AT10837U1 - Gleitgerät in sandwichbauweise - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT 10 837 U1 2009-11-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Gleitgerät, insbesondere Ski oder Snowboard, in Sandwich-Bauweise, umfassend eine Deckschicht, eine Gleitschicht, Kanten und einen zwischen Deckschicht und Gleitschicht angeordneten Kern, der seitlich von Seitenwangen begrenzt ist.

[0002] Gleitgeräte wie Ski oder Snowboards werden in Abhängigkeit von der Bauweise des Gleitgerätes in unterschiedliche Gruppen unterteilt. Im Wesentlichen unterscheidet man den Schalenski oder Cap-Ski einerseits und die Sandwich-Bauweise andererseits. Gleitgeräte sind in der Regel aus einem Kern, einer darüber liegenden Deckschicht, einer darunter liegenden Gleitschicht und seitlich angeordneten Seitenwangen aufgebaut. Beim Schalenski ist die Deckschicht bzw. ein Obergurt mit den Seitenwangen einstückig ausgebildet. Bei der Sandwich-Bauweise ist die Seitenwange gesondert ausgebildet und seitlich an den Kern so eingefügt, dass Druck, der von der Deckschicht ausgeübt wird, über die Seitenwange auf eine Kante übertragen wird. Die Sandwich-Bauweise hat gegenüber der Schalenski-Bauweise den Vorteil, dass der Druck vom Ski- oder Snowboardfahrer direkt und ohne Kraftverlust von der Bindung auf die Kante weitergegeben werden kann. Insgesamt ist so der Kantengriff und die Laufruhe verbessert. Im Unterschied dazu sind die Fertigungskosten bei der Sandwich-Bauweise höher als beim Schalenski.

[0003] Bei der Sandwich-Bauweise besteht die Seitenwange beim Stand der Technik aus einem Material, das für den jeweiligen Einsatzbereich die entsprechenden Eigenschaften aufweist. Für Alpinski und Snowboards wird eine gute Schlag- und Kerbschlagzähigkeit bei tiefen Temperaturen gefordert. Daher wird für diese Anwendung meist als Material für die Seitenwange ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) verwendet, welches sich auch leicht einfärben lässt und damit als Designelement eingesetzt werden kann. Darüber hinaus ist ABS auf konventionellen Plattenextrusionsanlagen, in den für die Anwendung geforderten Dimension einfach herstellbar. Weiters kommen für diese Anwendung unverstärkte und verstärkte Polyamide, lonomere, thermoplastische Polyurethane sowie glasfaserverstärkte Kunststoffe zum Einsatz.

[0004] Die Seitenwange bildet mit dem Innenaufbau des Gleitgeräts eine Kastenbauweise in der Form, dass die Seitenwangen den seitlichen Abschluss des Kernaufbaus bilden. Für eine steife Konstruktion, die im Rennsport und für gehobene Ansprüche erforderlich ist, werden anstelle von ABS als Seitenwangenmaterial hochsteife, auf duroplastischen Werkstoffen basi-serende Kunststoffe verwendet, wie beispielsweise Phenolharz-Papier- und Melaminharz-Papier-Pressplatten. Diese Werkstoffe haben eine Steifigkeit (ausgedrückt als Biegeelastizitätsmodul) von deutlich über 5000 MPa, während bei ABS der Biegeelastizitätsmodul bei lediglich etwa 1000 MPa liegt. Ein Nachteil duroplastischer Kunststoffe liegt in deren geringen Schlag- und Kerbschlagzähigkeit. Nachteilig ist weiters, dass ein Einfärben von Seitenwangen aus duroplastischen Kunststoffen nur schwer möglich ist und daher in der Praxis nicht gemacht wird.

[0005] Aus der Praxis sind eine Vielzahl von Gleitgeräten in Sandwich-Bauweise bekannt, so zeigt zum Beispiel die US 4 671 529 A einen Ski mit mehrschichtiger Seitenwange, bei dem sich jedoch die Deckschicht nicht über die Seitenwange erstreckt. Aus der DE 24 02 754 A und der US 4 545 597 A sind ebenso Seitenwangen mit einer Versteifungsschicht bekannt, jedoch verfügen diese Seitenwangen über keine Innenschicht.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Gleitgerät bereitzustellen, bei dem die oben genannten Nachteile vermindert sind, insbesondere soll das Gleitgerät eine gute Kraftübertragung von der Deckschicht auf die Kanten und auf die Gleitfläche des Gleitgerätes ermöglichen. Gleichzeitig soll die Seitenwange einfach herstellbar und einfärbbar sein und mit einfachen Mitteln verarbeitbar sein.

[0007] Diese Aufgabe wird durch ein Gleitgerät, insbesondere Ski oder Snowboard, in Sandwich-Bauweise dadurch gelöst, dass das Gleitgerät eine Deckschicht, eine Gleitschicht, Kanten und einen zwischen Deckschicht und Gleitschicht angeordneten Kern umfasst, der seitlich von Seitenwangen begrenzt ist, wobei zumindest eine Seitenwange als Verbundkörper mit einer österreichisches Patentamt AT 10 837 U1 2009-11-15

Außenschicht aus einem thermoplastischen Kunststoff, einer Mittelschicht, die eine höhere Steifigkeit aufweist als die Außenschicht und einer Innenschicht ausgebildet ist, wobei die Mittelschicht mit hoher Steifigkeit eine Kraftübertragung von der Deckschicht auf eine Kante oder die Gleitschicht verbessert.

[0008] Die Kombination von Außenschicht aus thermoplastischen Kunststoff und Mittelschicht, die eine höhere Steifigkeit aufweist als die Außenschicht, hat den Vorteil, dass einerseits an der Oberfläche des Gleitgeräts die Seitenwange eine optimale Schlag- und Kerbschlagzähigkeit aufweist, gleichzeitig einfach einfärbbar ist und darüber hinaus einfach fertigbar ist. Andererseits ermöglicht die Mittelschicht mit höherer Steifigkeit, insbesondere Biegesteifigkeit, das Einbringen eines Materials, das die Kraftübertragung von der Deckschicht auf die Kante bzw. auf die Gleitfläche verbessert. Die Innenschicht kann den Verbundkörper strukturell verbessern und gleichzeitig eine Art Haftvermittler zum Kern des Gleitgeräts darstellen. Die Biegesteifigkeit der Mittelschicht beträgt im bevorzugten Ausführungsbeispiel zumindest 3000 MPa, vorzugsweise zumindest 5000 MPa (bei 20 °C).

[0009] Die Innenschicht besteht im bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem thermoplastischen Kunststoff.

[0010] Die Außenschicht der Seitenwange besteht im bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem schlagzähmodifizierten thermoplastischen Kunststoff. Die Innenschicht besteht im bevorzugten Fall ebenfalls aus einem schlagzähmodifizierten Kunststoff. Dabei kann vorgesehen sein, dass der thermoplastische Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamid (PA) oder einem thermoplastischen Polyurethan (TPU). Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Außenschicht und/oder die Deckschicht aus einem lonomer bestehen. Selbstverständlich kann der thermoplastische Kunststoff auch ein geeigneter Blend sein.

[0011] Die Eigenschaften der Mittelschicht sind verantwortlich für die optimale Kraftübertragung auf Kante bzw. Gleitschicht. In der Praxis hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Mittelschicht aus einem Material mit isotropen Eigenschaften, vorzugweise aus einem Metall oder einer Metalllegierung, besteht. Fertigungstechnisch und materialtechnisch ist diese Ausführungsvariante kostengünstig.

[0012] Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Mittelschicht aus einem Material mit anisotropen Eigenschaften, vorzugweise aus einem faserverstärkten Laminat, besteht. Diese Variante weist Gewichtsvorteile gegenüber der zuvor genannten „Metallvariante" auf.

[0013] Weiters kann vorgesehen sein, dass zur strukturellen Verbesserung der Seitenwange zwischen Innenschicht und Mittelschicht und/oder zwischen Außenschicht und Mittelschicht zumindest eine weitere Schicht angeordnet ist.

[0014] Im bevorzugten Fall ist dann vorgesehen, dass die zumindest eine weitere Schicht eine höhere Steifigkeit aufweist als die Außenschicht oder die Innenschicht.

[0015] Bei Materialien mit isotropen Eigenschaften stellt sich ein Biegeelastizitätsmodul Eges ein, der sich aus den Biegeelastizitätsmoduli der verwendeten Materialien, beispielsweise Aluminium EAiu und Kunststoff EKunststoff sowie den Breiten bAiu und bKunststoff der jeweiligen Materialien ableiten lässt.

Eges — -^Alu ' ^Alu + ^Kunststoff ' ^Kunststoff ^Alu + ^Kunststoff [0016] Allgemein ausgedrückt bedeutet dies, dass bei der Paarung zweier Materialien x und y mit einer Dicke bx und einem Elastizitätsmodul Ex bzw. einer Dicke by und einem Elastizitätsmodul Ey der Gesamtelastizitätsmodul Eges folgendermaßen ausgedrückt werden kann: „ Ex bX + Ey by E°eS - bx + by 2/7 österreichisches Patentamt AT 10 837 U1 2009-11-15 [0017] Eine gegenseitige Verformungsbehinderung ist in dieser einfachen Berechnung nicht berücksichtigt. Diese Verformungsbehinderung bewirkt aber eine zusätzliche versteifende Wirkung. Durch den schichtweisen Aufbau der Verbundseitenwange kann die Steifigkeit des Bauteils selbst aber auch die für den Gebrauch des Gleitgeräts wichtige Torsionssteifigkeit des Gesamtaufbaus eingestellt werden. Die Herstellung solcher Verbundplatten kann durch einfaches Verkleben der Materialien in Pressen erfolgen, wobei das Verklebematerial und die Verklebeparameter auf die jeweiligen zu verklebenden Materialien und die Einsatzbedingungen abzustimmen sind, um eine Delamination, also eine Trennung der Materialien, zu verhindern. Die auszuwählenden Materialien sind dem Fachmann geläufig. Eine Delamination würde eine deutliche Verringerung der versteifenden Wirkung bewirken.

[0018] Anhand der folgenden Figuren und Figurenbeschreibungen werden weitere Vorteile und Details der Erfindung erläutert. Es zeigt: [0019] Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Gleitgerät in Schrägriss, [0020] Fig. 2 den Kern mit Seitenwangen nach Stand der Technik, [0021] Fig. 3 den Kern mit Seitenwangen gemäß der Erfindung, [0022] Fig. 4 einen Schnitt (A-A, gemäß Fig. 1) durch ein erfindungsgemäßes Gleitgerät, [0023] Fig. 5a, 5b zwei Ausführungsvarianten erfindungsgemäßer Seitenwangen im Quer schnitt, [0024] Fig. 6 eine Verbundschichtplatte zur Herstellung von Seitenwangen und [0025] Fig. 7 die Biegebelastung, die an einem Gleitgerät auftritt.

[0026] In Fig. 1 ist im Schrägriss ein Gleitgerät 1, beispielsweise ein Alpinski oder -snowboard dargestellt. Erkennbar ist die Deckschicht 2 und die Seitenwange 5. Der Innenaufbau eines solchen Gleitgeräts 1 in sogenannter Sandwich-Bauweise umfasst einen Kern 4 und seitlich angeordneten Seitenwangen 5 (Fig. 2). Oberhalb wäre in Anlehnung an die Fig. 1 die Deckschicht 2 und optional ein Obergurt 10 vorgesehen. Unterhalb von Kern 4 und Seitenwangen 5 wäre eine Gleitfläche 3 und bei einem Alpinski oder Snowboard zusätzlich auch zwei Kanten 9, beispielsweise aus Stahl, vorgesehen. In der Fig. 2 ist der bekannte Aufbau mit Kern 4 und seitlich angeordneten Seitenwangen 5 aus ABS gezeigt. Im erfindungsgemäßen Beispiel der Fig. 3 ist nunmehr erkennbar, dass die Seitenwange 5 dreischichtig aufgebaut ist, mit einer außen liegenden Außenschicht 6, einer Mittelschicht 7 sowie einer Innenschicht 8, die an den Kern 4 grenzt. Die Mittelschicht 7 weist dabei eine höhere Steifigkeit auf als die Außenschicht 6 bzw. als die Innenschicht 8. Der Kern 4 kann an sich nach Stand der Technik gefertigt sein. Es kann also ein geschäumter Kern 4, ein mehrschichtiger Kern oder auch ein Holzkern vorgesehen sein.

[0027] In Fig. 4 ist nunmehr ein erfindungsgemäßes Gleitgerät 1 in der Form eines Alpinskis im Querschnitt (A-A gemäß Fig. 1) dargestellt. Fig. 4 zeigt einen Kern 4, einen darüber angeordneten Obergurt 10, einen darunter angeordneten Untergurt 11 sowie eine oberhalb des Obergurts 10 angeordnete Deckschicht 2 und eine unterhalb des Untergurts 11 angeordnete Gleitschicht 3. Die Gleitschicht 3 wird seitlich von Kanten 9 begrenzt. Der Kern 4 wird seitlich von jeweils einer Seitenwange 5 begrenzt, die einen Schichtaufbau Außenschicht 6, Mittelschicht 7 und Innenschicht 8 aufweist. Die Seitenwange 5 ist wie hier gezeigt bei der sogenannten Sandwich-Bauweise von der Deckschicht 2 und einem allfälligen Obergut 10 gesondert bzw. getrennt ausgebildet. Nur so kann die Druckausübung von der Deckschicht 2 bzw. dem Obergurt 10 auf die Kanten 9 optimal erfolgen. Beim Schalenski wird die Kraft nicht über die Seitenwangen 5 auf die Kanten übertragen, da die Deckschicht 2 bzw. der Obergurt 10 einstückig mit der Seitenwange ausgebildet sind, sodass die Kraftverteilung ungünstiger verläuft und das Vorsehen von mehrschichtigen Seitenbereichen bei Schalenskis keine Verbesserungen der oben genannten Art zeigt. Eine auf der Außenschicht 2 angeordnete Bindung für einen Schuh überträgt nun bei Druckausübung durch den Benützer die Kraft über die Seitenwange 5 auf die Kanten 9. Die typische Belastung der Seitenwange 5 im Einsatz ist in der Fig. 7 verdeutlicht. Die Gewichtskraft 3/7 österreichisches Patentamt AT 10 837 U1 2009-11-15 des Benutzers FG ist dabei in Gleichgewicht mit den Auflagereaktionskräften FA und bewirkt eine Biegebeanspruchung für die Seitenwange 5. Je höher der Biegeelastiziätsmodul der Seitenwange 5 desto geringer ist die Durchbiegung des Skis insgesamt und desto besser ist das Fahrgefühl für den Benutzer zum Untergrund, beispielsweise Schnee. Des Weiteren bewirkt ein hoher Biegeelastizitätsmodul, dass die Flatterneigung des Skis verringert ist, wodurch auch bei höheren Geschwindigkeiten das Halten der Spur erleichtert wird.

[0028] Die Figuren 5a und 5b zeigen nunmehr zwei Ausführungsvarianten für Seitenwangen 5 im Querschnitt. Die Außenschicht 6 und die Innenschicht 8 könnte in beiden Fällen ein thermoplastischer kerbschlagzähmodifizierter Kunststoff wie ABS sein. Im Ausführungsbeispiel der Figur 5a ist die Mittelschicht 7 aus Metall, und zwar Aluminium, gefertigt. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5b zeigt einen faserverstärkten Laminatkunststoff als Mittelschicht 7. Entscheidend für die Erfindung ist, dass die Mittelschicht 7 eine höhere Steifigkeit, vorzugsweise in der Form des Biegeelastizitätsmoduls als die Außenschicht 6 und die Innenschicht 8 aufweist. Die Mittelschicht 7 kann aber auch aus Stahl oder Metalllegierungen oder anderen Verstärkungsmaterialien wie Glasfaser- oder Glasmatten-Laminaten bestehen. Die Fertigung kann, wie in Fig. 6 dargestellt, so erfolgen, dass die Außenschicht 6, Mittelschicht 7 und Innenschicht 8 zu einer Verbundplatte extrudiert werden, die die Dicke der Seitenwange 5 aufweist. Aus solchen Platten kann anschließend eine Seitenwange 5 herausgeschnitten oder herausgefräst werden und anschließend auf den Kern 4 seitlich aufgeklebt bzw. auflaminiert werden. 4/7

Claims (10)

1. österreichisches Patentamt AT 10 837 U1 2009-11-15 Ansprüche 1. Gleitgerät (1), insbesondere Ski oder Snowboard, in Sandwich-Bauweise, umfassend eine Deckschicht (2), eine Gleitschicht (3), Kanten (9) und einen zwischen Deckschicht (2) und Gleitschicht (3) angeordneten Kern (4), der seitlich von Seitenwangen (5) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Seitenwange (5) als Verbundkörper mit einer Außenschicht (6) aus einem thermoplastischen Kunststoff, einer Mittelschicht (7), die eine höhere Steifigkeit als die Außenschicht (6) aufweist, und einer Innenschicht (8) ausgebildet ist, wobei die Mittelschicht (7) mit hoher Steifigkeit eine Kraftübertragung von der Deckschicht (2) auf eine Kante (9) oder die Gleitschicht (3) verbessert.
2. 2. Gleitgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Innenschicht (8) aus einem thermoplastischen Kunststoff.
3. 3. Gleitgerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff schlagzähmodifiziert ist.
4. 4. Gleitgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamid (PA) oder einem thermoplastischen Polyurethan (TPU).
5. 5. Gleitgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (6) und/oder die Innenschicht (8) aus einem lonomer bestehen.
6. 6. Gleitgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelschicht (7) aus einem Material mit isotropen Eigenschaften, vorzugsweise aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht.
7. 7. Gleitgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelschicht (7) aus einem Material mit anisotropen Eigenschaften, vorzugweise aus einem faserverstärkten Laminat, besteht.
8. 8. Gleitgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Innenschicht (8) und Mittelschicht (7) und/oder zwischen Außenschicht (6) und Mittelschicht (7) zumindest eine weitere Schicht angeordnet ist.
9. 9. Gleitgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine weitere Schicht eine höhere Steifigkeit aufweist als die Außenschicht (6) und/oder die Innenschicht (8).
10. 10. Gleitgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (6) und die Innenschicht (8) aus ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) und die Mittelschicht (7) aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 5/7