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Dokumentenidentifikation DE102005048113A1 12.04.2007
Titel Gewichts- und Biegecharakteristik von Schlaggeräten im Sport
Anmelder Nolte, Joachim Josef, 41542 Dormagen, DE
Erfinder Nolte, Joachim Josef, 41542 Dormagen, DE
DE-Anmeldedatum 06.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005048113
Offenlegungstag 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse A63B 59/00(2006.01)A, F, I, 20051006, B, H, DE
Zusammenfassung Die technische Entwicklung von Sportgeräten hat fast überall zum Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen geführt. Heute sind die Materialvorteile aber zumeist ausgereizt und es ist nur noch schwer möglich, das Gewicht weiter zu reduzieren, ohne die benötigte Festigkeit zu unterschreiten. Da Schlaggeräte wie z. B. für Baseball, Cricket, Feldhockey, Tennis oder Eishockey alle in einer Hauptachse auf Biegung belastet werden, läßt sich hier durch Ausbohren bzw. durch Freihalten von überflüssigem Material in der spannungsneutralen Ebene Gewicht sparen.
Da sich die Biegecharakteristik des Schlägers zwar deutlich weniger ändert als das Gewicht, ist meine Erfindung aber trotzdem geeignet durch unterschiedliche Anzahl, Größe und Abstand der Aussparungen, das Sportgerät an die Wünsche des Spielers anzupassen.
In einigen Herstellungsprozessen kann durch Einlegen von Platzhaltern in die Produktionsform der konstruktionsmaterialfreie Raum geschaffen werden, ohne teures Fasermaterial nachträglich entfernen zu müssen. Durch Herausdrücken dieser Elemente nach Aushärtung des Produktes entsteht hier der materialfreie Raum im Produkt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft fast alle Schlaggeräte im Sport. Früher, als diese Geräte noch aus massivem Holz waren, konnte man auf kein Gramm Material verzichten, um die geforderten Festigkeitswerte zu erreichen. Auch die Verlagerung von Material in die Spannungszonen gestaltete sich schwierig.

Nachdem man in den ersten Schritten weg vom Holzwerkstoff ein Verstärken durch Auflaminieren von in Kunstharz getränkten Fasern realisiert hatte, ist der heutige Stand der Technik folgender.

Entweder man bringt mit Harz vorimprägnierte Fasern (sogenanntes Prepreg) auf einen Blasschlauch auf und härtet das Ganze in einer Negativform unter Hitze aus. Dabei wird der Schlauch aufgeblasen und drückt die Fasern mit dem Harz gegen die Werkzeugform. Das fertige Produkt ist dann hohl. Hier läßt sich das Produkt nach meiner Erfindung durch nachträgliches Bohren verbessern, da der Schlauch vorher nicht beschädigt werden darf.

Ein zweites in der Sportartikelindustrie eingesetztes Verfahren ist das Rohrwickelverfahren. Hierbei wickelt man das Prepreg auf einen Stahlkern, darauf wird dann abschließend ein Schrumpfschlauch gewickelt. Das Ganze kommt komplett in einen Ofen und wird aufgeheizt. Dabei zieht sich die Schrumpffolie zusammen und verpreßt das Prepreg welches aushärtet. Nach dem Erkalten ist der Stahlkern, wegen unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten, etwas stärker geschrumpft als das Faserprodukt. Dadurch läßt sich nun das Produkt vom Kern herunterschieben. Auch die in diesem Verfahren entstandenen Produkte können nur durch Bohren verbessert werden, da eventuelle Platzhalter eine Hinterschneidung bedeuten würden, die das Entkernen verhindern würden. Auch hier ist das fertige Produkt hohl.

Ein weiteres Produktionsverfahren bei welchem meine Erfindung eingesetzt werden kann, aber ohne Material auszubohren, ist das „Resin Trasfer Moulding"-Verfahren. Hier wird bisher ein im Produkt verbleibender Hartschaumkern mit trockenen Fasern und Faserflechtschläuchen umgeben. Anschließend wird der Aufbau in eine dem fertigen Produkt entsprechende Negativform eingelegt und verschlossen. In den entstandenen Zwischenraum wird nun wasserflüssiges Kunstharz eingeschossen. Durch aufheizen der Form wird dann das Harz ausgehärtet. Nach meiner Erfindung wird in den Hartschaumkern, der vorher so hergestellt wurde, das er Löcher in den Positionen hat an denen auch das Endprodukt Löcher haben soll, massive zylindrische Platzhalter einsetzt, die so lang sind wie das Außenmaß des Produktes, also aus dem Schaumkern hervorstehen. Das trockene Fasermaterial wird nun wie üblich angebracht, dabei ist darauf zu achten, dass es nun zwischen den hervorstehenden Platzhaltern plaziert werden soll. Das so vorbereitete Produkt kommt nun in die Negativform und wird wie üblich weiteverarbeitet. Nach Fertigstellung werden die Platzhalter heraus gedrückt und das Produkt hat die für meine Erfindung typischen Löcher in der neutralen Ebene. Meine Erfindung bezieht sich nicht auf das Verfahren wie der Leerraum in der neutralen Ebene entsteht, sondern auf den Leerraum an sich.

Am Beispiel eines Eishockeyschlägers werden die Biegesituation und die Lage der gewichtsreduzierenden materialfreien Räume gezeigt. In 3 ist die Hauptbiegebelastung dargestellt, die vom Spieler bei einem Schuß erzeugt wird. Diese Biegung führt im Produkt zu Spannungen die in 1 dargestellt sind. Zwischen der Seite auf der die Zugspannungen auftreten und der gegenüberliegenden Seite mit den Druckspannungen liegt die neutrale Ebene. Hier treten weder Druck- noch Zugspannungen auf. In dieser neutralen Ebene kann man Material entfernen ohne die Steifigkeit und Festigkeit des Produktes zu beeinflussen. Es muß natürlich eine ausreichende Verbindung zwischen Vorder- und Rückseite erhalten bleiben, so daß das Profil des Körpers auch unter Last erhalten bleibt. Der Eishockeyschläger eignet sich besonders gut zur Darstellung der Erfindung, da er üblicherweise in zwei Teilen verkauft wird (2). Der Schaufel, mit der der Puck geführt und geschlagen wird und dem Schaft, der die Energie des Spielers an die Schaufel überträgt. Diese beiden Teile sind so geschaffen, daß sie ineinander gesteckt werden und mit Heißkleber verbunden sind. Um die Möglichkeiten meiner Erfindung aufzuzeigen, soll hier nun nur der Schaft betrachtet werden. Einige Daten aus eigenen Versuchen zeigen die Vorteile meiner Erfindung.

Eishockeyschäfte sind üblicherweise 1,40 m lang und haben ein Gewicht von 350 g. In dieser Ausprägung leisten die Schäfte auf dem Biegeprüfstand, über eine freie Länge von 1 m, einer Kraft von mehr als 1800 N erfolgreich Widerstand ohne zu brechen (interne Industrienorm). Durch Verbesserungen in der Faserorientierung ist es mir gelungen dieses Produkt auf ein Gewicht von 300 g zu reduzieren, ohne die Bruchfestigkeit zu verringen. Eine weitere Reduzierung des Gewichtes bei gleichen Ausgangsmaterialien blieb aber über Wochen der Entwicklung erfolglos. Erst das Bohren von 50 Löchern (1) mit einem 10 mm Durchmesser im 20 mm Abstand brachte den gewünschten Erfolg. Durch den Einsatz meiner Erfindung konnte ich das Gewicht um weitere 30 g senken, ohne die Festigkeit zu schmälern.


Anspruch[de]
Schlaggeräte im Sport, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der spannungsfreien Ebene des Schlaggerätes, die durch die Hauptbiegebelastung definiert ist, Bohrungen oder Aussparungen befinden, die der Gewichtsreduzierung oder der Veränderung der Biegecharakteristik dienen.






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