-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für den Schutz eines Objekts in Form eines Geräts oder eines Körperteils einer Person, insbesondere eines Kopfes, sowie ein Verfahren für die Herstellung einer solchen Schutzvorrichtung.
-
Schutzvorrichtungen für den Schutz eines Objekts, insbesondere in Form von Schutzhelmen zum Schutz des Kopfes einer Person, sind grundsätzlich bekannt. Sie dienen dazu, z. B. Einsatzkräfte bei der Durchführung eines Einsatzes zu schützen. Z. B. gibt es Schutzvorrichtungen in Form von Feuerwehrhelmen, die vor der mechanischen Einwirkung beim Herabfallen von Gegenständen schützen können. Auch ist es bekannt, dass Einsatzkräfte geschützte Geräte mit sich transportieren, welche innerhalb eines Schutzgehäuses angeordnet sind.
-
Bei bekannten Schutzvorrichtungen sind diese für sämtliche im Einsatz vorkommenden Gefahren ausgelegt. Bei Feuerwehrhelmen sind z. B. neben einfacher mechanischer Einwirkung durch Verpressen zwischen zwei Bauteilen oder durch Herabfallen von Gegenständen auch Situationen zu beachten, welche einen Durchdringungsschutz benötigen. So besteht die Gefahr, dass in einem brennenden Gebäude durch Explosionseinwirkung kleine Bauteile explosionsartige Geschwindigkeiten annehmen. Solche fliegenden Projektile sollen am Durchdringen der Schutzvorrichtung, insbesondere in Form eines Schutzhelms, mit hoher Wahrscheinlichkeit gehindert werden. Dies wird bei bekannten Schutzvorrichtungen durch entsprechende Materialwahl der Schutzvorrichtung ausgeführt. So sind diese Schutzvorrichtungen häufig aus relativ schwerem und vor allem kostenintensivem Material hergestellt, um neben der mechanischen Stabilität auch den beschriebenen Durchdringungsschutz zur Verfügung zu stellen. Neben der Erhöhung des Gewichts wird durch die entsprechenden höheren Kosten solch mechanisch stabilen Materials auch der Kostenaufwand für eine solche Schutzvorrichtung erhöht. Das erhöhte Gewicht geht mit geringerem Tragekomfort einher.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer Schutzvorrichtung für den Schutz eines Objektes in Form eines Geräts oder eines Körperteils zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise die Belastbarkeit einer Schutzvorrichtung für den Schutz eines derartigen Objektes zu verbessern, wobei gleichzeitig eine leichte Herstellbarkeit, geringe Kosten und/oder ein reduziertes oder gleichbleibendes Gewicht gewährleistet sein sollen.
-
Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Schutzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
-
Eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung dient dem Schutz eines Objekts in Form eines Geräts oder eines Körperteils einer Person, insbesondere eines Kopfes. Hierfür weist die Schutzvorrichtung eine Außenschale mit einer zum Objekt richtbaren Innenwandung und einer vom Objekt weg richtbaren Außenwandung auf. Darüber hinaus dient die Schutzvorrichtung zur wenigstens teilweisen Abdeckung des Objekts. Eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Außenschale zumindest ein flächiges Verstärkungselement mit einer geringeren flächigen Erstreckung als die Außenschale für eine lokale Verstärkung der Außenschale aufweist.
-
Eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung ist insbesondere für den Schutz eines Körperteils, bevorzugt des Kopfes, einer Person ausgeführt. So kann eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung insbesondere als Schutzhelm ausgebildet sein.
-
Dieser Schutzhelm ist insbesondere ein Einsatzschutzhelm für Rettungskräfte, wie z. B. für die Feuerwehr oder für das Technische Hilfswerk.
-
Selbstverständlich kann die Schutzvorrichtung neben der erfindungsgemäß vorhandenen Außenschale je nach Verwendungszweck noch weitere Bauteile aufweisen. Ist die Schutzvorrichtung als Schutzhelm ausgebildet, so können Innenschalen, Innenkalotten oder Kopfbänder für eine Verbesserung des Tragekomforts des Schutzhelms eingesetzt werden.
-
Durch eine erfindungsgemäße Ausbildung der Schutzvorrichtung unterscheidet sich eine solche Schutzvorrichtung von bekannten Schutzvorrichtungen durch eine lokale Verstärkung der Außenschale. Somit werden der erhöhte Materialaufwand und der damit einhergehende erhöhte Kostenaufwand für die mechanische Verstärkung nur lokal und nicht über die gesamte Schutzvorrichtung global durchgeführt. Die Erhöhung der Kosten und des Gewichts wird damit nur für eine lokale und damit definierte flächige Erstreckung der Außenschale notwendig, so dass die restlichen Bereiche der Außenschale in konventioneller Weise ausgebildet sein können. So kann es sich bei der Außenschale z. B. um eine Kunststoffschale handeln, welche eine normale mechanische Stabilität aufweist. Bestimmte Bereiche, welche als belastete Bereiche oder gefährdete Bereiche definiert sind, können mit der erfindungsgemäß vorgesehenen lokalen Verstärkung durch das flächige Verstärkungselement versehen werden. Damit wird mit gleichbleibendem Gewicht oder nur mit geringer Erhöhung des Gewichts ein hoher zusätzlicher Schutzwirkungsgrad bei der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung erzeugt. Auch werden durch die Reduktion des benötigen Materials für das zusätzlich vorhandene flächige Verstärkungselement die Zusatzkosten für eine solche Schutzvorrichtung reduziert.
-
Eine lokale Verstärkung durch das flächige Verstärkungselement dient dabei insbesondere gegen eine Durchdringung eines Projektils und/oder eine andere mechanische Belastung, insbesondere in Form einer Druckbelastung. Wie bereits in der Einleitung erläutert worden ist, besteht bei der Verwendung von Schutzvorrichtungen durch Einsatzkräfte insbesondere das Risiko von Projektilen, die die Schutzvorrichtung durchschlagen. Dieses Durchschlagen in Form eines Durchdringens wird erfindungsgemäß durch die lokale Verstärkung in diesen durch das flächige Verstärkungselement verstärkten Abschnitten der Außenschale verhindert bzw. zumindest erschwert. Selbstverständlich sind jedoch auch andere, z. B. mechanische Druckbelastungen im Sinne der vorliegenden Erfindung durch die lokale Verstärkung mit höherer Schutzwirkung für die Schutzvorrichtung versehen.
-
Erfindungsgemäß weist die Außenschale das zumindest eine flächige Verstärkungselement auf. Das bedeutet, dass das flächige Verstärkungselement integraler Bestandteil der Außenschale sein kann. Bevorzugt handelt es sich bei einem flächigen Verstärkungselement jedoch um ein separates Bauteil, welches im Laufe des Herstellverfahrens mit dem Bauteil der Außenschale kombiniert wird. So kann das flächige Verstärkungselement z. B. innerhalb des Materials der Außenschale angeordnet sein. Auch eine Anordnung des Verstärkungselements auf der Oberfläche der Außenschale, z. B. auf der Innenwandung und/oder auf der Außenwandung, ist denkbar. Auch das Vorsehen einer Aufnahmevertiefung in Form eines Rücksprungs oder einer Nut für die Anbringung des Verstärkungselements an der Außenschale ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich. Dabei besteht vorzugsweise eine kraftübertragende Verbindung zwischen dem flächigen Verstärkungselement und der Außenschale, so dass durch die Befestigung der beiden Bauteile aneinander eine Kraftübertragung ermöglicht wird.
-
Unter einer flächigen Erstreckung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Erstreckung aus geometrischer Sicht mit einer geringen Dicke im Vergleich zur Länge und Breite zu verstehen. Das flächige Verstärkungselement hat also eine im Wesentlichen plattenartige Struktur, wobei das flächige Verstärkungselement eine entsprechende Anpassung an eine Krümmung der Außenschale aufweisen kann bzw. aufweist. Gleiches gilt selbstverständlich auch für die Außenschale, die ebenfalls neben einer plattenförmigen Ausprägung auch eine einfach oder mehrfach gekrümmte Ausbildung aufweisen kann.
-
Vorzugsweise sind die Außenschale und/oder das flächige Verstärkungselement zumindest teilweise aus Kunststoff hergestellt. Die Außenschale ist vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt, so dass ein Spritzgussverfahren für die Herstellung der Außenschale Verwendung finden kann.
-
Eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung kann auch als hybride Schutzvorrichtung bzw. bei der Ausbildung als Schutzhelm als hybrider Schutzhelm mit lokaler Verstärkung bezeichnet werden. Durch die beschriebenen technischen Auswirkungen wird unter geringer oder keiner Erhöhung des Gewichts eine verbesserte lokale Schutzwirkung der Schutzvorrichtung erreicht. Darüber hinaus kann durch das Separieren der Funktionalitäten der Außenschale einerseits und der lokalen Verstärkung durch das Verstärkungselement andererseits eine erleichterte Herstellung dieser beiden Bauteile separat voneinander erfolgen.
-
Vorteilhaft ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung die Außenschale als wenigstens eine der folgenden Ausführungsformen ausgebildet ist:
- – Schutzhelm
- – Schutzschiene
- – Schutzdeckel
- – Gehäusebauteil
-
Bei der voranstehenden Aufzählung handelt sich um eine nicht abschließende Liste. Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung als Schutzhelm oder als Schutzschiene ausgebildet sein. Unter einer Schutzschiene ist dabei der Schutz eines Körperteils zu verstehen, welches abseits vom Kopf einer Person angeordnet ist. So kann es sich bei der Schutzschiene z. B. um den Schutz des Ellenbogens, des Unterarms, des Oberarms oder Teilen der Beine handeln. So kann eine solche Schutzschiene zusätzlichen Schutz von zusätzlichen Körperteilen einer Person gewährleisten. Bei der Ausbildung der Schutzvorrichtung für den Schutz eines Objekts innerhalb eines Gehäuses, kann diese Schutzvorrichtung sowohl als abnehmbarer Deckel, als auch als fest angebrachtes Gehäusebauteil ausgebildet sein. Eine Beschädigung wird dabei insbesondere mit Bezug auf eine Durchdringung durch Projektile und/oder mit Bezug auf eine mechanische Belastung bei einer Quetschung bzw. Verpressung verstanden.
-
Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung wenigstens abschnittsweise eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen dem zumindest einen Verstärkungselement und der Außenschale ausgebildet ist. Bevorzugt ist zumindest eine stoffschlüssige Verbindung herzustellen bzw. die Ausbildung einer solchen stoffschlüssigen Verbindung. Unter einem Stoffschluss ist insbesondere eine Kombination mit einem Spritzgussverfahren zu verstehen. So ist es bevorzugt, wenn das Verstärkungselement zumindest an seiner Außenseite ein aufschmelzbares Material, insbesondere in Form eines thermoplastischen Materials, aufweist. So kann in einer Kavität einer Werkzeugvorrichtung ein solches Verstärkungselement angeordnet werden, so dass beim Durchführen des Spritzgussvorganges das eindringende warme und damit fließfähige Spritzgussmaterial die Oberfläche des Verstärkungselements anschmilzt. Beim abschließenden Erkalten in der Kavität geht somit das Verstärkungselement zumindest an seiner Oberfläche mit der ausgebildeten Außenschale einen Stoffschluss ein. Dieser Stoffschluss kann mit einem Formschluss kombiniert sein oder alternativ zu diesem ausgebildet sein. Auch eine formschlüssige Verbindung, z. B. mit Vorsprüngen bzw. Rastnasen kann durch das voranstehend beschriebene Spritzgussverfahren hergestellt werden. So können umlaufende Rahmen im Spritzgussverfahren erzeugt werden, so dass anschließend nach dem Aushärten dieser Rahmen das Verstärkungselement in der vordefinierten Position hält. In einem solchen Fall kann von einer Umklammerung des Verstärkungselements durch die formschlüssigen Vorsprünge der Außenschale gesprochen werden.
-
Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung das zumindest eine Verstärkungselement als Faserverbundbauteil, insbesondere aufweisend Aramidfasern mit einem thermoplastischen Matrixmaterial, ausgebildet ist. Faserverbundbauteile kombinieren eine hohe mechanische Belastbarkeit mit geringem Gewicht. Dies bringt bei einem Einsatz von einem solchen Faserverbundbauteil für eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung eine geringe Gewichtserhöhung mit sich. Gleichzeitig sind bekannte Faserverbundmaterialien jedoch üblicherweise im Vergleich zu einfachen Kunststoffmaterialien relativ teuer. Die Reduktion der geometrischen Erstreckung des Verstärkungselements auf eine lokale mechanische Verstärkung erlaubt jedoch deren Einsatz, ohne dass die Kosten für die Herstellung der Schutzvorrichtung unnötig stark ansteigen. Insbesondere wird eine solche Ausführungsform mit der Ausführungsform des voranstehenden Absatzes kombiniert. So kann die jeweilige Aramidfaser mit einer Schmelztemperatur ausgestattet sein, die während der Temperaturerhöhung eines Spritzgussverfahrens unbeeinträchtigt bleibt. Handelt es sich jedoch um ein thermoplastisches Matrixmaterial, so kann unter Beibehaltung der mechanischen Festigkeit der Aramidfasern dieses thermoplastische Matrixmaterial angeschmolzen werden, so dass die beschriebene stoffschlüssige Verbindung zwischen Verstärkungselement und Außenschale ausgebildet wird. Nach Reduktion der Temperatur und Aushärten des Thermoplasten wird damit eine besonders vorteilhafte Kraftübertragung zwischen dem Verstärkungselement, insbesondere den verstärkenden Aramidfasern, und der Außenschale möglich. Selbstverständlich können jedoch auch andere Befestigungsmethoden, z. B. ein Verkleben, ein Verschrauben, ein Verrasten oder ein Vernieten durchgeführt werden. Bei den Fasern des Faserverbundmaterials handelt es sich insbesondere um Endlosfasern, welche z. B. als Gewebe vorliegen.
-
Ebenfalls vorteilhaft kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung die Innenwandung abschnittsweise von dem zumindest einen Verstärkungselement ausgebildet ist. Die Innenwandung ist somit zum Teil sichtbares Verstärkungselement. Somit kann die Herstellung der Schutzvorrichtung noch leichter erfolgen. Das Verstärkungselement befindet sich also nicht komplett innerhalb des Materials der Außenschale, sondern ist von der Innenseite der Schutzvorrichtung sichtbar. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass der Ort der lokalen Verstärkung ebenfalls sichtbar wird. Beim Einsatz einer solchen Schutzvorrichtung kann diese Information genutzt werden, wenn die Schutzvorrichtung z. B. als Schutzhelm ausgebildet ist. So ist der Träger des Schutzhelms durch die Sichtbarkeit des Verstärkungselements vom exakten Ort der mechanischen Verstärkung informiert. Darüber hinaus dient die Sichtbarkeit dazu, mögliche Verletzungen des Verstärkungselements auch direkt erkennen zu können. Insbesondere Faserbeschädigungen des Verstärkungselements, welche mit einer reduzierten mechanischen Belastbarkeit einhergehen können, können auf diese Weise sichtbar gemacht werden.
-
Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn bei einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung das zumindest eine Verstärkungselement in einem Abschnitt der Außenschale angeordnet ist, welcher einem hinsichtlich mechanischer Einwirkung gefährdeten Bereich entspricht oder im Wesentlichen entspricht. Darunter ist ein Bereich zu verstehen, welcher im Einsatz mit hoher Wahrscheinlichkeit einer mechanischen Belastung unterliegt. Dies ist insbesondere der Bereich, welcher in exponierter Lage der Schutzvorrichtung angeordnet ist. So kann beispielsweise der Kammbereich eines Schutzhelms als gefährdeter Bereich hinsichtlich mechanischer Einwirkung verstanden werden. Projektile, die auf eine Person zufliegen, wird dieser üblicherweise durch ein Einziehen des Kopfes bzw. Einnicken des Kopfes versuchen zu umgehen. Er schützt den Kopf damit, indem er den Kammbereich dem jeweiligen Projektil und damit dem Explosionsort entgegenstreckt. Dieser Ort und damit der Abschnitt der Außenschale ist ein gefährdeter Bereich im Sinne dieser Ausführungsform. Durch die Korrelation des lokalen verstärkten Bereichs mit den gefährdeten Bereichen wird die Schutzwirkung und reduziertem Kostenaufwand und reduziertem Gewicht bei gleichen Vorteilen erreicht.
-
Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn bei einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung die Außenschale wenigstens einen Abstandshalter für die Einhaltung eines Mindestabstandes zum Objekt aufweist. Z. B. kann die Außenschale eine Innenschale und/oder ein Kopfband aufweisen, um die Schutzvorrichtung in Form eines Schutzhelms auf dem Kopf einer Person befestigen zu können. Das Vorsehen von Abstandshaltern dient dazu, dass bei einer elastischen Verformung der Außenschale und/oder des Verstärkungselements eine Einwirkung auf das jeweilige Objekt noch vermieden wird. Auch schafft ein solcher Abstandshalter Spielraum für den Versagensfall, so dass nicht sofort ein Kontakt mit einem durchgedrungenen Projektil und dem Objekt stattfinden kann.
-
Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung das zumindest eine Verstärkungselement eine Erstreckung aufweist, welche der Schnittfläche zwischen der Außenschale und einem Kegel entspricht, dessen Spitze auf einer Hauptachse der Außenschale angeordnet ist. Diese Hauptachse ist bei einem Schutzhelm insbesondere korrelierend mit der Körperachse der jeweiligen Person. Dabei befindet sich die Spitze des Kegels vorzugsweise in einem Bereich zwischen dem Kinn und der Schnittlinie zu den beiden Ohren der Person. Je höher der Schnittpunkt und damit die Spitze des Kegels vorgesehen sind, desto geringer wird die geometrische Erstreckung des Verstärkungselements ausfallen. Damit kann die Position des Verstärkungselements besonders vorteilhaft mit dem gefährdeten Bereich einer solchen Schutzvorrichtung, insbesondere im Kammbereich eines Schutzhelms, korreliert werden. Ein solcher Kegel weist vorzugsweise einen Öffnungswinkel im Bereich von ca. 45° auf.
-
Eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung lässt sich dahingehend weiterbilden, dass das zumindest eine Verstärkungselement für die Ausbildung eines Durchdringungsschutzes gegen Projektile ausgebildet ist, insbesondere bis zu einer Energie von ca. 20 J bis ca. 30 J. Dabei handelt es sich um Energiegehalte z. B. bei Explosionen in Einsatzsituationen von Einsatz- oder Rettungskräften. Dabei kann das Verstärkungselement zum Schutz gegen Teile mit einer höheren Dichte, mit einer höheren Härte und/oder mit einem höheren E-Modul als die Außenschale ausgebildet sein.
-
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für die Herstellung einer Schutzvorrichtung, insbesondere mit den Merkmalen der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung, aufweisend die folgenden Schritte:
- – Herstellen und/oder Bereitstellen von zumindest einem Verstärkungselement,
- – Einlegen des zumindest einen Verstärkungselements in ein Herstellungswerkzeug, insbesondere ein Spritzgusswerkzeug,
- – Herstellen der Außenschale unter Einbindung des zumindest einen Verstärkungselements.
-
Damit bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung erläutert worden sind. Auch wird hier gut ersichtlich, dass eine Trennung der Funktion der zusätzlichen Verstärkung und der Herstellung der Außenschale in zwei separate Herstellungsschritte erfolgen kann. Darüber hinaus wird auf diese Weise eine geometrische Korrelation zwischen Verstärkungselement und Außenschale möglich, wie sie bereits im Anspruch 1 bezüglich der Schutzvorrichtung erläutert worden ist. Die Befestigung zwischen Verstärkungselement und Außenschale erfolgt vorzugsweise mittels Stoffschluss und/oder Formschluss.
-
Ein erfindungsgemäßes Verfahren lässt sich dahingehend weiterbilden, dass für das Herstellen des zumindest einen Verstärkungselements zumindest einer der nachfolgenden Schritte durchgeführt wird:
- – Herstellung eines plattenförmigen Faserverbundwerkstücks,
- – Zuschnitt eines plattenförmigen Faserverbundwerkstücks,
- – Erwärmen des Zuschnitts auf eine Temperatur oberhalb der Glastemperatur des Faserverbundwerkstücks,
- – Pressen des erwärmten Zuschnitts in eine dreidimensionale Form, insbesondere in einem kalten Presswerkzeug.
-
Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich ebenfalls um eine nicht abschließende Liste möglicher Schritte für die Herstellung des Verstärkungselements. Bevorzugt wird ein Faserverbundwerkstück verwendet. In der Herstellung werden vorzugsweise Endlosfasern mit einer entsprechenden Matrix versehen. Der Zuschnitt erfolgt vorzugsweise aus einer Platte des Faserverbundwerkstücks und erzeugt damit die zweidimensionale Struktur bzw. Form des Verstärkungselements. Durch das Aufwärmen und anschließende Verpressen wird die dreidimensionale Form des Verstärkungselements zur Verfügung gestellt. Typische Dicken für die Verstärkungselemente liegen z. B. im Bereich von ca. 0,3 mm.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme, auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder, in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
-
1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung,
-
2 im Teilquerschnitt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung,
-
3 im Teilquerschnitt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung,
-
4 einen Schritt eines Herstellens eines Verstärkungselements,
-
5 einen weiteren Schritt des Herstellens eines Verstärkungselements,
-
6 einen weiteren Schritt eines Herstellens eines Verstärkungselements und
-
7 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung.
-
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 7 mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
In 1 ist eine Schutzvorrichtung 10 in Form eines Schutzhelms schematisch dargestellt. Er ist auf einem Objekt 100 in Form eines Körperteils 120, hier dem Kopf einer Person, angeordnet. Dabei weist die Schutzvorrichtung 10 hier eine Außenschale 20 auf, welche die Helmschale des Schutzhelms bildet. Dabei ist eine Innenwandung 22 auf das Objekt 100 zu gerichtet, während eine Außenwandung 24 der Außenschale 20 vom Objekt weg gerichtet ist.
-
Wie der 1 gut zu entnehmen ist, ist in einem Teilabschnitt der Außenschale 20 ein Verstärkungselement 30 auf der Innenwandung 22 angeordnet. Die flächige Erstreckung dieses Verstärkungselements 30 ist kleiner als die entsprechende Erstreckung der Außenschale 20. Somit findet eine lokale Verstärkung gegen mechanische Belastung nur in diesem geschützten Bereich des Verstärkungselements 30 statt.
-
Die lokale Verstärkung bezieht sich dabei auf den gefährdeten Bereich der Schutzvorrichtung 10, welcher hier durch einen Schnitt zwischen der Außenschale 20 und einem Kegel 130 definiert wird. Der Kegel 130 weist dabei eine Spitze auf, welche auf der Hauptachse 28 der als Schutzhelm ausgebildeten Schutzvorrichtung 10 liegt. Der Öffnungswinkel dieses Kegels liegt vorzugsweise im Bereich von ca. 45° bis ca. 90°.
-
Die 2 und 3 zeigen zwei Möglichkeiten, wie das Verstärkungselement 30 exakt an bzw. in der Außenschale 20 angeordnet sein kann. So zeigt die 2 die Anordnung des Verstärkungselements 30 innerhalb des Materials, welches z. B. durch das Einlegen und komplette Umspritzen des Verstärkungselements 30 erzielt werden kann. In 3 bildet das Verstärkungselement 30 zumindest abschnittsweise die Innenwandung 22 der Außenschale 20 aus. Bei dieser Ausführungsform ist also das Verstärkungselement 30 von innen sichtbar. Mögliche Beschädigungen können auf diese Weise wahrgenommen werden. Auch ist die Herstellbarkeit noch leichter gewährleistet, da nur ein teilweises Umspritzen bzw. Befestigen des Verstärkungselements 30 stattfinden muss.
-
Bei der Ausführungsform der 2 und 3 wird insbesondere auch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Verstärkungselement 30 und dem Material der Außenschale 20 hergestellt. Insbesondere handelt es sich dabei um thermoplastische Materialkombinationen, so dass beim spritzgießtechnischen Herstellen der Außenschale 20 ein Anschmelzen der Oberfläche des Verstärkungselements 30 stattfindet. Beim anschließenden Erkalten bildet sich eben diese stoffschlüssige Verbindung aus.
-
Die 4, 5 und 6 zeigen eine Möglichkeit verschiedener Herstellungsschritte eines Verstärkungselements 30. Diese Schritte können miteinander kombiniert oder separat einzeln durchgeführt werden. Hier ist das Verstärkungselement 30 als Faserverbundwerkstück mit Fasern 32 und einem Matrixmaterial 34 ausgebildet. Aus einem plattenförmigen Faserverbundwerkstück wird mithilfe einer Schneidvorrichtung 140 ein zweidimensionaler Zuschnitt erzeugt. Dieser zweidimensionale Zuschnitt des Verstärkungselements 30 wird mithilfe einer Heizvorrichtung 150 aufgeheizt, insbesondere auf eine Temperatur im Bereich der Glastemperatur dieses Faserverbundwerkstücks. Anschließend kann, vorzugsweise in einem kalten Presswerkzeug (nicht dargestellt), aus der zweidimensionalen Erstreckung eine dreidimensionale Erstreckung durch Pressung erzielt werden. Das Ergebnis eines solchen Pressvorgangs zeigt die 6 schematisch.
-
In 7 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung 10 dargestellt. Hier handelt es sich um den Schutz eines Objekts in Form eines Geräts innerhalb eines Gehäuses. Die Schutzvorrichtung 10 weist hier eine Außenschale 20 auf, welche von unten mit einem Deckel abgeschlossen ist. Das Gerät 110 als Objekt 100 wird darüber hinaus durch Abstandshalter 26 vor direkter Kontaktierung mit der Schutzvorrichtung 10 geschützt. Auch ist der 7 zu entnehmen, dass selbstverständlich auch mehr als ein einziges Verstärkungselement 30, hier drei Verstärkungselemente 30, vorgesehen sein können.
-
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Schutzvorrichtung
- 20
- Außenschale
- 22
- Innenwandung
- 24
- Außenwandung
- 26
- Abstandshalter
- 28
- Hauptachse
- 30
- Verstärkungselement
- 32
- Fasern
- 34
- Matrix
- 100
- Objekt
- 110
- Gerät
- 120
- Körperteil
- 130
- Kegel
- 140
- Schneidvorrichtung
- 150
- Heizvorrichtung
