DE2135278B2

DE2135278B2 - Leichtski

Info

Publication number: DE2135278B2
Application number: DE2135278A
Authority: DE
Inventors: Bruce M. Sparks Nev. Douglas; Lindley Manning; Robert B. Mckee; Nev. Reno; Hubert R. Dublin Calif. Zemke
Original assignee: Hexcel Corp
Current assignee: Hexcel Corp
Priority date: 1970-07-17
Filing date: 1971-07-15
Publication date: 1980-11-20
Also published as: DE2135278A1; CH550590A; JPS569499Y2; CA952552A; FR2099443B1; FR2099443A1; DE2135278C3; JPS55148779U; AT311845B

Description

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Die Erfindung betrifft einen Leichtski in Sandwich-Bauweise, mit einer Laufsohle und einem aus Zellkernstoff bestehenden Kern, der von mindestens einer in Kunststoff eingebetteten Faserstrangschicht umgeben ist, die mindestens auf einer Oberfläche des Kerns in Längsrichtung des Ski parallel zu diesem verlaufende erste Faserstränge aufweist, und die zweite Faserstränge aufweist, die diagonal zu der Längsrichtung verlaufen und einen Torsionskasten bilden.

Ein derartiger Leichtski ist aus der FR-PS 13 51 207 bekannt, bei dem als Kern ein geschäumter Körper verwendet wird, der in allen Richtungen eine relativ geringe Biegesteifigkeit besitzt und nur dazu dient, die obere Deckschicht des Ski von der Laufsohle zu trennen, ohne einen eigenen Beitrag zur Festigkeit des Ski zu liefern. Dieser bekannte Leichtski besitzt daher in Längsrichtung eine geringe Steifigkeit und neigt insbesondere bei hoher Fahrgeschwindigkeit zu unerwünschten Flatterbewegungen.

Aus der AT-PS 2 36 263 ist ein Leichtski mit einem &5 Wabenkern bekannt, der in Längsrichtung in der Mitte des Ski zur Aufnahme einer Standplatte aus Holz unterbrochen ist. Über und/oder unter dem Wabenkern sind blattförmige Zwischenschichten aus Holz angebracht, welche eine gute Dämpfungseigenschaft aufweisen und Schwingungen des Ski rasch zur Ruhe bringen sollen, um auch bei großer Fahrgeschwindigkeit Fiatterbewegungen zu verhindern. Durch die Holzeinlagen ist das Gewicht dieses bekannten Ski unerwünscht groß.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, einen Leichtski der eingangs genannten Art anzugeben, der eine hohe Festigkeit in Längsrichtung des Ski sowie eine hohe Torsionssteifigkeit aufweist und dabei besonders leicht ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zweiten Faserstränge die aus dem Kern und den ersten Fasersträngen gebildete Kerneinlage umhüllen, und dcß der Kern als sich über mindestens den größeren Teil der Länge des Ski erstreckender Wabenkern ausgebildet ist, der aus in Längsrichtung verlaufenden, miteinander verbundenen Streifen aus Wabenmaterial besteht, so daß dessen Waben senkrecht zur Laufsohle verlaufen und zwei zueinander parallele, in Ski-Längsrichtung verlaufende Seitenwände besitzen.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß die Wabenmaterial-Streifen in Längsrichtung ohne Unterbrechung mit senkrecht zur Laufsohle ausgerichteten Waben verlaufen und zusammen mit den ersten und zweiten Fasersträngen die gewünschte hohe Torsionssteiiigkeit und Festigkeit in Längsrichtung — ohne Versteifungseinlagen — verwirklichen und dadurch dem Ski bei geringem Gewicht ausgewogene Elastizitätseigenschaften verleihen. Das Gewicht des Ski ist etwa um 10% niedriger als der leichteste bekannte Ski, und der Ski besitzt in allen gängigen Schneearten hervorragende Fahreigenschaften und ist praktisch unzerbrechlich. Der Ski kehrt auch bei starker Auslenkung aus seiner Normallage ohne bleibende Verformung in diese Normallage zurück.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen ungereckten, maschinell vorgearbeiteten Wabenblock in perspektivischer Seitenansicht, der beim Bau des Ski verwendet wird;

F i g. 2 das Wabenmaterial gemäß F i g. 1 in gerechtem Zustand und urter Darstellung seines wabenförmigenGefüges;

F i g. 3 eine Seitenansicht einer Sandwichanordnung mit einem Wabenkern, welcher unter Übereinstimmung seiner Streifenrichtung mit der Längsachse des fertigen Ski gewölbt ist;

F i g. 4 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Verformen der gewölbten Sandwichanordnung von Fig. 3;

F i g. 5 eine teilweise geschnittene und abgebrochene Darstellung eines einzelnen Ski bei seiner Herstellung, während des Wickeins einer Umhüllung um die Kerneinlage;

F i g. 6 einen fertigen Ski im Querschnitt;

Fig. 7 eine ähnliche, gebrochene Ansicht, w^:e in Fig. 6 von einem abgewandelten Ausführungsbeispiel; und

Fi g. 8 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ski in einer etwa Fig.5 entsprechenden Darstellung.

Ein in den Fig. 5 und 6 dargestellter Ski 10 besitzt

einen Kern 12 und eine Umhüllung 14, welche diesen Kern 12 in sich einschließt Diese Umhüllung 14 besteht aus ersten Fasersträngen 16, welche in der Längsrichtung des Ski verlaufen, und aus quer zu diesen verlaufenden zweiten Fasersträngen 18, webhe wendelförmig um den Kern 12 und die ersten Faserstränge 16 herumgewickelt sind. Man unterscheidet am Ski eine Oberseite 20, eine Unterseite 22 und zwei vertikale Schmalseiten 24. Auf der Unterseite 22 ist eine von zwei harten Stahlkanten 26 begrenzte und mit einer Rille 30 versehene laufsohle 28 befestigt, welche eine gut gleitende Lauffläche bildet Von der Seite her gesehen, besitzt der Ski 10 eine Wölbung 32, siehe F i g. 3, eine abschließende Hinterkante 34 und eine vordere Skispitze 36, weiche das Ende einer nach oben abgekrümmten sogenannten Schaufel 38 bildet Der gebrauchsfertig zugerichtete Ski 10 besitzt (hier nicht dargestellt) eine in der Mitte befestigte geeignete Bindung, mit deren Hilfe sich der Ski in bekannter Weise am Skistiefel (ebenfalls nicht dargestellt) befestigen läßt

Aus den F i g. 1 — 5 läßt sich entnehmen, daß der Kern 12 des Ski 10 ein sogenannter Wabenkern ist 48 ist und aus einer Anzahl von wabenförmig miteinander verknüpften Sreifen besteht, welche an gleichmäßig verteilten Knotenpunkten 42 miteinander fest verbunden sind. Der Wabenkern 48 ist so ausgerichtet, daß eine sogenannte »L·«· oder Streifenrichtung der Wabenanordnung mit der Längsrichtung des Ski 10 zusammenfällt während eine sogenannte »W^-Richtung der Wabenanordnung senkrecht dazu verläuft Es leuchtet ein, daß der Wabenkern in Streifenrichtung eine größere Festigkeit besitzt als in seiner »W«·Richtung. Diese Maßnahme trägt wesentlich zur Erhöhung der Festigkeit des Ski in seiner Längsrichtung bei, ohne jedoch sein Gewicht zu erhöhen. Ein weiterer Vorteil dieser Maßnahme ist darin zu sehen, daß man den Kernrohling im ungereckten Zustand maschinell bearbeiten kann und dann im gereckten Zustand eine größere Formgenauigkeit erhält als bei einem Wabenkern, dessen Streifen quer zur Skilängsachse verlaufen.

Der Wabenkern 48 des Ski 10 kann aus einem beliebigen geeigneten Material wie Aluminium, verstärktem Kunststoff, Zellulose oder dergleichen hergestellt sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird jedoch ein Kern 48 aus dünner Aluminiumfolie bevorzugt, dessen Wabenweite etwa im Bereich zwischen 3 mm und 9 mm liegen soll. Es hat sich herausgestellt, daß eine Wabenweite von 6 mm den günstigsten Kompromiß zwischen Gewicht, Festigkeit und Kosten darstellt

Wie sich aus F i g. 1 entnehmen läßt, wird ein ungereckter Wabenblock 44 zunächst maschinell mit den dargestellten Konturen versehen. Es ist allerdings auch möglich, diese Bearbeitung nach dem Recken vorzunehmen. Bei dieser Bearbeitung verbleibt die Unterseite, welche später etwa der Unterseite 22 des Ski 10 entspricht, im ebenen Zustand, während die Oberseite gekrümmt verläuft. Infolge dieser Krümmung erhält der fertige Ski über seine gesamte Länge hinweg eine unterschiedliche Dicke, siehe Fig.3, mit deren w) Hilfe man die Festigkeit und Flexibilität des fertigen Ski beeinflussen kann.

Aus dem fertig bearbeiteten ungereckten Wabenblock 44 von F i g. 1 wird durch einen Reckvorgang ein gerecktes Wabenmaterial 46, wie in Fig. 2 dargestellt. b5 Die Stellen des gereckten Wabenmaterials 46, an denen später beim fertigen Ski 10 Schrauben zum Befestigen der Skibindung und dgl. sitzen werden, werden ganz oder teilweise mit einem Harz gefüllt in dem sich die Schrauben sicher verankern lassen. Das fertige gereckte Wabenmaterial 46 besitzt eine Breite, die wesentlich größer ist als die Breite des fertigen Ski 10.

Das Wabenmaterial 46 wird mit einer oder mehreren Lagen von ersten Fasersträngen 16 belegt Zwar kann man als erste Faserstränge 16 verschiedene Materialien verwenden, jedoch werden Schichten oder Lagen aus gleichgerichteten Glasfasersträngen bevorzugt welche zuvor mit einem geeigneten Harz getränkt worden sind. Der Ausdruck »gleichgerichtete Lagen« sagt aus, daß es sich um Lagen handelt, bei denen die überwiegende Anzahl der hochfesten Stränge parallel in der gleichen Richtung verlaufen. Auf der Oberseite und Unterseite des gereckten Wabenmaterials 46 werden eine oder mehrere dieser Lagen so aufgebracht und befestigt, daß hierdurch der fertige Ski 10 seine gewünschte Festigkeit und Elastizität in Längsrichtung erhält Diese Lagen erstrecken sich auch über das vordere Ende des gereckten Wabenmaterials 46 und bilden dort die Schaufel 38 mit der Skispitze 36. infolge der geringen Dicke des Wabenmaterials 46 im Bereich der Schaufel 38 besitzt der fertige Ski 10 hier eine größere Biegsamkeit als im übrigen Bereich. Nach dem Auflegen werden die imprägnierten Lagen der ersten Stränge 16 auf die Oberflächen des Wabenmaterials 46 Faserintensiv aufgepreßt und ausgehärtet so daß eine feste Verbindung zwischen dem Wabenmaterial 46 und den Lagen der ersten Faserstränge 16 entsteht Gleichzeitig mit dem Aushärten des Harzes erfolgt eine Verformung des Wabenmaterials 46 über seine Längsrichtung hinweg in der Weise, daß eine Sandwichanordnung 50 entsteht, die gemäß Fig.3 in den Konturen mit der Wölbung 32 und der Schaufel 38 bereits mit dem fertigen Ski 10 übereinstimmt.

Eine geeignete Vorrichtung zum Verpressen der Sandwichanordnung 50 ist in Fig.4 dargestellt Sie besitzt einen Vorrichtungstisch 52 mit einer Vielzahl von senkrecht stehenden austauschbaren Einsätzen 54 mit Stützbolzen 56. Durch Auswechseln der Einsätze 54 läßt sich über die Oberseiten der Stützbolzen 56 hinweg eine Kurve einstellen, welche der gewünschten Kontur entspricht. Über die oberen Enden sämtlicher Stützbolzen 56 hinweg ist eine Metallplatte 58 mit einem gekrümmten Vorderende 60 gelegt. Gewichte C2 greifen am Hinterende sowie in der Nähe des gekrümmten Vorderendes 60 so an die Metallplatte 58 an, daß sie fest gegen die oberen Enden der Stützbolzen 56 gedrückt wird. Dadurch wird die von den Stützbolzen 56 und den Einsätzen 54 vorgeformte Kontur auf die Metallplatte 58 übertragen. Anschließend wird eine oder werden mehrere Lagen von ersten Fasersträngen auf die Metallplatte 58 aufgelegt, das Wabenmaterial 46 auf diese Lagen aufgelegt, und schließlich eine oder mehrere weitere Lagen von ersten Faseisträngen 16 auf das Wabenmaterial 46 aufgelegt. Anschließend wird, siehe F i g. 4, ein geheizter Pressenstempel 168 auf diese Faser abgesenkt, so daß sich diese Elemente verformen und der vorgegebenen Kontur der abgestützten Metallplatte 58 anpassen, das in den Strang Lagen enthaltene Harz aushärtet und eine feste Verbindung zwischen den Lagen aus den ersten Fasersträngen 16 und dem Wabenmaterial 46 herstellt. Beim vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel besteht der Pressenstempel 168 aus einem steifen Obergestell 64, einer gekrümmten Auflageplatte 66 und aus senkrecht angeordneten seitlichen flexiblen Schürzen 68, welche abdichtend mit dem Obergestell 64 und mil der gekrümmten Auflage-

platte 66 verbunden sind. Es entsteht somit zwischen der gekrümmten Auflageplatte 66 und den Schürzen 68 ein hohler und dichter Innenraum, der sich über einen Einlaßstutzen 70 mit einem Strömungsmedium füllen läßt Während des Preßvorgangs wird heiße Luft oder Dampf durch den Einlaßstutzen 70 in den Innenraum des Pressenstempels 168 eingeblasen und sorgt somit einerseits für den nötigen Anpreßdruck zum Verformen der eingelegten Lagen und andererseits für die nötige Temperatur zum Aushärten des Tränkharzes.

Ist die so geformte Sandwichanordnung 50 ausgehärtet, so wird sie in eine Anzahl von Streifen zerschnitten, deren Breite etwas größer als die größte Breite des fertigen Ski ist. Anschließend wird jeder Streifen mit Hilfe einer nicht dargestellten Lehre an den Seiten so beschnitten, daß sich eine dem fertigen Ski bzw. der Darstellung in Fig.5 entsprechende Außenkontur ergibt. Das so beschnittene Rohteil bezeichnet man als Kerneinlage eines Ski. Jetzt können die zweiten Faserstränge 18 aufgebracht werden.

Diese zweiten Faserstränge werden vorzugsweise zu einem schmalen Band 72 aus gleichgerichtetem Fasermaterial vorverarbeitet, welches aus einer Vielzahl von in Längsrichtung parallelen zweiten Fasersträngen 18 besteht Dieses schmale Band 72 wird zur Erzeugung eines Torsionskastens wendelförmig um die vorbereitete Kerneinlage herumgewickelt, bis diese vollständig umwickelt ist und deren gesamte Oberfläche von dem Band 72 eingehüllt ist, vgl. F i g. 5. Vorzugsweise werden eine oder mehrere Lagen von zweiten Fasersträngen kreuzweise aufgewickelt Nach vollzogener Umwicklung werden die Bänder 72 mit einem Harz getränkt, sofern es sich nicht bereits um vorgetränkte Bänder handelt, unter eine geeignete beheizte Formpresse gelegt, hier nicht dargestellt, wo das Harz ausgehärtet wird. Wenn man außen auf die aufgewickelten Bänder 72 eine zusätzliche Harzschicht aufgibt und die Presse unter einen genügenden Druck setzt so erhält der fertige Ski eine glatte fertige. Oberfläche. Farbstoffe, die entweder bereits im Harz enthalten sind oder vor oder nach dem Aushärten auf die Außenschicht der gewickelten Bänder 72 aufgegeben werden, verleihen dem fertigen Ski sein gewünschtes Aussehen.

In F i g. 8 ist ein gegenüber dem Ski 10 abgewandelter Ski 10a dargestellt Bei dieser Ausführung reichen die zweiten Faserstränge 18 nur bis an den Bereich einer Schaufel 38a, während die Schaufel 38a selbst nur von ersten Fasersträngen 16 bedeckt ist. Damit wird erreicht, daß diese Schaufel 38a eine größere Elastizität erhält, was unter gewissen Skisport-Bedingungen erwünscht ist. Über die restliche Länge dieses Ski 10a ■> hinweg gelten jedoch die gleichen Elastizitätsbedingungen wie für den Ski 10, da hier die kreuzweise umwickelten zweiten Faserstränge 18 in gleicher Weise vorhanden sind. Wie F i g. 7 erkennen läßt, kann der Ski 10 zur

ίο Erhöhung seiner Quersteifigkeit seitlich mit Zusatzsträngen 74 aus einem hochfesten Material wie Glasfasern, Bor- oder Kohlenstoff-Fäden versehen werden. Mit Hilfe dieser auf den Schmalseiten 24 direkt an der Kerneinlage anliegenden, mit Hilfe eines

'■> Klebemittels angeklebten und von den nachträglich herumgewickelten Bändern 72 eingeschlossenen Zusatzsträngen 74 wird praktisch jede Verbiegung des Ski 10 in Querrichtung unterbunden. Damit wird seine Spurstabilität in Längsrichtung wesentlich verbessert.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet man für die ersten und die zweiten Faserstränge 16,18 vorzugsweise Lagen aus dünnen Glasfasern, deren Durchmesser bei 0,125 mm liegt. Diese Lagen sind vorzugsweise vorgetränkt mit einem Epoxydharz und einem Katalysator, der seine Wirkung unter Wärmeeinfluß entfaltet oder die Lagen können auch, kurz bevor sie z. B. auf die Sandwichanordnung 50 aufgelegt werden, mit einer Mischung aus Epoxydharz und einem Katalysator getränkt werden.

jo Wie F i g. 6 zeigt ragen die mit Hilfe eines geeigneten Klebemittels 76 an der Unterseite 22 des Ski Ii) befestigten Stahlkanten 26 seitlich über die Schmalseiten 24 hinaus. Daraufhin wird die Laufsohle 28 zwischen den Stahlkanten 26 auf die Unterseite 22 mit Hilfe eines

y> geeigneten Bindemittels aufgebracht.

Zum Schütze der Oberseite 20 des fertigen Ski 10, und insbesondere zum Schutz seinef oberen durchlaufenden Längskanten kann man diese mit einer zähen, elastischen und abriebfesten Schutzauflage 78 versehen,

i« wenn der Ski 10 ansonsten fertiggestellt ist Diese Schutzauflage 78 erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Oberseite 20 des Ski 10 und über mindestens den oberen Bereich der Schmalseiten 24. Je nach dem, welches Material zur Anwendung gelangt, kann diese

⁴' Schutzauflage 78 aufgestrichen, aufgesprüht oder auf den Ski 10 aufgeklebt sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Leichtski in Sandwich-Bauweise, mit einer Laufsohle und einem aus Zellkernstoff bestehenden Kern, der von mindestens einer in Kunststoff eingebetteten Faserstrangschicht umgeben ist, die mindestens auf einer Oberfläche des Kerns in Längsrichtung des Ski parallel zu diesem verlaufende erste Faserstränge aufweist, und die zweite Faserstränge aufweist, die diagonal zu der Längsrichtung verlaufen und einen Torsionskasten bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Faserstränge (18) die aus dem Kern (12) und den ersten Fasersträngen (16) gebildete Kerneinlage umhüllen, und daß der Kern (12) als sich über is mindestens den größeren Teil der Länge des Ski (10) erstreckender Wabenkern (48) ausgebildet ist, der aus in Längsrichtung verlaufenden, miteinander verbundenen Streifen aus Wabenmaterial besteht, so daß dessen Waben senkrecht zur Laufsohle (28) verlaufen und zwei zueinander parallele, in Ski-Längsrichtung verlaufende Seitenwände besitzen.

2. Leichtski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die zweiten Faserstränge (18) aufweisende Umkleidung nur über einen Teil der Länge des Ski (10) vorhanden ist.

3. Leichtski nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch entlang der Schmalseiten (24) des Wabenkerns (48) in Längsrichtung des Ski (10) weitgehend parallel zueinander verlaufende Zusatz- jo stränge (74).

4. Leichtski nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Faserstrang (16; 18; 74) aus Voilmaterial besteht

5. Leichtski nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Faserstrang (16; 18; 74) aus gewickelten Fasern besteht.

6. Leichtski nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Skispitze (38a) nur in Längsrichtung verlaufende erste Faserstränge (16) vorgesehen sind.