DE9312308U1 - Körperschützer, insbesondere Schienbeinschützer für Sportler - Google Patents
Körperschützer, insbesondere Schienbeinschützer für SportlerInfo
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Description
DIPL.-HJG.
Dr. DIETRICH SCHEFFLER
PATENTANWALT EUROPEAN PATENT ATTORNEY
„ , , , , MATHILDENSTRASSE
Gebrauchsmusteranmeldung d-64342 seeheim-jugenheim
U71 Dr. S/ab 16.08.1993
Anmelder: Sportartikelfabrik Karl UhI GmbH, 72336 Baiingen
für Sportler
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Körperschützer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Körperschützer, z. B. Schienbeinschützer, Schutzhelme u. a. m., haben die Aufgabe, den Träger, der schlagartigen
Krafteinwirkungen ausgesetzt ist, vor Verletzungen zu schützen.
Bei Schienbeinschützern z. B. ist es bekannt, zwischen dem harten Prallschild und den zu schützenden Körperpartien als
weiches dämpfendes, also energieabsorbierendes, Material eine Schicht aus geschäumtem Kunststoff anzuordnen. Dieses bekannte
zellig-geschäumte Dämpfungs- bzw. Absorbermaterial hat wesentliche
Nachteile. Bedingt durch den Herstellungsprozeß (Schäumen) entsteht eine Vielzahl mehr oder weniger voluminöser Zellen,
deren Wände naturgemäß willkürlich ausgerichtet sind. Werden nun die auf den Prallschild einwirkenden Druck- bzw. Schlagkräfte
von diesem an die geschäumte zweite Schicht weitergegeben, so erleiden unter der Druck- bzw. Schlagbelastung diejenigen
Zellwände keinerlei Deformation und nehmen daher an der Energieabsorbtion nicht teil, welche sich parallel zur
Prallfläche und zur zu schützenden Körperoberfläche, also senkrecht zur Kraftrichtung, erstrecken. Diese dämpfungsunwirksamen
Materialanteile füllen aber gleichwohl den Raum der
Dämpfungszone und limitieren dadurch den maximal möglichen Dämpfungsweg und damit auch den möglichen Energieabsorptionsgrad.
Gleichzeitig erhöhen diese dämpfungsunwirksamen Materialanteile das Gewicht der betreffenden Materialschicht, ohne an
deren Funktion teilzuhaben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die unterhalb des Prallschildes angeordnete dämpfende und energieabsorbierende
Materialschicht effizienter zu machen als dies beim bisherigen Stand der Technik (s. o.) der Fall ist; d. h. es soll höhere
Energieabsorption (Dämpfung) bei gleichem Materialvolumen oder gleiche Energieabsorption bei geringerem Materialvolumen als
bisher ermöglicht werden.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Körperschützer der eingangs bezeichneten Gattung durch die im kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Möglichkeiten der Ausgestaltung der wabenartig-zelligen Struktur im Detail offenbaren die Ansprüche 8 und 9.
Zwar sind zahlreiche Anordnungen derartiger, in der Regel aus Kunststoff bestehender, wabenartig-zelliger Strukturen an sich
bekannt. Sie werden aber nicht in KörperSchützern, sondern für völlig andersartige Anwendungen eingesetzt, nämlich als sehr
leichte druckfeste Kernmaterialien von Sandwichaufbauten, die in diesem Fall so dimensioniert sind, daß sie unter den zu erwartenden
Druckbelastungen möglichst wenig nachgeben und insbesondere nicht einknicken.
Bei der erfindungsgemäßen Anwendung derartiger wabenartig-zellig
strukturierter Schichten dagegen ist eine gezielte Deformation der Zellen gerade erwünscht. Hierbei wird der Vorteil ausgenutzt,
daß sich nahezu alle Zellwände in Kraftrichtung erstrecken und
somit an der angestrebten Dämpfungsfunktion wirksam teilzunehmen
vermögen. Anders als bei den herkömmlichen geschäumten Dämpfungsschichten fällt also keinerlei dämpfungsunwirksamer, u. U. sogar
die Energieabsorption behindernder, Materialanteil an.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Grundgedankens der Erfindung ist aus Anspruch 2 zu entnehmen. Werkstoff (vorzugsweise
ein geeignetes Kunststoffmaterial) und geometrische Struktur
des energieabsorbierenden Materials werden hier also gemäß dem Belastungsfall und den aufzunehmenden Kräften ausgelegt.
Wenn der Körperschützer - bei selten auftretenden hohen Belastungen - gegen schwere Verletzungen schützen soll (Beispiel:
Schutzhelme), so wählt man den Werkstoff so, daß er unter gesundheitsgefährdender
Belastung plastisch deformiert wird, das heißt, die Zellwände einknicken. Derartige Werkstoffe ermöglichen
nämlich eine wesentlich höhere Energieaufnahme als solche, die rein elastisch deformierbar sind.
Wenn indessen zu erwarten ist, daß ein Körperschützer im normalen Gebrauch mehreren oder vielfachen, jedoch nicht gesundheitsgefährdenden
Schlagbelastungen ausgesetzt ist, so wählt man zweckmäßigerweise einen Werkstoff hoher Elastizität, so
daß die Energie elastisch aufgenommen wird und sich das Material nach jeder Schlagbelastung weitgehend in seine ursprüngliche
Form zurückstellt (siehe hierzu Anspruch 3). Hierdurch ist eine lange Lebensdauer der dämpfenden Materialschicht
und damit auch des KörperSchützers insgesamt gewährleistet.
Eine besonders effektvolle Anordnung für wiederholte Schläge wechselnder Stärke wird geschaffen durch ein Material, das auf
dem überwiegenden Teil Seines Dämpfungsweges elastisch nachgiebig ist, so daß es durch den größten Teil der zu erwartenden
Schläge nicht bleibend deformiert und nicht geschädigt wird, das aber durch besonders harte Schläge auf dem Rest seines
Dämpfungsweges bleibend deformiert wird und dadurch geeignet ist, bei Extrembelastungen deutlich höhere Energien zu absorbieren
als ein Material, das bis zum Endanschlag elastisch deformiert wird.
Ein derartiger Körperschützer bzw. ein derartiges Dämpfungsmaterial muß allerdings nach einer Extrembelastung wegen bleibender
Verformung und weil es nicht in der Lage wäre, bei einer
erneuten Extrembelastung ein entsprechendes Energiequantum erneut zu absorbieren, ausgetauscht werden.
Wenn das energieabsorbierende Material so dimensioniert ist, daß erst bei schweren, stark verletzungsgefahrdenden Schlägen
der gesamte Dämpfungsweg ausgenutzt wird, so ist es naturgemäß bei schwächeren, aber durchaus schmerzhaften und evtl. zu
Hämatomen führenden Schlägen noch relativ unnachgiebig und hart. Ein derartig aufgebauter, d. h. nur aus Prallschild und wabenartig-zelliger
(zweiter) Materialschicht bestehender Körperschützer wäre somit zumindest unkomfortabel für seinen Träger.
Abhilfe schaffen hier die aus Anspruch 4 entnehmbaren Merkmale. Demgemäß wird also der sich durch hohe Energieaufnahmefähigkeit
auszeichnenden wabenartig-zellig strukturierten (zweiten) Materialschicht auf der körperzugewandten Seite eine weitere
Dämpfungsschicht mit geringerem Energieaufnahmevermögen aber
komfortabler Weichheit untergelegt. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Gedankens enthalten die Ansprüche 5, 6 und 7.
Eine solche komfortable (dritte) Materialschicht kann nach dem gleichen Konstruktionsprinzip wie die zweite Materialschicht,
also wabenartig-zellig, aufgebaut sein, allerdings bei entsprechend weicherem Material und Struktur. Es kann aber
auch ein im Körperschutzbereich seit langem gebräuchliches Weichschaummaterial eingesetzt werden. Die komfortable (dritte)
Dämpfungsschicht selbst sollte so ausgelegt sein, daß sie auch bei maximaler Deformation elastisch verformt wird, sich
also wieder vollständig zurückstellt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
welches nachstehend näher erläutert wird. Es zeigt:
Fig. 1 eine Ausführungsform eines Schienbeinschützers für
Sportler, in Draufsicht betrachtet, Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung des Schienbeinschützers
nach Fig. 1, im unbelasteten Zustand, Fig. 3 die Einzelheit "A" aus Fig. 2 in gegenüber Fig.
vergrößerter Darstellung,
Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung entsprechend Fig. 2, jedoch bei Druck- bzw. Schlagbelastung, und
Fig. 5 die Einzelheit "B" aus Fig. 4 in gegenüber Fig. 4 vergrößerter Darstellung.
Es bezeichnet 10 einen aus einem vergleichsweise harten Material, vorzugsweise einem thermoplastischen Kunststoff, bestehenden
Prallschild, der äußeren Druck- bzw. Schlagbeanspruchungen unmittelbar ausgesetzt ist (vgl. Fig 4). Der Prallschild 10 überdeckt
eine zweite Materialschicht 11, die wabenartig-zellig ausgebildet ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 besteht die
wabenartig-zellige Materialschicht 11 aus einzelnen aneinanderstoßenden, parallel zueinander liegenden Röhrchen 12. Die einzelnen
wabenartigen Zellen 12 können aber auch andersartig, z. B. hexagonal (bienenwabenförmig) gestaltet sein.
Wie insbesondere Fig. 2 und 4 erkennen lassen, weist der Schienbeinschützer
noch eine dritte Materialschicht auf, die mit 13 beziffert ist. Es handelt sich hierbei um ein weiches, dämpfendes
Material, z. B. einen geschäumten Kunststoff. Mit der dritten Materialschicht 13 liegt der Schienbeinschützer unmittelbar
an dem zu schützenden Schienbein (nicht gezeigt) an.
Die drei Materialschichten 10, 11 und 13 sind an ihren Rändern
umlaufend durch eine Einfassung 14 miteinander verbunden. Wie der vergrößerte Ausschnitt aus Fig. 1 zeigt, kann die Einfassung
14 mit den Materialschichten 10, 11 und 13 - bei 15 vernäht sein.
Aus Fig. 1 ist des weiteren erkennbar, daß sich an den Prallschild
10 bzw. die mit ihm verbundenen Materialschichten 11 und 13 unten ein textiles Halteelement 16 mit elastischem Halteband
17 anschließt. Am oberen Ende des Prallschildes 10 ist ein weiteres Halteband 18 vorgesehen, welches z. B. mit einem Klettverschluß
ausgerüstet sein kann.
Neben dem Prallschild 10, dessen Aufgabe es ist, die von außen einwirkenden Druck- und Schlagkräfte möglichst gleichmäßig auf
seine Gesamtfläche zu verteilen (vgl. die Pfeile 19 bis 25 in
Fig. 4), kommt eine sehr wichtige Schutzfunktion der zweiten wabenartig-zelligen Material schicht 11 zu. Wie Fig. 4 und 5 erkennen
lassen, hat diese zweite Materialschicht 11 die Funktion, die vom Prallschild 10 an sie abgegebenen Kräfte weitgehend
zu absorbieren und damit zu dämpfen, so daß sie nicht an den zu schützenden Körperteil (Schienbein) des Trägers weitergeleitet
werden können. Die Energieabsorption durch die Materialschicht 11 erfolgt hierbei dergestalt, daß sich die in Kraftrichtung
19 gerichteten Zellwände 26 entweder elastisch verbiegen (siehe Bezugszeichen 26a in Fig. 5) oder plastisch
einknicken (siehe Bezugszeichen 26b in Fig. 5). Eine elastische Verformung wird bei normaler Krafteinwirkung anzunehmen sein,
wohingegen bei extremer Krafteinwirkung (Schlagbeanspruchung)
ein Einknicken der Zellwände 26 bei gleichzeitiger plastischer Verformung stattfinden wird. Durch letztere, plastische Formänderung
wird ein höherer Energieanteil absorbiert als durch bloße elastische Formänderung.
Der Vorteil einer bloßen elastischen Formänderung der zweiten Materialschicht 11 besteht allerdings darin, daß die Zellwände
26 sich wieder in ihre Ausgangslage zurückstellen (vgl. Fig. 2 und 3) und der Schienbeinschützer somit weiterverwendbar
ist. Bei plastischer Verformung der Zellwände 26 dagegen verbleibt
die zweite Materialschicht 11 in ihrer deformierten Form (vgl. Fig. 4), so daß der Schienbeinschützer anschließend nicht
mehr in der Lage ist, erneut extrem starke Schlagbeanspruchungen zu absorbieren bzw. zu dämpfen. Für diesen Fall können
geeignete Maßnahmen dafür getroffen werden, daß die zweite Materialschicht 11 ausgewechselt werden kann.
Die dritte Materialschicht 13 dagegen, die ebenfalls dämpfende Eigenschaften aufweist, jedoch insgesamt wesentlich weicher gestaltet
ist als die zweite Materialschicht 11, sollte nur elastisch deformierbar sein, so daß sie anschließend immer
wieder in ihre dem unbelasteten Zustand entsprechende Ausgangsform zurückzukehren vermag (siehe Fig. 2).
Claims (9)
1. Körperschützer, insbesondere Schienbeinschützer für Sportler, mit einem harten Prallschild (10), vorzugsweise aus thermoplastischem
Kunststoff, und mindestens einer weiteren, zwischen Prallschild (10) und zu schützender Körperoberfläche
angeordneten (zweiten) Materialschicht (11), dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Materialschicht (11)
eine wabenartig-zellige Struktur (12) mit zumindest überwiegend, vorzugsweise ausschließlich, senkrecht zur Körperoberfläche
und zum Prallschild (10) ausgerichteten Zellwänden (26) aufweist.
2. Körperschützer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß Material und Zellwandstärke der wabenartig-zelligen (zweiten) Materialschicht (11) so
ausgewählt und konzipiert sind, daß sich die (senkrecht zu Prallschild (11) und Körperoberfläche stehenden) Zellwände
(26) bei auf den Prallschild (10) einwirkenden (Schlag-)kräften (19) biegend (elastisch) und/oder knickend
(plastisch) deformieren (26a bzw. 26b) (Fig. 4 und 5).
3. Körperschützer nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß Material und Zellwandstärke der wabenartig-zelligen (zweiten) Materialschicht (11) so
ausgewählt und konzipiert sind, daß bei nicht gesundheitsgefährdender (normaler) Krafteinwirkung eine elastische (26a)
und bei gesundheitsgefährdender (extremer) Krafteinwirkung
eine - zumindest überwiegend - plastische Deformation (26b) der Zellwände (26) erfolgt.
4. Körperschützer nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der wabenartig-zelligen
(zweiten) Materialschicht (11) und der Körperoberfläche
eine dritte Materialschicht (13) angeordnet ist, die aus einem weicheren (komfortableren) Material als die wabenartig-zellige
Materialsicht (11) besteht.
5. Körperschützer nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die dritte (weichere) Materialschicht (13) eine der zweiten Materialschicht (11) ähnliche
wabenartig-zellige Struktur aufweist.
6. Körperschützer nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die dritte (weichere) Materialschicht (13) in an sich bekannter Weise aus geschäumtem
Kunststoff besteht.
7. Körperschützer nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die wabenartig-zellige (zweite)
Materialschicht (11) auswechselbar am Prallschild (10) befestigt bzw. auswechselbar zwischen Prallschild (10) und
weicher (dritter) Materialschicht (13) angeordnet ist.
8. Körperschützer nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Materialschicht (11) eine hexagonale (Bienenwaben-)Struktur aufweist.
9. Körperschützer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Materialschicht (11)
eine Röhrchenstruktur, bestehend aus Anordnungen von parallelen, aneinander anstoßenden Röhrchen (12), aufweist
(Fig. 1).
Priority Applications (1)
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| DE9312308U DE9312308U1 (de) | 1993-08-18 | 1993-08-18 | Körperschützer, insbesondere Schienbeinschützer für Sportler |
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Publications (1)
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