Ein- und Ausgang). In Richtung Pumpe ist das Ventil (7) natürlich
nicht durchlässig.
[0016] Ein weiteres Ventil (6) dient der vollständigen Entlüft ung des Luftsacks, - zum
Helmabnehmen -, wie auch der teilweisen Entlüftung, - zur Druckfeineinstellung. Da
für letzteres kleine Drücke regelbar sein müssen, andererseits das vollständige Entlüften
bis auf Normalluftdruck möglichst rasch ablaufen soll, wird das Ventil mindestens
zweistufig ausgelegt (z.B. als Taster: Taste mit leichtem Fingerdruck angetippt ->
Feineinstellung; Taste mit stärkerem Fingerdruck betätigt -> Totalentlüftung).
[0017] Um ein unsinniges, übermäßiges Aufpumpen, und damit eventuelle Schäden des Systems
auszuschließen, kann ein gesondertes Überdruck-Sicherheitsventil eingebaut werden,
zwischen Ventil (6) und (7), das bei einem zulässigen Maximaldruck von ca. 1,2 * 10^5
+- 10^4 [Pa] selbsttätig öffnet, oder, um mit möglichst wenig Bauteilen auszukommen,
gestaltet man das schon vorhandene Luftablaß - Ventil (6) so, daß es die Sicherheitsfunktion
bez. zu hohen Drucks, mitzuübernehmen in der Lage ist.
[0018] Das Belüftungsventil für den Pumpkörper entspricht in der Auslegung in etwa Ventil
(7), es säße im Bauschema noch vor der Pumpe und öffnet durch die Druckdifferenz,
Normalluftdruck-Unterdruck Pumpkörper, nur in Richtung Pumpe.
§ 2 MOTORSPORTHELM MIT BENUTZERVARIABLEM LUFTPOLSTER UND SCHWENKBAREN, UNTERGREIFENDEN,
KINNSCHUTZBÜGELN NACH PATENTANSPRUCH NR.5; NOCH EINE GEWERBLICHE ANWENDUNG
§ 2.1 KURZBESCHREIBUNG
[0019] Ein im Helm eingebauter Luftsack (3), - er bildet mit einer Textilschicht (4) die
Trennfläche Helm / Kopf und dient dem Komfort und der Sicherheit -, wird durch eine
Pumpe aufgeblasen, bis sich die Helminnenkontur bequem dem Kopf anpasst.
Nach dem Helmaufsetzen wird durch zueinanderhinschwenken zweier seitlich wegklappbarer
Kinnbügel (12) (13) je eine Pumpe im rechten und linken Kinnbügel betätigt, da die
beiden Pump-Kolben (19) an den gegenüberliegenden Enden einer gemeinsamen, biegsamen
Schubstange (15) sitzen.
[0020] Bild 5 zeigt die Kinnschutzbügel-Hälften (12) (13), wie sie drehbar an den beiden
Scharnieren (11) (14) gelagert sind, den Unterkiefer von unten her umschließen und
damit einen Kinnriemen ersetzen. Auch der kinnuntergreifende Teil kann durch den
Luftpolstersack gebildet werden.
§ 2.2 NÄHERE BESCHREIBUNG
[0021] Der herkömmlich einteilige Kinnschutzbügel eines Motorrad-Vollvisierhelms wird symmetrisch
in eine rechte und linke Hälfte geteilt und jede Hälfte (12 (13)) mittels Scharnier
(11) (14) seitlich schwenkbar am Helm befestigt. Zum Helmauf- und absetzen werden
die beiden Bügelhälften seitlich weggeklappt; nach dem Aufsetzen werden sie zueinander
hin geschwenkt und dort verriegelt.
[0022] Bild 7 zeigt einen Längsschnitt durch die Seitenflanke des rechten Kinnbügels (13)
mit Pumpe, ohne Kinnunterfassung.
[0023] Entlang der Kinnschutzflanken ist an der Innenseite je ein Kunststoffhohlkörper (18)
verlegt, dessen Ende zum Helm hin über einen Gewindestopfen (21) in die Schlauchleitung
(22) zum Luftpolstersack mündet. Von der anderen Stirnseite des Hohlkörpers her, wird
durch das Zusammen klappen der beiden Kinnschutzbügel, je ein Kolben (19), im Hohlkörper,
in Richtung Helm bewegt, wodurch Luft aus dem Hohlkörper in den Luftsack (3) gelangt.
Da der Kolben eine leichte Kurvenbahn beschreibt, darf das Kolbenhemd nur eine kleine
Anlegefläche besitzen, außerdem muß der Kolben eine Kipp-Spiel zur Schubstangen- (15)
- längsachse aufweisen. Die Pump-Kolben sitzen jeweils an einem Ende nur eines gemeinsamen
Pleuels (15), sodaß die Kolben beim Zusammenklappen der beiden Kinnschutzhälften
eine Relativ-Bewegung zum sie umgebenden Hohlkörper erfahren. Das Pleuel besteht
aus einem genügend knickfesten Glasfaser / Kunststoff-Stab.
In dieser einfachen Variante wird der Luftsack nur durch Schließen bzw. Öffnen der
Kinnbügel aufgepumpt bzw. entlüftet. Die individuelle Einstellung des gepumpten Luftvolumens
kann über eine Längenänderung des Glasfiber-Pleuels geschehen. Bei der Ausführung
ohne Ventile werden zur Verminderung der Leckrate des Systems, die beiden vorderen
Stopfen (17) der Pumpkörper, bei geschlossenen Kinnbügeln, durch eine Weichdichtung
(16) an ihrer gemeinsamen Stoßfläche nach außen abgedichtet.
Die Entlüftung des Pumphohlkörpers beim Öffnen des Helms geschieht über die Schubstangen-Bohrung
des vorderen Gewindestopfens (17), die bei entriegelten Kinnbügeln nicht mehr abgedichtet
ist.
Die Pumpkörper liegen eingebettet zwischen Helmaußenschale (1) und der Unterkieferinnenpolsterung
(20); sie können im Querschnitt kreisförmig sein; zur Erzielung besserer Raumnutzung,
und damit höherer Pumpvolumina, empfiehlt sich jedoch ein längliches Rechteck-Profil.
[0024] Es können zusätzlich ein Druckfeineinstellungs-Ventil (6) und ein Ein-Wege-Sperr-Ventil
(7) zwischen Pumpe und Luftpolstersack verbaut werden.
[0025] Bild 2 erklärt das Bauschema mit Regulier-Ventil (6) und Sperr-Ventil (7).
§ 3 MOTORRADHELM MIT KLIMATISIERENDEM STAUDRUCKLUFTPOLSTER NACH PATENTANSPRUCH NR.
4; NOCH EIN ANWENDUNGSBEISPIEL
§ 3.1 KURZBESCHREIBUNG
[0026] Statt eines einfachen, rundum befestigten, Textilinnenfutters im herkömmlich aufgebauten
Motorrad-Helm, besitzt die Erfindung eine Textillage (24), die nur lose mit der darunterliegenden
Stoßdämpferschicht (2) verbunden ist. Im Stirn- und Backenbereich, an der Vorderseite
des Helms, fließt, durch den Fahrtwind, über einen Eintrittsstutzen (23) Luft zwischen
Textilschicht und der Stoßdämpferschicht, die an der Helmrückseite abgeleitet wird;
so bildet sich ein dynamisches Luftpolster.
Die Textillage soll geringfügig luft- und wasserdampfdurchlässig sein; dadurch wird
eine Luft- und Verdunstungskühlung unter dem Helm wirksam.
§ 3.2 NÄHERE BESCHREIBUNG
[0027] Ist die Lufteintrittsöffnung (23) entsprechend groß gegenüber der Luftaustrittsöffnung
(25), hebt sich der Helm, bei genügend schneller Fahrt, durch den Staudruck des Fahrtwinds
vom Kopf ab, sodaß auch hier ein Luftpolster-Effekt zum Tragen kommt. Die einströmende
Luft wird über, im Querschnitt regelbare, Einlaßschlitze (23) geführt und, über Kanäle
oder frei fließend, unter der dünnen Textilschicht (24) die einen Klimaaustausch ermöglicht,
zur Helmhinterseite geleitet und gelangt von dort unter dem Helm vor (25).
Die Textilschicht (24) wird am vorteilhaftesten aus einem Verbund von dünner Baumwolle
oder Seide, kopfseitig,
- zur Abführung des Schweißes -, bestehen und einer direkt darüberliegenden, feinst
perforierten, dünnen Kunststoffolie, deren Poren, sich verjüngend, in Flußrichtung
des Luftstroms zeigen.
Auch GORETEX (eingetragenes Warenzeichen), in entsprechend durchlässiger Ausführung,
kann als Textillage verwendet werden.
[0028] Bild 6 zeigt das Prinzip des fließenden, klimatisierenden Luftpolsters mit Luft-Eintrittschlitzen
(23), porösem Textilfutter (24), Luft-Austrittsöffnung (25) und der Flußrichtung des
Luftstroms.
1: MOTORRAD- UND ÄHNLICHE SCHUTZHELME MIT GASPOLSTER
Motorrad- und ähnliche Schutzhelme besitzen nach dem Stand der Technik folgenden Aufbau:
Kunststoffaußenschale (1), meist glasfaserverstärkte Kunststoffe oder Polycarbonat,
darunter Dämpfungsmaterial (2), meist Styropor, und ein Textilinnenfutter (4); die
Erfindung unterscheidet sich kennzeichnend davon, durch ein zusätzliches Gaspolster
zwischen Dämpfungs- (2) und Textillage (4). Zur Herstellung des Gaspolsters werden
drei grundsätzlich verschiedene Möglichkeiten vorgeschlagen:
2: Der Helm ist mit einem elastischen, ein- oder mehrteiligem, Sack (3) versehen
und ab Werk mit einer bestimmten Menge Gas gefüllt und allseitig dicht verschlossen;
sonst wie NR. 1.
3: Der Helm besitzt einem Gaspolstersack (3), mit einer zusätzlichen Pneumatik, die
es dem Helmträger ermöglicht Druck und Volumen im Sack individuell einzustellen.
Das pneumatische System setzt sich zusammen aus einer Pumpe (5) und den Schlauchleitungen;
alternativ zur Pumpe kann ein Druck-Speicher-Behälter Verwendung finden. Die Pneumatik
kann ferner ein Sperrventil (7) aufweisen, über das der Luftsack aufgeblasen wird,
ein Enlüftungsventil (6) und ein Druckbegrenzungsventil; sonst wie NR. 1.
4: Der Motorrad-Helm besitzt an seiner Vorderseite eine Lufteintrittsöffnung, durch
die der Fahrtwind in den Helm, unter die lose befestigte Textillage, bläst und an
der Helmrückseite wieder austritt. Bei geeignetem Flächen-Verhältnis der Ein- und
Austrittsöffnung und genügender Luftundurchlässigkeit der Textilschicht, bildet sich
durch den Staudruck ein fließendes Luftpolster, das in Verbindung mit einem porösen
Textilinnenfutter, zur Klimatisierung genutzt werden kann; sonst wie NR. 1.
5: MOTORRAD- UND ÄHNLICHE SCHUTZHELME WIE UNTER NR. 1 UND KINNUNTERGREIFENDEM, BEWEGLICHEM
KINNSCHUTZBüGEL
Herkömmliche Motorrad-Vollvisier-Helme besitzen entweder eine starren oder abnehmbaren
oder, selten, nach oben schwenkbaren, einteiligen Kinnschutz; diese Helme werden fast
ausschließlich mit einem am Helm befindlichen Kinnriemen am Kopf fixiert.
Die Erfindung ist durch NR. 1 und dadurch gekennzeichnet, daß der einteilige, oder
in eine rechte und linke Seite geteilte, Kinnschutz-Bügel (12) (13) seitlich schwenkbar
am Helm angebracht ist (11) (14) und der Kinnschutz den Unterkiefer auch von unten
her umfasst, und damit die Aufgabe des Kinnriemens mitübernimmt; anstatt eines seitlich
schwenkbaren Kinnschutz-Bügels kann auch eine Ausführung zur Anwendung kommen, bei
der der Bügel nach vorne hochgeklappt wird. Durch die Klapp- bzw. Schwenk-Bewegung
beim Schließen des Kinnschutzes, nach dem Aufsetzen des Helms, kann eine Pumpe (5)
betätigt werden.