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Die Erfindung betrifft einen Rucksack mit einem integrierten Rückenprotektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Rückenprotektoren dienen zur passiven Sicherheit bei sportlichen Aktivitäten, wie Motorradfahren Snowboarden, Mountainbiken. Solche Protektoren dienen im Wesentlichen zum Schutz der Wirbelsäule vor Verletzungen. Nicht jedes Polsterelement ist aber als Protektor geeignet. Protektoren werden nämlich basierend auf der Motorrad-Prüfnorm EN-1621-2 „zertifiziert“. Diese Norm sieht zwei Schutzklassen vor. Die Schutzklasse 1 erfordert bei einem definierten Falltest eine Restschlagkraft von weniger als 18kN. Die Schutzklasse 2 hat höhere Anforderungen. Hier darf die Restschlagkraft 9kN nicht übersteigen. Die Norm schreibt eine Prüftemperatur von 23±2 °C bei einer relativen Luftfeuchte 50±5% vor.
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Aus der
WO2017/221110 ist ein Rückenprotektor bekannt, der aus mehreren flexibel miteinander verbundenen energieabsorbierenden Platten besteht. Die wabenartigen Platten sowie die Verbindungselemente sind aus einem Gummimaterial vorzugsweise aus Nitrilkautschuk. Dieser Rückenprotektor erlaubt eine Torsion unter höherem Kraftaufwand um seine Längsachse. Das Schwenken um die senkrecht zur Längsachse verlaufenden Verbindungselemente ist ohne größeren Kraftaufwand möglich.
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Durch die Flexibilität wird erreicht, dass sich der Rückenprotektor relativ gut an die Rückenform des Trägers anpassen lässt.
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Aus der
FR2818510 ist ein Rucksack mit einem Rückenprotektor bekannt, der aus mehreren starren Platten besteht, die über Scharniere beweglich zueinander verbunden sind. Die Scharniere sind jeweils in einer horizontalen Linie angeordnet und definieren drei horizontal verlaufende Drehachsen. Dadurch ist nur eine bedingte Anpassung an die Rückenform des Trägers möglich. Dies ist für den Träger sehr unkomfortabel.
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Aus der
US2005/0205634 ist ein Rucksack mit einem plattenförmigen Luftpolsterkissen bekannt. Dieses Luftpolsterpissen ist aber nicht al Protektor geeignet.
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Aus der
DE102007004641 ist ein Rucksack mit integriertem Rückenprotektor bekannt. Dieser Rückenprotektor weist eine plattenförmige Schutzschicht aus einem harten Kunststoffmaterial auf, die das Eindringen von harten und spitzen Gegenständen verhindern sollen. Eine weitere plattenförmige Schicht besteht aus einem viskoelastischen Schaum, der bei langsamen Belastungen nachgiebig bzw. weich und bei Schlageinwirkungen relativ hart ist.
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Die bekannten Protektoren lassen sich in zwei Klassen einteilen zum einen harte Protektoren (hard shell) und zum anderen weichen Protektoren (soft shell). Die harten Protektoren bestehen aus einer festen und nicht deformierbare flächigen Kunststoffkonstruktion. Häufig eingesetzte Materialien sind hierbei Duromere oder Plastomere. Diese Protektoren verteilen die einwirkende Kraft auf eine breite Fläche. Unter der harten Oberfläche (hard shell) ist meistens eine elastische Schicht aus einem Elastomer vorgesehen.
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Harte Protektoren bieten zwar eine hohe Schutzwirkung, sie sind aber sehr unkomfortabel und schränken die Bewegungsfreiheit bei der sportlichen Aktivität sehr ein.
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Es gibt auch, wie bereits erläutert Protektoren, die zwar auf unflexiblen Plattenkonstruktionen basieren, die aber eine Anpassung an unterschiedliche Rückenformen, die bei den sportlichen Aktivitäten zwangsweise auftreten können, bedingt durch Gelenkverbindungen zwischen den einzelnen Platten etwas ausgleichen können.
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Auch solche Protektoren schränken die Bewegungsfreiheit unter Umständen ein.
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Die weichen Protektoren weisen dagegen eine flexible Form auf. Bei einem Schlag werden diese Protektoren unmittelbar im Bereich der Krafteinwirkung quasi punktförmig deformiert. Typische Materialien für weiche Protektoren sind Elastomere wie Polyurethan (PUR) bzw. Ethylenvinylacetat (EVA) mit viskos-elastischen Eigenschaften.
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Die weichen Protektoren erlauben zwar eine bessere Anpassung an die Rückenform des Sportlers. Die dämpfenden Eigenschaften der zur Verfügung stehenden Materialien ist aber stark temperaturabhängig und luftfeuchteabhängig. Weiche Protektoren (soft shell), die bei einer Temperatur von 21° Celsius eine gute Schutzwirkung (Schutzklasse 2) aufweisen, verlieren diese schon bei relativ tiefen Temperaturen insbesondere bei Temperaturen unter 0° Celsius. Damit sind solche Protektoren für den Einsatz beim Wintersport nicht geeignet
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Aus der
DE202018100661U1 ist eine Verbundschutzvorrichtung bekannt, die auch für niedrige Temperaturen geeignet sein soll. Wie bereits erwähnt sind herkömmliche Schutzvorrichtungen, die eine hohe Stoßwiderstandsfähigkeit aufweisen, oft aus einem hochspeziellen stoßwiderstandsfähigen Material gefertigt. Solche Spezialmaterialien sind jedoch im Hinblick auf klimatische Verhältnisse sehr empfindlich. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen, wie sie insbesondere bei Wintersportaktivitäten auftreten können, werden diese Materialien leicht spröde, was dazu führt, dass die Schutzvorrichtung bei einer Stoßbeanspruchung leicht Schaden nehmen kann, was eine verringerte Schutzfähigkeit zur Folge hat.
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Beide Schaumaterialien werden auf Ölbasis hergestellt und sind aus Nachhaltigkeitsgründen problematisch.
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Bei einer hohen Luftfeuchtigkeit sind insbesondere Weichschäume nur bedingt verwendbar. Die Luftzellen in den viskoelastischen füllen sich mit der Luftfeuchtigkeit und verändern so die dämpfende Wirkung und beeinflussen die Schutzwirkung negativ.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Rucksack mit einem integrierten Rückenprotektor anzugeben, der die oben genannten Nachteile nicht aufweist, der über einen weiten Temperaturbereich eine gute Schutzwirkung aufweist und der trotzdem einen hohen Tragekomfort bietet, der gut an verschiedene Rückenformen, die bei den Sportaktivitäten eingenommen werden, anpassbar ist und der leicht ist sowie einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
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Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen angegeben
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Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, das stoßdämpfende Element als flächige luftgefüllte Kammer auszubilden, die unter einem Mindestdruck von 0.5 bar steht.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- 1 erfindungsgemäßer Rucksack in einer perspektivischen Ansicht mit einem stoßdämpfenden Element
- 2 Rucksack gemäß 1 teilweise geschnitten
- 3 Detailvergrößerung im Bereich des Ventils gemäß 2
- 4 Aufbau des Rucksacks mit Schaumstoffpolster und flexibler Platte
- 5 Aufsicht auf ein stoßdämpfendes Element
- 6 Schnitt eines stoßdämpfenden Elements im Bereich der Flexionslinien
- 7 spezielle Ausgestaltung des Elements gemäß 5
- 8 Aufsicht auf den Rückenbereich eines Sportlers
- 9 Kräfteverlauf bei einem Schlagtest
- 10 Aufsicht auf ein Element 1 mit einer vergrößerten Darstellung im Ventilbereich
- 11 schematische Seitenansicht auf einen Fahrradsportler mit einem erfindungsgemäßen Rucksack mit Funksensor und Smartphone 12 Seitenansicht eines Fahrradsportlers mit dem erfindungsgemäßen Rucksack in Sporthaltung
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer Rucksack 10 mit zwei Schulterträgen, wobei nur ein Schulterträger 12 sichtbar ist, in einer perspektivischen Ansicht sehr schematisch dargestellt.
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Der Rucksackkörper des Rucksacks 10 ist im geöffneten Zustand dargestellt. Das dämpfende Element 1, der Rückenprotektor, ist erfindungsgemäß als eine flächige luftgefüllte Kammer 3 mit einem Ventil 5 ausgebildet. Am Rückenteil des Rucksacks 10 ist eine Tasche 14 vorgesehen in die das dämpfende Element 1 einfach einschiebbar ist. Das dämpfende Element 1 kann aber auch fest in das Rückenteil integriert sein.
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In 2 ist der Rucksack 10 gemäß 1 teilweise geschnitten dargestellt. Der Rucksackkörper 16 ist geschlossen, das Element 1 ist vollständig in die Tasche 14 eingeschoben. In der Ausschnittsvergrößerung 3 ist der Bereich um das Ventil 5 vergrößert dargestellt. Die Stärke des dämpfende Elements 1 beträgt etwa 1,5 cm. Die Kammer 3 wird durch zwei verschweißte Folien 40 aus TPU gebildet.
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In 4 ist der Aufbau des Rucksacks 10 etwas detaillierter dargestellt, wobei jedoch der Tascheneinschub aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen wurde.
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Der Rucksackrücken des Rucksack 10 ist mehrschichtig aufgebaut. Die äußere Schicht, die auf dem Rücken des Rucksackträgers aufliegt besteht aus einem strukturierten Schaumstoffpolster 30 (Padding). Das Schaumpolster 30 erlaubt eine gute Durchlüftung im Rückenbereich. Die zweite Schicht besteht aus der luftgefüllten Kammer 3 und die dritte Schicht aus einer flexiblen Platte 33 z.B. aus ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) einem thermoelastischen Kunststoff oder PE (Polyethylen).
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Solche Platten sind sehr stabil. Sie brechen so gut wie nicht. Ein Splittern ist auch ausgeschlossen. Außerdem verhindern die Platten, dass spitze Gegenstände (z.B. Steine) bis zur Kammer 3 vordringen und die Folie 40 durchstechen. Ein weiterer Vorteil den die Platten bieten ist die Kraftverteilung auf größere Flächen.
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In 5 ist eine Aufsicht auf das erfindungsgemäße stoßdämpfende Element 1 mit der flächigen luftgefüllten Kammer 3 dargestellt. Das Element 1 ist am unteren Ende 220 mm und am oberen Ende 250 mm breit und so der Norm EN 1621-2 entsprechend angepasst. Die Kammer 3 ist durch vertikal und horizontal verlaufende Linienelemente getrennt, die eine Flexion ermöglichen, deshalb werden diese im folgenden Flexionslinien 50, 52 genannt. Die Flexionslinien 50, 52 erlauben die Anpassung des flächigen Elements 1 an verschiedene Rückenformen.
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6 zeigt jeweils einen Schnitt im Bereich der Flexionslinien 50 bzw. 52.
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An den Flexionslinien 50 sind Stege 56 vorgesehen, die die obere Folie 40 mit der unteren Folie 40 verbinden. Die Stege 56 weisen eine Wandstärke von 20-40 µm auf.
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Die Stege 56 begrenzen horizontal verlaufende Luftkammern 58.
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An den Flexionslinien 52 sind die beiden Folien 40, die die Kammer 3 bilden direkt miteinander verschweißt, dadurch werden vertikal verlaufende Luftkammern 60 gebildet.
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In 7 ist eine spezielle Ausgestaltung des Elements gemäß 5 dargestellt. Am oberen Ende der Kammer 3 sind zwei Schulteransätze 12a vorgesehen und am unteren Ende zwei Hüftflossenansätze 120a. Dadurch können auch neben der Wirbelsäule auch die Schulterpartien (Schlüsselbein) und der Beckenbereich bzw. Nierenbereich geschützt werden 8.
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In 9 ist der Kraftverlauf bei einem Schlagtest als Funktion der Zeit für einen herkömmlichen Rückenprotektor 71 und einem erfindungsgemäßen Rucksack mit integrierten Rückenprotektor 72 dargestellt.
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Die Kraftverlauf für den erfindungsgemäßen Rucksack 72 liegt weit unterhalb der Kurve 71. Der Maximalwert 9 kN für die Schutzklasse 2 wird weit unterschritten.
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10 zeigt eine Aufsicht auf eine Element 1 mit einer vergrößerten Darstellung des Ventils 5.
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In 11 ist eine Weiterentwicklung der Erfindung dargestellt. Bei dem Ventil 5 handelt es sich um ein intelligentes Ventil mit einem Funksensor. Der aktuelle Druck in der Kammer 3 kann so mit einem Smartphone abgefragt werden.
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12 zeigt eine Seitenansicht eines Sportlers mit dem erfindungsgemäßen Rucksack 10, der optimal an die gekrümmte Rückenform des Sportlers angepasst ist.
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Denkbar ist, dass das Smartphone dem Anwender signalisiert, wenn der Druck in der Kammer 3 unter einen Mindestdruckwert fällt, bei dem eine Schutzklasse nicht mehr gewährleistet ist.
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Durch eine Integration eines 3D Abstandsgewirk kann die Schutzwirkung noch weiter erhöht werden.
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Der Rückenprotektor kann auch ohne Rucksack eingesetzt werden.
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Nachfolgend ist die Funktion der Erfindung näher erläutert.
- • Der erfindungsgemäße Rucksack mit dem integrierten Rückenprotektor bietet auch bei unterschiedlichen Temperaturen einen optimalen Schutz gegen Verletzungen insbesondere der Wirbelsäule wobei trotzdem eine hohe Flexibilität an unterschiedliche Rückenformen gewährleistet wird.
- • Skifahrer/Snowboarder können in großer Höhe z. B. 4000 m und bei Temperaturen -20° C ihre Tour starten und bis ins Tal abfahren, wo ganz andere Temperaturen herrschen können, ohne dass die umfassende Schutzfunktion des Protektors nicht mehr gewährleistet wäre.
- • Der gleiche Rucksack kann auch von Bikern bei Temperaturen von 30° C und mehr benutzt werden.
- • Durch Aufpumpen der Druckkammer 3 auf einen Druckwert von mindestens 0.5 bar wird schon eine hohe Schutzwirkung (Schutzklasse 1) gewährleistet. Bei einem Druck von 0.8 bar in der Kammer 3 wird die Schutzklasse 2 für Protektoren entsprechend den Anforderungen der EN 1621-2 erreicht.
- • Um die Flexibilität des stoßdämpfenden Elements 1 zu erhöhen sind verschieden horizontale und vertikale Flexionsstege 50, 52 vorgesehen, die eine optimale Anpassung des Elements 1 an die Rückenform ermöglichen. Die Flexionsstege 50 dienen zur Anpassung an die Rückenkrümmung, die Flexionsstege 52 an die Wölbung des Rückens um die Wirbelsäule, die bei unterschiedlichen Sportaktivitäten auftreten können.
- • Durch die erhöhte Stärke der Stege 56 von 0.3-0.4 µ können die Luftkammern 58, die bei einer Belastung auftretenden Druckspitzen, gut aufnehmen und den Druck in Längsrichtung der Luftkammer 58 weiterleiten. Die Stege 58 sind sowohl formgebend wie auch stoßabsorbierend, durch den Druck in der Kammer 3.
- • Durch die Schulteransätze 12a bzw. Hüftflossenansätze 120a können die geschützten Bereiche einfach auf weiter Körperregionen ausgedehnt werden.
- • Durch den modularen Aufbau Schaumpolster 30, Kammer 3 und Platte 33 im Rucksack kann die Schutzwirkung noch weiter erhöht werden.
- • Die Platte 33 dient als Kraftverteiler und als Schutz für eine Beschädigung der Luftkammer 3, die zum Entweichen der Luft aus der Kammer führen kann und damit einem vollständigen Verlust der Schutzwirkung.
- • Der erfindungsgemäße Protektor weist ein Flächengewicht von weniger als 2500 gr/m2, d. h. die gesamte Konstruktion ist extrem leicht.
- • Das erfindungsgemäße Rückenprotektorelement 1 ist sehr einfach herstellbar.
- • Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass wenn eine Schutzfunktion nicht erwünscht ist, der Druck in der Kammer 3 einfach reduziert werden kann, um die Biegesteifigkeit des Elements 1 zu verringern. Die Biegesteifigkeit und die Schutzfunktion lässt sich bei dem vorliegenden erfindungsgemäßen Rückenprotektor quasi stufenlos einstellen. Eine Reduzierung des Luftdrucks führt zu einer zusätzlichen Verbesserung des mechanischen Tragekomforts aufgrund der erweiterten Polsterung.
- • Aufgrund der Ausgestaltung des Elements 1 und Aufgrund der Tatsache, dass das Element 1 leicht herausnehmbar ist, kann dieses auch als Schien bei Verletzungen im Sinne einer Stabilisierung und Ruhigstellung der betroffenen anatomischen Struktur (Knochenbrüchen) verwendet werden.
- • Durch die Integration von einem 3D-Gewirke in der Kammer 3 kann die Schutzwirkung erhöht, bzw. durch weniger aufwendige Maßnahmen erzielt werden.
- • Das erfindungsgemäße Element 1 kann leicht in vorhandene Rucksackkonstruktionen integriert werden.
- • Die das erfindungsgemäße Element 1 mit der luftgefüllte Kammer 3 ist auch aus Nachhaltigkeitsgründen zu bevorzugen, da hier nur wenig ölhaltige Rohstoffe verarbeitet werden. Insgesamt kann das dämpfende Element 1 sehr ressourcensparend unter Einsparung von Rohstoffen hergestellt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017/221110 [0003]
- FR 2818510 [0005]
- US 2005/0205634 [0006]
- DE 102007004641 [0007]
- DE 202018100661 U1 [0014]
