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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Ballspielschläger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlrahmenprofils für einen
derartigen Ballspielschläger.
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Moderne
Ballspielschläger,
insbesondere Tennisschläger
bestehen unter anderem aus einem Schlägerrahmen und einem von diesem
wegstehenden und mit diesem verbundenen Schlägerschaft. Der Schlägerrahmen
sowie der Schlägerschaft
sind aus einem nach außen
hin geschlossenen Hohlrahmenprofil hergestellt, das üblicherweise
aus mehreren miteinander verpressten Prepreglagen hergestellt wird.
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Prepreglagen
sind aus faserverstärkten Kunststoff
wie Kohlefaser, Glasfaser sowie anderen synthetischen Fasern aufgebaut,
die bereits mit Harz imprägniert
sind (engl. Preimpregnated = vorgetränkt). Prepreglagen können auch
als Gewebeprepreglagen ausgestaltet sein, die bereits als unidirektionale
und multiaxiale Gelege vorimprägniert
werden. Je nach Anforderungen an das zu fertigende Bauteil werden
unterschiedliche Harze, insbesondere Epoxid- und Phenolharze verwendet,
die jeweils bei Raumtemperatur kaum fließen. Zur Herstellung eines
Hohlrahmenprofils aus derartigen Prepreglagen werden die Prepreglagen
kalt in eine vorgegebene Form eingelegt und unter Druck und Zuführung von
Wärme ausgehärtet. Insbesondere
durch die Zuführung
von Wärme
verflüssigt
sich das Harz für
kurze Zeit und durchtränkt
die Fasern, bevor es zu härten
beginnt.
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Zur
Fertigung eines ein Hohlrahmenprofil aufweisenden Schlägerrahmens
bzw. Schlägerschafts
mit vorgegebener Wandstärke
und Faserorientierung und einer definierten Außenkontur und Oberfläche sind
unterschiedliche Fertigungsverfahren, insbesondere das Schlauchblasverfahren
bekannt (
DE 25 22 857
A1 ). Bei dem Schlauchblasverfahren werden mehrere Prepreglagen
sorgfältig
und belastungsgerecht orientiert beispielsweise auf einem mit einem
Schlauch überzogenen
Kern abgebracht und zur Erzielung einer definierten Oberfläche und
Außenkontur
mit hohem Druck in eine Negativform gepresst und ausgehärtet. In
stärker
belasteten Zonen besteht die Möglichkeit
zur gezielten Einbringung zusätzlicher
Prepreglagen, so dass wechselnde Wandstärken bei gleich bleibendem
Außendurchmesser
je nach Anforderung realisiert werden können.
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Die
Wandstärken
sowie die Außenabmessungen
des Hohlrahmenprofils haben ferner einen maßgeblichen Einfluss auf die
Spielbarkeit eines Tennisschlägers,
so dass gerade im Amateur- oder Hobbybereich Tennisschläger zum
Erreichen einer hohen Steifigkeit in Verbindung mit einem geringen Gewicht
(unter 200 g) sehr hohe und breite Hohlrahmenprofile mit einer Wandstärke von
unter 1 mm aufweisen. Das Hohlrahmenprofil des Schlägerrahmens bzw.
des Schlägerschafts
weist beispielsweise vier, jeweils paarweise gegenüberliegende Wandabschnitte
auf, die zur Bildung eines wabenartigen Querschnitts einen linken
und rechten, gegenüberliegenden
Wandabschnitt mit beispielsweise jeweils einer Höhe bis über 30 mm und einen oberen und
unteren, ebenfalls gegenüberliegenden Wandabschnitt
mit jeweils einer Breite bis über
15 mm aufweisen können.
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Für sich betrachtet
sind weder der obere und untere Wandabschnitt noch der linke und
rechte Wandabschnitt des Hohlrahmenprofils steif, sondern erhalten
erst durch eine geeignete Verbindung der betrachteten Wandabschnitte
die erforderliche Steifigkeit.
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Bekannt
ist weiterhin, das Hohlrahmenprofil eines Ballspielschlägers mehrlagig
auszubilden (
GB 2 322
082 A ), wobei die einzelnen Lagen aus unterschiedlichen
Materialien bzw. aus Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften
bestehen. Eine der Lagen ist zumindest an Wandabschnitten der mehrlagigen
Wandung des Hohlrahmenprofils zur Erhöhung der Steifigkeit von stabförmigen Verstärkungselementen
gebildet, die jeweils aus einem Kunststoff (z. B. Polyethylen) und
einer Faser, beispielsweise Kohlefaser oder Glasfaser bestehen.
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Bekannt
ist auch (
DE 36 09
453 A1 ), das Hohlrahmenprofil eines Ballspielschlägers als
Mehrkammerprofil auszubilden und in einzelnen Kammern dieses Profils
zur Erhöhung
der statischen Festigkeit Einschübe
einzubringen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ballspielschläger der
eingangs erwähnten
Art aufzuzeigen, der trotz eines hohen und breiten Hohlrahmenprofils
eine ausreichend hohe Steifigkeit aufweist. Zur Lösung dieser
Aufgabe ist ein Ballspielschläger
entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
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Bei
der Erfindung wird durch den Einsatz einer Abstandslage bzw. eines
Abstandslayers in zumindest einem der Wandabschnitte des Hohlrahmenprofils
eines Ballspielschlägers
die Steifigkeit des gesamten Schlägerrahmens deutlich erhöht. Vorzugsweise
ist die Abstandslage im Schaftbereich sowie in den oberen und unteren
Wandabschnitten des Hohlrahmenprofils vorgesehen.
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Als
Abstandslagen eignen sich wabenartige Materialen, welche beispielsweise
aus dem Flugzeugbau bekannt sind. Alternativ können zur Herstellung der Abstandlage
auch unterschiedliche schauartige Materialien aufgrund Ihres geringen
spezifischen Gewicht verwendet werden. Die Dichte des verwendeten
Materials sollte hierbei deutlich unter der Dichte der Prepreglagen
liegen, die eine Dichte von ca. 1,9 g/cm3 aufweisen.
Vorzugsweise finden Materialien mit einer Dichte von kleiner 1,0
g/cm3 Verwendung, die gleichzeitig über eine
hohe Druckfestigkeit verfügen.
Dies ist insbesondere erforderlich, da beim Einsatz des Schlauchblasverfahrens
zur Herstellung des Hohlrahmenprofils des Tennisschlägers Drücke von
mehr als 8 bar entstehen können
und das als Abstandslage verwendete Material derartig hohen Drücken während des
Fertigungsprozesses standhalten muss.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung
eines Hohlrahmenprofils gemäß dem Schlauchblasverfahren
für einen
Ballspielschlägers
gemäß Patentanspruch
1 sind Gegenstand der weiteren Patentansprüche.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen
erläutert.
Es zeigen:
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1 in
vereinfachter Darstellung und in Draufsicht einen Ballspielschläger in Form
eines Tennisschlägers;
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2 in
vereinfachter Darstellung einen Schnitt entsprechend der Linie I-I
der 1;
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3 in
vereinfachter Darstellung einen Schnitt entsprechend der Linie II-II
der 1;
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4 in
vereinfachter Darstellung den Schaftbereich des Ballspielschläger in Form
eines Tennisschlägers;
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5 in
vereinfachter Darstellung einzelne ausgewählte Fertigungsschritte eines
gemäß dem Schlauchblasverfahren
hergestellten Hohlrahmenprofils.
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Der
in den Figuren dargestellte und dort allgemein mit 1 bezeichnete
Tennisschläger
besteht im Wesentlichen aus einem den Schlägerkopf bildenden Schlägerrahmen 2,
aus der dortigen Bespannung 3, die eine Vielzahl von sich
kreuzenden Saitenlängen 4', 4'' oder Saiten 4 aufweist,
sowie aus einem sich über
ein Herzstück 5 an
den Schlägerrahmen 2 anschließenden Schlägerschaft 6,
an dem ein Schlägergriff 7 vorgesehen
ist. Das Herzstück 5 ist
in den Verbindungsbereichen 5', 5'' mit
dem Schlägerrahmen 2 verbunden.
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Der
Schlägerrahmen 2 weist
ein nach außen hin
geschlossenes Hohlrahmenprofil 8 auf, das beispielsweise
gemäß dem Schlauchblasverfahren
aus mehreren Prepreglagen hergestellt ist.
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Zur
Verdeutlichung des Aufbaus des Hohlrahmenprofils 8 des
Schlägerrahmen 2 bzw.
des Schlägerschaft 6 ist
in 2 ein Schnitt entsprechend der Linie I-I der 1 dargestellt.
Das Hohlrahmenprofil 8 weist beispielhaft einen ovalen,
abgeflachten Querschnitt mit einem Hohlraum 9 auf, der von
Wandabschnitten aus mehreren Prepreglagen 10 umgeben ist.
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Das
Hohlrahmenprofil 8 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel
aus einem oberen und unteren, gegenüberliegenden Wandabschnitt 8.1, 8.2 und
einem linken und rechten, ebenfalls gegenüberliegenden Wandabschnitt 8.3, 8.4,
wobei in alternativen Ausführungsformen
noch zusätzliche Wandabschnitte
zur Bildung des Hohlrahmenprofils 8 vorgesehen sein können. Die
Wandabschnitte 8.1 und 8.2 befinden sich auf unterschiedlichen
Seiten der Bespannung 3 jeweils mit dem größeren Abstand von
dieser Bespannung. Das Hohlrahmenprofils 8 weist beispielsweise
eine Wandstärke
W von ca. 1,0 mm auf. Der obere und untere Wandabschnitt 8.1, 8.2 sind
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
parallel zueinander und durch den Hohlraum 9 getrennt voneinander
angeordnet. Der linke und rechte Wandabschnitt 8.3, 8.4 weisen
zur Bildung des wabenförmigen
Querschnitts einen kreisbogenförmigen Verlauf
auf, wobei die Kreisbogeninnenabschnitte der linken und rechten
Wandabschnitt 8.3, 8.4 zum Hohlraum 9 zeigen.
Die Wandabschnitte 8.1–8.4 gehen
ineinander über.
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3 zeigt
einen Schnitt entsprechend der Linie II-II der 1 durch
eines der beiden Hohlrahmenprofile 8 des Herzstückes 5.
Der obere und unter Wandabschnitt 8.1, 8.2 des
Hohlrahmenprofils 8 weisen eine obere und untere Abstandslage 11, 12 auf, die
jeweils zwischen einer oberen und unteren Prepreglage 10.1, 10.2 in
dem oberen und unteren Wandabschnitt 8.1 und 8.2 eingebettet
sind.
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Die
Abstandslage 11, 12 ist hierzu aus einem wabenartigen
Material 11.1, 12.1 hergestellt, welches beispielsweise
aus dem Flugzeugbau bekannt ist. Alternativ kann ein schaumartiges
Material mit einem geringen spezifischen Gewicht zum Einsatz kommen.
Das Material 11.1, 12.1 weist in einer bevorzugten
Ausführung
eine deutlich unter der Dichte der Prepreglagen 10 (ca.
1,9 g/cm3) liegende Dichte kleiner als 1,0
g/cm3 auf. Darüber hinaus besitzt das Material 11.1, 12.1 der
Abstandslagen 11, 12 eine Druckfestigkeit größer als
8.0·105 N/m2, um den bei der
Verwendung des Schlauchblasverfahrens zur Herstellung des Hohlrahmenprofils 8 entstehenden Drücken von
mehr als 8 bar während
des Fertigungsprozesses standhalten zu können.
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In 4 ist
der Schaftbereich des Tennisschlägers 1,
insbesondere das Herzstück 5 mit
einem ersten und zweiten Hohlrahmenprofil 8a, 8b dargestellt,
die über
den Schlägerschaft 6 in
Verbindung stehen. Neben dem zweiten Hohlrahmenprofil 8b ist eine
sich über
die Länge
L der dargestellten Hohlrahmenprofile 8a, 8b erstreckende
und dieselbe Krümmung
aufweisende Abstandslage 11 dargestellt, die während des
Herstellungsverfahren des Tennisschlägers 1 beispielhaft
in den oberen Wandabschnitt 8.1 des zweiten Hohlrahmenprofils 8b zur
Erhöhung
der Steifigkeit des Tennisschlägers 1,
insbesondere im Schaftbereich eingesetzt wird. Die Einsetzstelle
der Abstandslage 11 im Herzstück 5 des Schaftbereiches des
Tennisschlägers 1 ist
anhand von zwei Pfeilen angedeutet, die auf den oberen Wandabschnitt 8.1 des
zweiten Hohlrahmenprofils 8b verweisen.
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Der
Schlägerschaft 6 weist
ebenfalls ein Hohlrahmenprofil 13 auf, das aus einem oberen
und unteren Wandabschnitt 13.1, 13.2 und aus einem
linken und rechten Wandabschnitt 13.3, 13.4 aufgebaut ist.
Das Hohlrahmenprofil 13 des Schlägerschafts 6 weist
darüber
hinaus einen ersten und zweiten Verbindungsabschnitt 14, 15 auf, über die
das erste und zweite Hohlrahmenprofil 8a, 8b des
Herzstückes 5 mit
dem Schlägerschaft 6 verbunden
sind. Der erste und zweite Verbindungsabschnitt 14, 15 sind
an dem dem Schlägerkopf
zugewandten Ende des Schlägerschaftes 6 vorgesehen und über ein
vorzugsweise halbkreisförmig
ausgebildetes Verbindungsstück 16 miteinander
verbunden, das den Hohlraum 17 des Hohlrahmenprofils 13 des
Schlägerschafts 6 nach außen abschließt.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Abstandslage 11 derart
in den oberen Wandabschnitt 8.1 des Hohlrahmenprofils 8a des
Herzstückes 5 eingesetzt,
dass diese zumindest teilweise über
den zweiten Verbindungsabschnitt 15 in den Schlägerschaft 6 hineinragt
und folglich in den oberen Wandabschnitt 13.1 des Hohlrahmenprofils 13 des Schlägerschafts 6 integriert
ist. Wie bereits in 3 dargestellt können sowohl
im oberen als auch im unteren Wandabschnitt 8.1, 8.2 des
Hohlrahmenprofils 8a, 8b bzw. 13.1, 13.2 mehrere
erste und zweite Abstandslagen 11, 12 vorgesehen
werden, die im Schaftbereich bzw. insbesondere unterhalb des Verbindungsstückes 16 zusammengeführt oder
parallel zueinander angeordnet werden.
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Auch
können
die Abstandslagen 11, 12 in alternativen Ausführungsformen
in unterschiedlichen Abschnitten des Hohlrahmenprofils 8 des
Schlägerrahmens 2 vorgesehen
sein, insbesondere können die
Abstandslagen 11, 12 wahlweise einzeln oder paarweise
sich über
die Verbindungsbereiche 5', 5'' zwischen dem Herzstück 5 und
dem Schlägerrahmen 2 erstrecken.
Auch ist eine abschnittsweise wechselnde Integration der Abstandslagen 11, 12 in die
oberen und/oder unteren Wandabschnitten 8.1, 8.2 bzw. 13.1, 13.2 des
Tennisschlägers 1 möglich.
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In 5 ist
beispielhaft in einer vereinfachten Darstellung das Hohlrahmenprofil 8 in
unterschiedlichen Fertigungsstufen dargestellt, welche bei der Herstellung
des Hohlrahmenprofils 8 gemäß dem Schlauchblasverfahren
durchlaufen werden. In einer ersten Fertigungsstufe (a) werden erste
Prepreglagen 10 sorgfältig
und belastungsgerecht orientiert auf einem mit einem Schlauch überzogenen
Kern (in 5 nicht dargestellt) abgelegt.
Somit bildet sich zumindest eine erste Prepreglage 10.1 zur
Realisierung der oberen und unteren sowie linken und rechten Wandabschnitte 8.1 bis 8.4 aus.
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In
einer zweiten Fertigungsstufe (b) wird beispielhaft auf die zumindest
erste Prepreglage 10.1 im oberen und unteren Wandabschnittsbereich
eine erste und zweite Abstandslage 11, 12 aus
dem zuvor beschriebenen Material 11.1, 12.1 aufgebracht
und mit zumindest einer zweiten Prepreglage 10.2 umgeben. Die
bereits mehrfach mit weiteren Prepreglagen 10 umgebenden
Abstandslagen 11, 12 des Hohlrahmenprofils 8 zeigt 5 in
einer dritten Fertigungsstufe (c).
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Im
Anschluss daran werden die Prepreglagen 10 einschließlich der
Abstandslagen 11, 12 unter Zuführung von Wärme zu dem Hohlrahmenprofil 8 gemäß 3 gepresst.
Durch die Zuführung
von Wärme
verflüssigt
sich das in den Prepreglagen 10 vorgesehen Harz und führt zu einer
Verbindung der Kunststofflagen sowie der darin eingebetteten Abstandslagen 11, 12,
die im Anschluss daran durch den Pressvorgang zu einem steifen Hohlrahmenprofil 8, 8a, 8b verpresst
werden. Das anhand des Erwärmungs-
und Pressvorgangs erzeugte Hohlrahmenprofil 8, 8a, 8b ist
in 5 anhand einer vierten Fertigungsstufe (d) dargestellt.
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Die
Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben.
Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind,
ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke
verlassen wird.
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- 1
- Tennisschläger
- 2
- Spannrahmen
- 3
- Bespannung
- 4
- Saiten
- 4'
- Saitenlänge
- 5
- Herzstück
- 5', 5''
- Verbindungsbereiche
- 6
- Schlägerschaft
- 7
- Schlägergriff
- 8
- Hohlrahmenprofil
- 8.1
- oberer
Wandabschnitt
- 8.2
- unterer
Wandabschnitt
- 8.3
- linker
Wandabschnitt
- 8.4
- rechter
Wandabschnitt
- 9
- Hohlraum
des Hohlrahmenprofils
- 10
- Prepreglagen
- 10.1
- erste
Prepreglage
- 10.2
- zweite
Prepreglage
- 11
- erste
Abstandslage
- 11.1
- Material
der ersten Abstandslage
- 12
- zweite
Abstandslage
- 12.1
- Material
der zweiten Abstandslage
- 13
- Hohlrahmenprofil
des Schlägerschafts
- 13.1
- oberer
Wandabschnitt
- 13.2
- unterer
Wandabschnitt
- 13.3
- linker
Wandabschnitt
- 13.4
- rechter
Wandabschnitt
- 14
- erster
Verbindungsabschnitt
- 15
- zweiter
Verbindungsabschnitt
- 16
- Verbindungsstück
- 17
- Hohlraum
- W
- Wandstärke
- L
- Länge der
Hohlrahmenprofile des Herzstücks