Защитный шлем и способ его изготовления - RU2112411C1
Код документа: RU2112411C1
Чертежи
Описание
Изобретение относится к шлемам, в частности велосипедному защитному шлему с улучшенным амортизирующим действием.
Известен отформованный за одно целое легкий защитный шлем, который содержит наружную и внутреннюю стенки, а также соединяющие их отверстия. Отверстия расположены перпендикулярно соответствующей стенке или по меньшей мере частично также под углом 45-90o наискось к верхней и нижней стенкам [1].
Из заявки США N 4075717 известен шлем, изготовленный способом формования слоистых материалов со средним слоем из пенопласта. При этом одновременно с формованием наружной и внутренней сфер происходит заполнение пенопластом пространства между обеими сферами.
Задача изобретения состоит в создании нового шлема и способа его изготовления, обеспечивающего лучшее амортизирующее действие при ударе.
Шлем согласно изобретению содержит выполненные в виде оболочки наружную и внутреннюю стенки, а также отдельные, соединяющие обе стенки отверстия, стенки которых соединяют между собой наружную и внутреннюю стенки шлема, причем шлем изготовлен из раздутого пластика, наружная и внутренняя стенки, а также отверстия выполнены за одно целое и расстояние между стенками отверстий уменьшается в сечении от наружной стенки к внутренней на части этого расстояния и затем снова увеличивается. Имеющие особое выполнение стенки отверстий придают жесткость стенкам шлема при одновременной, обусловленной формой упругости и обеспечивают вследствие этого их оптимальную способность к поглощению удара. В то же время указанное выполнение имеет то преимущество, что оно дает возможность изготовить отверстия при раздуве цельного шлема или, по меньшей мере, подготовить их. Целесообразно отформовать обе стенки в зоне отверстий друг на друга, а затем вырезать, за счет чего образуются соответствующие отверстия. Помимо усиливающего действия отверстия имеют то дополнительное преимущество, что они, будучи обусловлены формой, способствуют улучшению циркуляции воздуха на внутренней стороне шлема.
Целесообразно предусмотреть несколько отверстий и для улучшения прохождения воздуха выполнить их удлиненными, а также ориентированными вдоль шлема.
По отношению к своей продольной ориентации отверстия расположены со взаимным смещением, что дополнительно повышает способность шлема к поглощению удара. В одной из стенок, предпочтительно наружной стенке, выполнено одно или несколько воздуховыпускных отверстий.
Для дальнейшего повышения жесткости шлема целесообразно предусмотреть на наружной и/ или внутренней стенке ребра, а толщина стенок должна составлять 1,5-2 мм.
Благодаря изготовлению шлема раздувом имеется возможность ввести в пластик фосфоресцирующие, флуоресцирующие красители и пигменты. У прежних стиропоровых шлемов это приходилось реализовывать каждый раз с помощью дополнительно наносимой пленки. То же относится к применению пластика, в который, согласно изобретению, могут быть даже введены ароматизаторы, что придает, в частности, детским велосипедным шлемам особый рекламный эффект.
Кроме того, изобретение относится к защитным шлемам, в частности мотоциклетному шлему, с наружной стороной которого прочно соединена дополнительная сфера. Обычные защитные шлемы из стирола заменены новой основой из пластика в двухстенном исполнении.
Изобретение относится также к способам изготовления шлема, в частности велосипедного защитного шлема, при этом шлем раздувают из пластикового рукава внутри формы так, что в ее полости рукав формуется в виде образующей шлем двойной стенки. Таким образом, можно особенно простым образом изготовить соответствующий шлем, причем в то же время процесс изготовления может включать в себя также все преимущества применяемого для этого пластика. Толщину наружной и внутренней стенок устанавливают на соответственно нужное значение, например в пределах 0,5-1 мм. Толщину стенки осуществляют за счет выбора рукава соответствующей толщины.
Особенно предпочтительно то, что при раздуве шлем может быть одновременно снабжен элементами жесткости в виде участков стенок, соприкасающихся между собой, а затем вырезаемых, в результате чего образуются отверстия, служащие, во-первых, для усиления шлема, а во-вторых, для его вентиляции.
На фиг. 1 показан велосипедный защитный шлем согласно изобретению, вид сбоку; на фиг. 2 - разрез по линии 1-1 на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез формы с уложенным рукавом, раздуваемым в двухстенный велосипедный защитный шлем; на фиг. 4 - вид сбоку другого варианта выполнения велосипедного шлема; на фиг. 5 - разрез по линии III-III на фиг. 4, на фиг. 6 - передняя часть велосипедного защитного шлема на фиг. 4, вид сверху; на фиг. 7-10 - иллюстрация возможностей усиления стенок шлема, разрез; на фиг. 11 - стенки шлема с дополнительным пластиковым слоем, разрез; на фиг. 12 - вид сбоку другой вариант выполнения велосипедного защитного шлема, вид сбоку; на фиг. 13 - разрез по IV-IV на фиг. 12 с другой возможностью выполнения усиления; на фиг. 14-16 - частичный разрез шлема с различными возможностями выполнения усиления в увеличенном масштабе; на фиг. 17 - другой вариант выполнения шлема с вентиляционными колесиками в зоне отверстий с сечением соответствующего участка; на фиг. 18 - схематично мотоциклетный защитный шлем с использованием шлема согласно изобретению в качестве основы.
Шлем (велосипедный защитный шлем) 1 выполнен, как показано на фиг. 2, двухстенным, т.е. состоит из наружной 2 и внутренней 3 стенок, ограничивающих с обеих сторон замкнутую полость 4. На своих торцах 5 стенки 2, 3 проходят одна в другую замыкая полость 4 наружу также в этом месте. Стенки 2, 3 со своими торцами 5 являются, следовательно, цельной, образующей шлем 1 деталью из соответствующего пластика, предпочтительно полиэтилена.
На поверхности внутренней стенки 3 могут быть помещены обычные амортизирующие полосы 6 из пенопласта или резины и обычные подбородные ремни 7. Для этой цели могут быть предусмотрены проходящие через обе стенки 2, 3 выемки (не показаны), в которые вставляют фасонные детали 40, несущие подбородные ремни 7, причем обеспечивается надежное соединение посредством посадки с зажимом, соединения паз-гребень и т.п.
Целесообразно, если полость 4 связана с наружным воздухом через небольшие сквозные отверстия 8. В дополнение к этим отверстиям 8 или вместо них могут быть предусмотрены также отверстия 8' большего диаметра, закрытые предохранительным клапаном, предпочтительно установленным снаружи клапаном 9. При ударе сила толчка оказывает давление на обе стенки 2, 3 в направлении полости 4. Это, в частности, относится к наружной стенке 2. За счет этого объем полости 4 уменьшается. Для достижения наружной упругой податливости защитного шлема предпочтительно, если находящийся в полости 4 воздух выходит наружу через отверстия 8, 8'. При этом преимуществом может оказаться определенное замедление прохождения воздуха. В случае отверстий 8 это достигается их соответственно небольшим диаметром, а в случае отверстий 8' - плоской эластичной накладкой из пластика или резины, которая за счет своего собственного упругого усилия прижимается снаружи к отверстию 8', причем это упругое усилие может быть преодолено выходящим воздухом.
Накладка (клапан) 9 закреплена на линии 10 разреза наружной поверхности соответствующей стенки и закрывает соответствующее отверстие 8.
Возможны и другие варианты ее расположения.
На фиг. 3 в чисто схематичном виде изображен процесс раздува такого защитного шлема с помощью формы 11, имеющей углубление 12 в соответствии с наружными размерами изготовляемого шлема. В это углубление 12 или выемку укладывают рукав 13, надуваемый воздухом по воздухопроводу 14 и отверждаемый с нагревом нужным образом.
Существенно также, что предпочтительным образом при этом способе изготовления в раздутом пластике могут быть одновременно выполнены крепежные прорези для подбородных ремней 7. Они имеют более высокую разрывную прочность, чем велосипедные защитные шлемы, изготовленные из пенопласта (например, стиропора) или глубокой вытяжкой.
Для изготовления велосипедного защитного шлема может применяться, в частности, утилизуемый пластик, например, полиэтилен, полипропилен, сополимер пропилена, сополимер стирола, акрилбутадиенстирол, АБС-пластик, полиамид или поликарбонат. Толщину, упругость и твердость пластика подбирают в соответствии с требованиями.
Полость 4 между стенками 2, 3 может быть заполнена вспененным пластиком. Это может осуществляться либо путем вспенивания, либо заполнения, например, маленькими шариками из вспененного пластика.
На фиг. 4 изображен другой вариант велосипедного защитного шлема с выполненными на верхней стороне отверстиями 30, 31, которые повышают жесткость шлема при сжимающей нагрузке на стенки 2, 3 и тем самым значительно улучшают способность шлема к поглощению энергии удара.
Стенки 34, 35 отверстий 30, 31 соединяют наружную стенку 2 шлема с его внутренней стенкой 3 так, что полость 4 остается замкнутой.
Как видно из фиг. 5, боковые стенки, например стенки 34, проходят по части расстояния между наружной 2 и внутренней 3 стенками шлема и снова удаляются друг от друга лишь во внутренней зоне.
Для дальнейшего усиления шлема 1 на каждой его стороне выполнено проходящее дугообразно спереди назад ребро 33, которое, кроме того, повышает прочность шлема.
Как видно из фиг. 6, отверстия, например отверстия 30, 31, выполнены удлиненными и расположены вдоль шлема 1. Помимо повышения жесткости это обеспечивает особенно хорошую вентиляцию головы велосипедиста. Из фиг. 6 видно также, что отверстия, например отверстия, 30, 31 смещены относительно друг друга, что еще более повышает жесткость шлема 1.
Далее из фиг. 6 видно выполненное сбоку ребро 33 для дальнейшего повышения жесткости. Повышению жесткости способствует также оребрение внутренней стенки 3 шлема (ребро 32 на фиг. 5).
Со ссылкой на фиг. 6 можно также пояснить процесс изготовления отверстий 30, 31. Шлем 1 состоит из двух стенок 2, 3, изготавливаемых, как уже упомянуто, из рукава раздувом. Посредством участков 22, 23, 24 стенки 2, 3 рукава после раздува, но перед извлечением из формы прижаты друг к другу посредством частей формы и склеены там между собой. После этого склеенные между собой участки 22, 23, 24 вырезают по обозначенным штрихпунктиром линиям 10.
Края, охватывающие эти участки 22, 23, 24, образованы обеими частями стенок 2, 3 герметично склеенными там между собой. Таким образом, в этом месте образуются отверстия 30, 31 или вентиляционные отверстия, через которые наружный воздух попадает к верхней части головы велосипедиста.
В то же время образованные при этом отрезки 2', 3' стенок шлема (фиг. 7) придают ему жесткость, поскольку эти отрезки образуют с контуром "гладких" в остальном наружных поверхностей 9, 8 шлема угол и тем самым могут в значительной степени воспринимать энергию удара, действующую по стрелкам 38, 39 (фиг. 7) на шлем 1 в случае падения велосипедиста.
Названный угол может быть различным, как показывают ниже примеры выполнения.
Он может и изменяться в зависимости от контура отрезков (волнообразные формы на фиг. 8-10).
Сечение на фиг. 7 показывает, что каждый из этих отрезков 2, 3 проходит в направлении другой стенки 2', 3' или от нее. Этим достигается сотовая структура, которая, однако, проходит не по всей зоне шлема 1, как показано на фиг. 6, а только по участкам, где должна быть обеспечена описанная ударная прочность.
На фиг. 8 обе стенки 2, 3 волнообразной формы изображены в разрезе аналогично разрезу по линии II-II на фиг. 6, причем волны равнонаправлены или проходят "синхронно" относительно друг друга. Также здесь обозначены контуры 16, 17 "гладких" наружных поверхностей шлема 1.
На фиг. 9 в соответствующем разрезе обе стенки 2, 3 изображены также волнообразной формы, причем, однако, волны стенок 2, 3 направлены противоположно друг другу или расположены "несинхронно". Также здесь обозначены контуры 16, 17.
Такое выполнение, заключающееся в том, что стенки (фиг. 7-9) или по меньшей мере одна стенка (фиг. 10) шлема 1 проходит в направлении другой стенки и снова обратно с тем, чтобы достичь соответствующей жесткости шлема, не обязательно должно распространяться на всю его зону. Достаточно, если это будет предусмотрено на тех участках, которые подвергаются удару при падении велосипедиста.
Пример выполнения на фиг. 10 показывает, что наружная стенка 2 не проходит в направлении внутренней стенки 3 и снова обратно, а выполнена гладкой, так, что предпочтительно только внутренняя стенка 3 проходит с целью усиления шлема, в направлении наружной стенки 2 и снова от нее, как это показывают отрезки 3 внутренней стенки 3 на фиг. 10.
Гладкость внутренней стенки 2 придает шлему 1 в этом примере выполнения особенно красивый внешний вид, тогда как внутренняя стенка 3 обеспечивает необходимую жесткость и поглощение энергии удара при падении велосипедиста.
Как показывают примеры выполнения на фиг. 8-10, обе стенки 2, 3 отстоят друг от друга на расстояние А, что облегчает изготовление раздувом. Понятно, однако, что на боковых краях или торцах 5 стенки 2, 3 переходят друг в друга согласно примеру на фиг. 10.
Как показывают отверстия 8 в примере на фиг. 9, также в этих вариантах осуществления изобретения можно в случае удара обеспечить выход наружу находящегося внутри воздуха. Можно также согласно примеру на фиг. 10 закрыть воздуховыпускное отверстие клапаном эластичной накладки 9, благодаря чему накладка 9 оказывает определенное сопротивление выходящему через отверстие 8 воздуху. В принципе, можно использовать и иные клапаны. Понятно, что названные возможности выпуска воздуха могут быть предусмотрены также в других примерах выполнения.
Фиг. 11 показывает что в качестве защиты от удара внутри шлема могут быть предусмотрены одна или несколько подушек 18 из вязкоупругой пены. Такая пена обладает особенным амортизирующим действием. Особое преимущество этой пены состоит в том, что она вязкоупругая, т.е. может приспосабливаться к форме головы в соответствии с внутренней выпуклостью шлема 1 и сохранять эту приспособленную форму даже при снятии шлема. Это лучше, чем внутренняя облицовка из упругого пеноматериала, поскольку в последнем случае покупателю приходится предлагать несколько шлемов со слоем такого упругого пеноматериала каждый раз разной толщины.
Выполнение шлема 1 на фиг. 12 и 13 отличается тем, что его части из пластика, образующие стенки 2, 3, изготовлены как отдельные сферы, а затем соединены между собой по краям 19, преимущественно сварены или склеены, вследствие чего заключенная между ними полость 4 замкнута.
Как упомянуто, сферообразные части шлема, образующие наружную 2 и внутреннюю 3 стенки, могут быть изготовлены из пластика глубокой вытяжкой или литьем под давлением. Стенки 2, 3 изготовлены отдельно, а затем соединены между собой, например, как поясняется выше.
Между стенками 2, 3 предусмотрены элементы жесткости, которые могут быть выполнены за одно целое по меньшей мере с одной из стенок 2, 3 (фиг. 15).
В качестве альтернативы этому элементы жесткости на фиг. 14 могут быть изготовлены отдельно и соединены с одной из стенок, например склеены. Рекомендуется изготовлять эти элементы жесткости 26a также из пластика. В примере на фиг. 13 элементы жесткости 6a, 6b образуют со стенками 2, 3 шлема сотовую структуру.
Названные элементы жесткости 26 и поясняемые на примерах фиг. 14-16 возможности их выполнения предусмотрены предпочтительно на всем шлеме, по меньшей мере, однако, на той его части, которая в случае падения велосипедиста может воспринимать энергию удара по меньшей мере как обозначено стрелкой C на фиг. 13.
Как показывают чертежи, элементы жесткости 26a проходят от стенки 2 или 3 в направлении другой стенки 3 или 2 и могут образовывать при этом с ними острый угол (фиг. 13) или прямой угол (фиг. 14-16).
За счет соединения, например, сварки или склеивания обеих стенок 2, 3 шлема по краям 19 заключенная между ними полость 4 герметично замкнута. В случае падения велосипедиста это обеспечивает при ударе шлема в качестве дополнительной амортизации сжатие находящегося внутри этих полостей воздуха и тем самым восприятие соответствующей энергии удара.
Кроме того, либо при изготовлении, либо предпочтительно посредством клапана можно создать внутри этих полостей шлема избыточное давление воздуха. Это обеспечивает, в частности, при применяемом для стенок 2, 3 пластике большую упругость за счет соответствующей величины избыточного давления, нужную сопротивляемость энергии удара и прежде всего восприятие этой энергии.
Если пластик стенок 2, 3 очень тверд, то возможное избыточное давление в полостях может быть ниже, чем у более упругого пластика. При этом предпосылкой является отсутствие в стенках 2, 3 воздуховыпускных отверстий или проточек.
Изобретение может быть реализовано и с воздуховыпускными отверстиями. За счет этого в дополнение к поглощению или амортизации энергии удара элементами жесткости 26a, 26b может происходить воздушная амортизация таким образом, что в одной из пластиковых частей шлема, предпочтительно в наружной стенке 2, выполнены воздуховыпускные отверстия 8, которые при сдавливании обеих стенок 2, 3 в результате удара выпускают находящийся в полости воздух 4, причем выходящий воздух встречает определенное сопротивление. Это сопротивление может быть увеличено тем, что при выходе воздуха через воздуховыпускное отверстие 8' он встречает с наружной стороны дополнительное сопротивление прилегающей сверху накладки 9 из эластичного материала, отгибаемой наружу выходящим воздухом. В качестве альтернативы может быть предусмотрен и клапан.
Следует, однако, подчеркнуть, что создавать избыточное давление и предусматривать выпускные отверстия не обязательно, а это лишь является особым дополнительным вариантом выполнения.
На фиг. 13 изображена амортизирующая полоса 6 на внутренней стороне шлема.
На фиг. 15 изображено выполнение с ребрами 26a, которые выполнены за одно целое с одной из стенок шлема (с наружной стенкой 2). В этом примере выполнения имеется определенный, не слишком большой промежуток А между соответственно, внешним, направленным к другой стенке 3 концом 14 ребра 26a и ее внутренней поверхностью 3'.
Пример на фиг. 16 показывает, что ребра 26a стенки 2 и ребра 26b стенки 3 входят друг в друга в виде гребня и образуют элементы жесткости. Также здесь при необходимости можно предусмотреть промежутки А.
На фиг. 17 изображено расположение вентиляционного колесика 25 в верхней части отверстия 30, установленного с возможностью вращения в боковых стенках 34, 35 отверстия 30 посредством волнообразных выступов 26, 27. Во время движения этим обеспечивается эффект всасывания нагретого воздуха на внутренней стороне отверстия 30.
Целесообразно приводить вентиляционное колесико во вращение также посредством соответствующего приводного блока (не показан), питаемого солнечным элементом (не показан), который целесообразно разместить снаружи шлема.
На фиг. 18 изображен мотоциклетный защитный шлем 50, который вместо обычной стиропоровой основы содержит основу в виде шлема описанного выше рода. Основу 53 целесообразно снабдить соответствующими элементами жесткости.
С наружной стороной основы 53 прочно соединена сфера 51 цельного шлема, изготовленная из ударопрочного пластика, например поликарбоната. На передней стороне сферы 51 обычным образом установлено поворотное забрало 52.
Преимущество в том, что обе стенки 2, 3 такого шлема могут быть изготовлены из одного и того же утилизуемого пластика, например полистирола, ABC-пластика, полиамида или поликарбоната. После удаления амортизирующих полос (пенопластовых элементов) 6 и ремней 7 такой велосипедный защитный шлем может быть утилизован как единое целое.
В качестве материала для изготовления шлема предпочтителен полиэтилен. Применимы, однако, и полипропилен, сополимер пропилена, сополимер стирола, акрилбутадиенстирол, ABC-пластик, полиамид, поликарбонат, а также полиэтилентерефталат.
В раздутый пластик могут быть введены фосфоресцирующие, флуоресцирующие красители и пигменты. За счет этого находившийся под действием света шлем возвращает его, что позволяет лучше видеть велосипедиста в темноте. Можно также ввести в пластик особые амортизаторы, которые придают особый рекламный эффект детским велосипедным защитным шлемам и т.п.
Следует указать на то что шлем может использовать не только как велосипедный шлем, но и в самых различных случаях.
Толщину, упругость и твердость пластика подбирают в соответствии с требованиями.
Все изображенные и описанные признаки и их совокупности являются существенными для изобретения. Признаки одного примера выполнения могут использоваться и в другом примере.
Реферат
Сущность изобретения: защитный шлем содержит выполненные в виде оболочки наружную и внутреннюю стенки, а также отдельные, соединяющие обе стенки отверстия. Шлем изготовлен из раздутого пластика, наружная и внутренняя стенки, а также отверстия выполнены за одно целое. Шлем раздувают из пластикового рукава внутри формы так, что рукав формуют внутри полости формы в образующую шлем двойную стенку. Такое выполнение шлема позволяет усилить амортизирующее действие при ударе. 2 с. и 14 з.п.ф-лы, 18 ил.
