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Die Erfindung betrifft eine Schutzanordnung für den Körper eines Lebewesens, enthaltend,
eine harte Außenschale,
eine Innenkonstruktion, die zur Anlage an dem Körper des Lebewesens ausgebildet ist und
eine zwischen die Innenkonstruktion und der harten Außenschale eingefügte Noppenanordnung aus einer Vielzahl von stoßdämpfenden Hohlnoppen, die mit einer Stirnseite zur Anlage an der harten Außenschale und die reversibel verformbar zum Schutz gegen mehrfache Stoßeinwirkungen vorgesehen sind.
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Eine derartige Schutzanordnung kann für alle Körperteile eines Lebewesens vorgesehen sein, um die Übertragung von Schlageinwirkungen jeglicher Art auf den Körper des Lebewesens abzudämpfen. Die Schutzanordnung kann beispielsweise als schussfeste Weste den Rumpf eines Lebewesens, insbesondere eines Menschens, umgeben, um ggf. tödliche Verletzungen des Lebewesens durch Geschosse zu vermeiden. Die harte Außenschale kann dabei durch in geeigneter Form angeordnete Gewebelagen gebildet sein, die aus hoch reißfesten Fasern bestehen und daher in der Lage sind, ein übliches Feuerwaffenprojektil aufzuhalten. Die als „harte” Außenschale wird daher jede Außenanordnung verstanden, die einen Schutz gegen eindringende Gegenstände bewirken kann. Die stoßdämpfende Noppenanordnung hat dabei die Funktion, die Übertragung der Schlageinwirkung, beispielsweise durch das auftreffende und die harte Außenschale verformende Projektil, auf den Körper zu verringern.
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Ein Hauptanwendungsfall einer erfindungsgemäßen Schutzanordnung besteht in der Ausbildung eines Schutzhelms, der den Helmträger vor Schlageinwirkungen schützt. Derartige Schlageinwirkungen können bei einem Arbeitsschutzhelm beispielsweise durch herunterfallende Gegenstände, bei einem Sport- oder Motorradschutzhelm beispielsweise durch Stürze und bei einem militärischen Schutzhelm beispielsweise durch auftreffende Projektile verursacht werden.
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Für militärische Schutzhelme ist es bekannt, an einem korbartigen Träger, der als Bandstruktur ausgebildet ist, einstückig angeformte Hohlnoppen vorzusehen, deren von dem Träger wegzeigenden ringförmigen Stirnflächen in Richtung auf die harte Außenschale des Helms zeigen. Bei einem harten Schlag auf die harte Außenschale des Schutzhelms verformt die harte Außenschale die darunter liegenden Hohlnoppen plastisch und durch die plastische Verformung wird die Schlagenergie vollständig oder weitgehend aufgezehrt, sodass auf dem Kopf des Helmträgers allenfalls nur noch ein kleiner Anteil der auf die harte Außenschale einwirkenden Schlagenergie übertragen wird. Derartige Anordnungen haben sich bewährt, weisen allerdings den Nachteil auf, dass der Schutzhelm an der Stelle der Schlageinwirkung plastisch irreversibel verformt ist, sodass eine erneute Schlageinwirkung an derselben Stelle oder in deren Nähe nicht mit in der vorgesehenen Weise bedampft wird. Vielmehr muss nach einer Schlageinwirkung der Helm gewechselt werden, um dem Helmträger den vollständigen Schutz durch einen Schutzhelm zu gewähren.
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Es sind Einsatzfälle für Schutzanordnungen der eingangs erwähnten Art bekannt, bei denen der Einsatz von plastisch verformbaren Material für die Energieverzehrung einer einwirkenden Schlagenergie ersichtlich nicht geeignet ist. Dies ist beispielsweise der Fall für Sportausrüstungen, die bei der Sportausübung zahlreichen Schlageinwirkungen unterworfen werden können, wie dies beispielsweise bei einem Footballspiel der Fall ist. Der dabei verwendete Körperschutz oder Kopfschutz kann naturgemäß nicht bei jedem Spielzug gewechselt werden.
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Es ist daher bekannt, insbesondere für Sportausrüstungen stoßdämpfende Noppenanordnungen vorzusehen, die reversibel verformbar sind. Sie bestehen aus Noppenwänden, deren Wände im Querschnitt die Form eines Doppeltrapezes aufweisen, wobei der größte Durchmesser sich auf halber Höhe der Noppe befindet. Durch eine Schlageinwirkung wird die entsprechende Noppenwand nach außen ausgebeult, wodurch diese durch die Schlageinwirkung aus ihrer Ausgangshöhe zusammengepresst wird. Eine derartige Noppenanordnung ist beispielsweise aus
EP 2 146 177 A2 bekannt. Die Noppen bestehen aus einem elastischen Material, sodass sie sich nach Beendigung der Schlageinwirkung wieder in die Ausgangsstellung aufrichten. Die durch das Ausbeulen der Wände bewirkte Absorption der Schlagenergie kann dabei noch dadurch unterstützt werden, dass die Hohlnoppen auf der Stirnseite verschlossen werden und eine kleine Entlüftungsöffnung aufweisen, durch die beim Zusammenpressen der Noppen Luft aus dem Innenraum der Hohlnoppe entweicht. Die Zurückstellung der Noppe in ihrer Ausgangsposition erfolgt dadurch weiter verzögert. Die Verzögerung der elastischen Rückstellung ist für die stoßdämpfende Wirkung erforderlich, da bei einem idealen elastischen Stoß bekanntlich die komplette Stoßenergie weitergeleitet wird, sodass in diesem Fall keine stoßdämpfende Wirkung eintreten würde.
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Es ist als Nachteil anzusehen, wenn die stoßdämpfende Wirkung auf der Verdrängung von Luft aus dem Innenraum der Noppe bzw. die verzögerte Rückstellung auf der Einströmung von Luft in den Innenraum der Noppe beruht. Hierfür müssten nämlich definierte Strömungsverhältnisse durch die Entlüftungsöffnung gewährleistet sein. Die Entlüftungsöffnung unterliegt aber erheblichen Belastungen und kann sich daher verändern, insbesondere kann die Noppenwand an der Entlüftungsöffnung einreißen, wo völlig undefinierte Dämpfungsverhältnisse entstehen würden.
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Durch
US 2006/0070171 A1 ist eine Schutzanordnung mit Hohlnoppen bekannt, die sich aus einer ebenen Platte zu einer harten Außenschicht hin erstrecken. Die Noppen weisen Öffnungen auf, die einen Luftdurchtritt gestatten, sodass beispielsweise bei einem mit der Schutzanordnung versehenen Helm erhitzte Luft von der Kopfhaut zum Helmäußeren hin durch die stoßdämpfende Schutzanordnung hindurch transportiert werden kann. Ein bevorzugter Anwendungsfall für eine derartige Anordnung sind Sporthelme. Die Noppen sind dabei für eine elastische Verformung vorgesehen, die durch die für die Luft durchlässigen Öffnungen nur wenig beeinträchtigt wird. Ein wirksamer Schutz gegen starke Schlageinwirkungen ist mit einer derartigen Konstruktion nicht erzielbar.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schutzanordnung der eingangs erwähnten so auszubilden, dass auch bei einer reversiblen Verformung der Hohlnoppen eine definierte Dämpfung bei mehrfacher Schlageinwirkung erzielt wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Schutzanordnung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlnoppen ein ringförmiges Unterteil und wenigstens ein in Richtung der harten Außenschale darüber angeordnetes ringförmiges Oberteil aufweisen, dass Oberteil und Unterteil durch ein Verbindungsstück so verbunden sind, dass bei einer Schlageinwirkung auf das Oberteil dieses unter einer vom Verbindungsstück ausgehenden, nach radial innen abrollenden Verformung in das ringförmige Unterteil eindrückbar ist und sich nach Beendigung der Schlageinwirkung durch eine Rückstellkraft des verformten Materials in die Ausgangsposition zurückverstellt und dass das ringförmige Unterteil, das Verbindungsstück und das ringförmige Oberteil als integrales Kunststoffteil hergestellt sind.
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Die erfindungsgemäße Schutzanordnung weist so eine Noppenanordnung aus zahlreichen Hohlnoppen auf, wobei die Hohlnoppen zumindest zweistufig ausgebildet sind. Die erste Stufe besteht aus einem ringförmigen Unterteil und die zweite Stufe aus einem ringförmigen Oberteil, wobei Oberteil und Unterteil durch ein Verbindungsstück miteinander verbunden sind. Das Verbindungsstück ist so ausgebildet, dass bei einem Druck auf das Oberteil in Richtung auf das Unterteil ausgehend von dem Verbindungsstück eine abrollende Verformung stattfindet, durch die der ringförmige Oberteil in das ringförmige Unterteil hinein gedrückt wird. Die Bewegung des Oberteils in das Unterteil hinein erinnert an die Verformung der Wand eines Gummibalges einer Luftfeder, wobei die Federwirkung allerdings durch das Luftpolster erzielt wird und der Gummibalg lediglich die Komprimierung des Luftraums ermöglicht. Im Unterschied dazu wird die erfindungsgemäße Stoßdämpfung durch die Materialverformung erreicht, die in Form des Abrollens des Oberteils in das Unterteil hinein erfolgt.
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Um diese definierte Abrollbewegung zu erzielen, kann es sinnvoll sein, das Oberteil mit einer gegenüber der Wandstärke des Unterteils geringeren Wandstärke auszubilden. Dadurch wird erreicht, dass zunächst das Oberteil die abrollende Verformung vornimmt, während das Unterteil dabei noch weitgehend formstabil bleibt. Erst wenn die Schlageinwirkung so groß wird, dass sich das Oberteil vollständig innerhalb des Unterteils befindet, kommt es zu einer elastischen Verformung des Unterteils.
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Die gezielte Steuerung der abrollenden Verformung kann dadurch erfolgen, dass das Verbindungsstück mit einer ringförmigen Materialschwächung ausgebildet ist. Das Verbindungsstück stellt einen stufenförmigen Übergang zwischen dem ringförmigen Unterteil und dem ringförmigen Oberteil her, wobei das ringförmige Unterteil einen größeren Außenumfang aufweisen muss als das ringförmige Oberteil, damit das Oberteil sich in das Unterteil hinein verformen kann. Eine an dem stufenförmigen Übergang vorgesehene Materialschwächung sorgt bei einer axialen Belastung in Richtung der Längsachse der Hohlnoppe durch die Schlageinwirkung für ein Einklappen des Verbindungsstücks an der Materialschwächung, wodurch das Oberteil beginnend am Verbindungsstück in das Unterteil hineingedrückt wird und dabei nach innen abrollt.
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Für eine höhere Dämpfung oder einen größeren Dämpfungsweg kann es zweckmäßig sein, die Hohlnoppe nicht nur zweistufig, sondern dreistufig oder mehrstufig auszubilden. Statt einem Oberteil werden dann zwei oder mehrere Oberteile vorgesehen, die sich über jeweils ein Verbindungsstück an das Unterteil bzw. das darunter liegende Oberteil anschließen.
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In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung sind das ringförmige Unterteil und das wenigstens eine ringförmige Oberteil kegelstumpfartig mit einem sich zur Außenschale hin verkleinernden Außenumfang ausgebildet. Hierdurch wird die abrollende Verformung in das Unterteil bzw. das unter einem weiteren Oberteil liegende Oberteil hinein unterstützt. Für eine gleichmäßige Bedämpfung aus allen Richtungen ist es zweckmäßig, die Hohlnoppen mit einem kreisförmigen Querschnitt auszubilden. Für bestimmte Positionen, insbesondere bei einem Schutzhelm, kann es aber auch sinnvoll sein, eine gewisse Anisotropie der Schutzwirkung durch eine ovale Ausbildung der Noppen vorzusehen. Bevorzugt wird in derartigen Fällen jedoch, dass der Querschnitt der Noppen abgerundet ist, da die Ausbildung von Ecken eine gleichmäßige reversible Verformung behindern könnte.
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Ein Hauptanwendungsfall der erfindungsgemäßen Schutzanordnung besteht in der Ausbildung eines Schutzhelms, bei dem die Innenkonstruktionsanlage am Kopf eines Helmträgers ausgebildet ist. Insbesondere kann ein derartiger Schutzhelm als beschussfester militärischer Schutzhelm ausgebildet sein.
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Bevorzugt ist dabei, wenn die Hohlnoppen einstückig an einem korbartigen Träger angeformt sind. Der korbartige Träger kann dabei, wie an sich bekannt und bewährt, aus miteinander verbundenen streifenförmigen Abschnitten bestehen, die mit Abständen zueinander angeordnet sind. Eine derartige Ausbildung des korbartigen Trägers ist beispielsweise durch
EP 0 423 379 B1 bekannt.
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Die Erfindung soll im Folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch einen Schutzhelm mit einer harten Außenschale und einem korbartigen Träger mit erfindungsgemäß ausgebildeten Hohlnoppen;
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2 eine Draufsicht auf eine einstückige, flachliegende Bänderanordnung, mit der der korbartige Träger formbar ist;
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3 einen Hochschnitt durch eine erste Ausführungsform einer zweistufigen Noppenanordnung;
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4 eine Detaildarstellung eines Verbindungsstücks der Ausführungsform gemäß 3;
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5 eine zweite Ausführungsform einer zweistufigen Noppe;
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6 eine vergrößerte Detaildarstellung des Verbindungsstücks der Noppe gemäß 5;
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7 einen Hochschnitt durch eine Ausführungsform einer dreistufigen Noppe;
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8 bis 10 Hochschnittdarstellungen, die unterschiedliche Verformungsstufen bei der Einwirkung einer axialen Kraft auf die Noppen verdeutlichen.
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1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Schutzhelm, der beispielsweise als militärischer Schutzhelm ausgebildet sein kann. Der Schutzhelm weist in bekannter Weise eine harte Außenschale auf, die den Kopf des Helmträgers gegen das Eindringen von Fremdkörpern schützen soll. Die harte Außenschale verhindert beispielsweise, dass spitze Gegenstände beim Herabfallen der Gegenstände oder bei einem Sturz des Helmträgers in den Kopf des Helmträgers eindringen können. Bei einem militärischen Schutzhelm verhindert die Außenschale 1 ferner bis zu einem gewissen Grad, dass Geschosse zum Kopf des Helmträgers durchdringen können.
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Der Schutzhelm soll ferner aber auch vor Auswirkungen von Schlageinwirkungen, beispielsweise auch beim Aufprall eines Projektils, schützen. Hierzu ist ein Schutzhelm mit einer Innenkonstruktion 2 versehen, die den Kopf des Helmträgers von der harten Außenschale fern hält und bei einer Schlageinwirkung Schlagenergie aufnimmt, sodass diese nicht bzw. nur mit einer wesentlich verringerten Krafteinwirkung pro Zeit auf den Kopf des Helmträgers weitergeleitet wird.
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Die Innenkonstruktion 2 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel Befestigungsstreifen 3 auf, die mit einer üblichen, ballistisch widerstandsfähigen Verschraubung 4 an der Außenschale 1 festgelegt sind. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 befindet sich ein Befestigungsstreifen 3 in der Helmmitte im Nackenbereich. Zwei Befestigungsstreifen sind seitlich am Helm auf jeweils einer Seite angeordnet, sodass die Innenkonstruktion 2 mit einer Gesamtheit von drei Befestigungsstreifen an der Außenschale 1 gehalten wird. An den Befestigungsstreifen 3 sind Ansätze 5 angebracht, mit denen Kinnriemen 6 und Nackenriemen 7 befestigbar sind. Mit den. Kinnriemen 6 und dem Nackenriemen 7 ist der Helm fest am Kopf des Helmträgers befestigt und gegen ein unbeabsichtigtes Herunterfallen gesichert.
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Mit den Befestigungsstreifen 3 ist ferner ein um den Umfang des Kopfes des Helmträgers umlaufendes Kopfband 8 verbunden. Das Kopfband 8 ist mit einem polsternden Material 9, beispielsweise einem weichen Leder, umgeben und zur Anlage am Kopf des Helmträgers vorgesehen. Mit Streckverschlüssen 10 in Form von Ansätzen und Durchgangsöffnungen sind zahlreiche Enden eines korbartigen Trägers mit dem Kopfband 8 verbunden. Durch diese Verbindung wölbt sich der aus einem flachliegenden Material gebildet Träger 11 korbartig auf und umgibt die Schädelkalotte des Helmträgers, ohne unmittelbar an ihr anzuliegen.
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Der korbartige Träger 11 weist an seiner radialen Außenseite eine Noppenanordnung 12 mit zahlreichen Hohlnoppen 13 auf. Die überwiegende Anzahl der Hohlnoppen 13 ist in einer erfindungsgemäßen Weise ausgebildet, die unten näher beschrieben wird. Diese Hohlnoppen 13 können ergänzt werden durch einfache Hohlnoppen 13'. Für die vorliegende Erfindung ist es jedoch bevorzugt, wenn alle oder zumindest nahezu alle Hohlnoppen 13 in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildet sind.
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Die Befestigung des korbartigen Trägers 11 an der Außenschale 1 mittels der Befestigungsstreifen 3 über das Kopfband 8 erfolgt so, dass über die gesamte Außenfläche des korbartigen Trägers Hohlnoppen 13 an der Innenwand der harten Außenschale 1 unter einer gewissen Vorspannung anliegen, sodass der korbartige Träger 11 in einer durch die Außenschale 1 definierten Form festgelegt ist.
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An dem Kopfband 8 ist ferner ein Haarnetz 14 befestigt, mit dem sichergestellt wird, dass im Normalfall der Kopf des Helmträgers nicht am korbartigen Träger 11 anliegt. Ohne eine Krafteinwirkung von außen hat der Kopf des Helmträgers somit mit dem Kopfband 8 und dem Haarnetz 14 der Innenkonstruktion Kontakt. Darüber hinaus halten selbstverständlich die Kinnriemen 6 und der Nackenriemen 7 den Schutzhelm auf dem Kopf des Helmträgers.
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2 verdeutlicht, dass der korbartige Träger 11 aus zahlreichen streifenförmigen Abschnitten 15 besteht, die mit Abstand voneinander angeordnet sind, sodass der korbartige Träger 11 aufgrund einer Gitterstruktur eine gute Belüftung des Kopfes des Helmträgers ermöglicht. Die streifenförmigen Abschnitte 15 bilden ein zentrales Oberkopfteil 16, die die Form eines ovalen Rings aufweist. Der korbartige Träger 11 ist ein einstückiges Kunststoffteil, das gemäß 2 als flachliegendes Kunststoffteil hergestellt werden kann. Dabei gehen von dem zentralen Oberkopfteil 16 acht streifenförmige Abschnitte 15 geradlinig radial nach außen von dem zentralen Oberkopfteil 16 aus und weisen an ihren Enden Verschlussabschnitte 17 auf, die mit einer geformten Durchgangsöffnung 18 versehen sein können, um mit einem entsprechenden Gegenstück des Kopfbandes 8, beispielsweise in Pilzform, den Steckverschluss 10 zu bilden. Einer der radial verlaufenden streifenförmigen Abschnitte 15, der zur Verbindung mit dem Kopfband 8 im Nackenbereich vorgesehen ist, weist ein verbreitertes Befestigungsstück 19 auf, mit dem eine stabilere Verbindung zum Kopfband herstellbar ist.
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Es ist in 2 erkennbar, dass einige streifenförmige Abschnitte 15 als Verbindungsabschnitte zwischen den radial verlaufenden streifenförmigen Abschnitten 15 ausgebildet sind und sich in Umfangsrichtung erstrecken. Einige in dieser Umfangsrichtung verlaufende streifenförmige Abschnitte 15 sind ebenfalls mit Verschlussenden 17 ausgebildet, um zusammen mit einem entsprechenden Gegenstück einen Verschluss 20 zu bilden. Durch das Verschließen der Verschlüsse 20 und der Steckverschlüsse 10 zum Kopfband 8 wird das in 2 flachliegende einstückige Kunststoffteil zu dem korbartigen Träger 11 aufgewölbt, wie er in 1 erkennbar ist.
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Die Hohlnoppen 13 befinden sich, wie 2 zeigt, auf den streifenförmigen Abschnitten 15 des korbartigen Trägers 11. Dabei sind die streifenförmigen Abschnitte 15 zur Ermöglichung einer möglichst guten Belüftung des Kopfes des Helmträgers nur so breit ausgebildet, wie die entsprechende Breitenausdehnung der Hohlnoppen 13 ist. Vorzugsweise sind die Hohlnoppen mit einem runden Querschnitt gebildet, sodass der größte Durchmesser der Hohlnoppen 13 etwa der Breite der streifenförmigen Abschnitte 15 entspricht. Die erfindungsgemäßen Hohlnoppen sind elastisch verformbar, also reversibel verformbar ausgebildet.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hohlnoppe 13 ist in den 3 und 4 dargestellt. Ausgehend von den jeweiligen streifenförmigen Abschnitten 15 erstreckt sich die Hohlnoppe 13 nach radial außen bezüglich des korbartigen Trägers 11. Dies geschieht mit einem ringförmigen Unterteil 21, an das sich ein ringförmiges Oberteil 22 nach radial außen anschließt. Das ringförmige Unterteil 21 und das ringförmige Oberteil 22 sind durch ein Verbindungsstück 23 miteinander verbunden. Das ringförmige Oberteil 22 endet in einer im Wesentlichen planen Stirnfläche 24, mit der die Hohlnoppe 13 an der Innenwand der harten Außenschale 1 zur Anlage gelangt.
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Das ringförmige Unterteil 21 ist kegelstumpfartig mit einem sich nach oben verjüngenden Außendurchmesser ausgebildet. Durch das Verbindungsstück 23 entsteht ein stufenförmiger Sprung im Außendurchmesser, da der Außendurchmesser des ringförmigen Oberteils 22 kleiner ist als der Außendurchmesser des ringförmigen Unterteils 21 in Höhe des Verbindungsstücks 23. Auch das ringförmige Oberteil ist kegelstumpfförmig ausgebildet, sodass sich die Außendurchmesser des ringförmigen Oberteils nach radial außen (oben) hin verkleinert. Insbesondere das ringförmige Oberteil 22 weist eine nach oben gewölbte Außenwandung auf, sodass die Verringerung des Durchmessers nicht linear, sondern nach oben zunehmend erfolgt. Eine ähnliche Wölbung, wenn auch mit einem geringeren Ausmaß (größerer Wölbungsradius) kann auch für das ringförmige Unterteil 21 vorgesehen sein.
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Das Verbindungsstück 23 besteht im Wesentlichen aus einem horizontal verlaufenden Abschnitt, mit dem die stufenförmige Außen- und Innendurchmesserverkleinerung beim Übergang vom ringförmigen Unterteil 21 zum ringförmigen Oberteil 22 realisiert wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das ringförmige Unterteil 21 eine größere Wandstärke als das ringförmige Oberteil 22 auf. Hierdurch wird eine sequenzielle Verformung – zunächst das Oberteil 22, dann das Unterteil 21 – unterstützt, wie dies unten näher erläutert wird.
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Die Detaildarstellung in 4 verdeutlicht, dass das im Wesentlichen horizontal verlaufende Verbindungsstück 23 eine ringförmige Oberseite aufweisen kann, die nach radial innen geneigt ist, sodass sich beim Übergang von dem ringförmigen Unterteil 21 zum ringförmigen Oberteil 22 eine Verringerung der Wandstärke des horizontalen Verbindungsstücks 23 ergibt. Hierdurch wird an der Verbindung zwischen dem ringförmigen Oberteil 22 und dem Verbindungsstück 23 eine gezielte Materialschwächung bewirkt.
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Das in den 5 und 6 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hohlnoppe 13 entspricht dem in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel. Zur Verstärkung der Materialschwächung ist dabei in dem Verbindungsstück 23 auf der ringförmigen Oberseite lediglich eine umlaufende Nut 25 vorgesehen, durch die die Wandstärke des Verbindungsstücks 23 am Übergang zum ringförmigen Oberteil 22 deutlich verringert wird.
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Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hohlnoppe 13 ist in 7 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist die Hohlnoppe nicht – wie bisher – zweistufig aus einem ringförmigen Unterteil 21 und ringförmigen Oberteil 22, sondern dreistufig ausgebildet und besteht aus einem ringförmigen Unterteil 21, einem ersten ringförmigen Oberteil 22 und einem zweiten ringförmigen Oberteil 26. Demgemäß befindet sich zwischen dem ringförmigen Unterteil 21 und dem ersten ringförmigen Oberteil 22 ein erstes Verbindungsstück 23 und zwischen dem ersten ringförmigen Oberteil 22 und dem zweiten ringförmigen Oberteil 26 ein zweites Verbindungsstück 27. Die beiden Verbindungsstücke 23, 27 haben die gleichen Funktionen und können in gleicher Weise wie die Verbindungsstücke 23 in den Ausführungsbeispielen der 4 und 6 ausgebildet sein. Dementsprechend bewirken die Verbindungsstücke 23 und 27 jeweils eine sprungförmige Verringerung des Außendurchmessers und Innendurchmessers vom ringförmigen Unterteil 21 um ersten ringförmigen Oberteil 22 einerseits und vom ersten ringförmigen Oberteil zum zweiten ringförmigen Oberteil 26 andererseits.
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Bevorzugt ist ferner vorgesehen, dass das zweite ringförmige Oberteil 26 eine geringere Wandstärke aufweist als das erste ringförmige Oberteil 22, dessen Wandstärke wiederum geringer ist als die Wandstärke des ringförmigen Unterteils 21.
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In den 8 bis 10 ist ein Verformungsverlauf für eine Hohlnoppe 13 gemäß der in den 3 und 4 dargestellten ersten Ausführungsform verdeutlicht.
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8 zeigt Hohlnoppe 13 in einem unbelasteten Zustand. Wirkt nun in 8 aufgrund einer Schlageinwirkung eine Kraft F von oben, führt dies zu einer ausbeulenden Verformung des ringförmigen Oberteils 22 und zu einem Eindrücken des Materials des ringförmigen Oberteils 22 in den Bereich des ringförmigen Unterteils 21, wobei das Verbindungsstück 23 nach unten ringförmig abgewinkelt wird und so zu einer abrollenden Bewegung auf dem Material des ringförmigen Unterteils 21 führt. 9 zeigte eine Verformung bei nur einer geringen Krafteinwirkung oder eine Zwischenstufe der Verformung bei einer größeren Krafteinwirkung.
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Die durch die Kraft F ausgelöste Verformung setzt sich bei anhaltender Krafteinwirkung fort und führt dazu, dass sich das ringförmige Unterteil 21 nach radial (bzgl. der Hohlnoppe 13) außen ausbeult und sich die abrollende Bewegung des Materials des Zwischenstücks 23 und anschließend des Materials des ringförmigen Oberteils 22 auf die Innenwand des ringförmigen Unterteils 21 fortsetzt, bis die in 10 dargestellte Endstellung der reversiblen Verformung erreicht ist. In dieser Endstellung liegt das Material des ringförmigen Oberteils 22 durch Abrollen eingefaltet bezüglich der Höhe neben dem Material des ringförmigen Unterteils 21, sodass nunmehr ein kompakter elastischer Stempel gebildet wird.
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Die für eine Stoßdämpfung erforderliche Energieaufnahme erfolgt durch die Materialverformung und die Reibung des Materials des ringförmigen Oberteils 22 an dem Material des ringförmigen Unterteils 21, sodass die Schlagenergie in bei der Verformung durch die Reibung entstehende Wärme umgesetzt wird.
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Aus der verformten Stellung gemäß 10 drückt sich das Material der Hohlnoppe 13 über die Zwischenstellung der 9 in die Ausgangsstellung der 8 aufgrund der elastischen Rückstellkräfte wieder zurück. Diese Rückstellbewegung erfolgt langsam, sodass die dadurch auf den Kopf des Helmträgers einwirkenden Kräfte gering sind und sich über eine längere Zeit verteilen.
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Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass bei der Verwendung einer dreistufigen Hohlnoppe 13 gemäß 7 die gleichen Verformungsvorgänge ablaufen, wie sie anhand der 9 und 10 dargestellt sind. Sie finden lediglich einmal mehr statt und führen dazu, dass in der Endstellung (analog 10) das Material beider Oberteile 22 und 26 bezüglich der Mittenachse der Hohlnoppe 13 radial ineinander verschachtelt und innerhalb des Materials des ringförmigen Unterteils 21 nebeneinander zu liegen kommt.
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Selbstverständlich sind auch vier- und fünfstufige Hohlnoppen denkbar. In der praktischen Ausführung wird jedoch die zweitstufige, allenfalls die dreistufige Ausbildung der Hohlnoppe bedeutsam sein.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung der Hohlnoppen 13 führt nicht zu einer grundsätzlichen Veränderung der Anzahl der Noppen auf dem korbartigen Träger 11. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Hohlnoppen 13 erfordert für eine wirksame Energieaufnahme zur Stoßdämpfung eine gewisse Mindestwandstärke, sodass der größte Durchmesser der Hohlnoppen 13 größer als 8 mm sein sollte. Ein bevorzugter größter Durchmesser der Hohlnoppen 13 liegt zwischen 10 und 20 mm.
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Für einen Schutzhelm sind zwischen 30 und 120 Hohlnoppen 13 vorgesehen, vorzugsweise zwischen 40 und 100.
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Die erfindungsgemäßen Hohlnoppen 13 erlauben auch die Ausbildung sonstiger Körperschutzteile, wie beispielsweise beschussfeste oder schlagfeste Protektoren, die im Wesentlichen flächig ausgebildet in Bekleidungsstücke einsetzbar sind. In diesen Fällen können die erfindungsgemäßen Hohlnoppen 13 auch einen größeren maximalen Außendurchmesser aufweisen, der bis zu 50 mm betragen kann. Insbesondere in diesen Fällen kann eine mehrstufige Ausbildung der Hohlnoppen 13 sinnvoll sein.
