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Aerodynamisches Hilfsmittel,
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insbesondere Front- und/oder Sitzbankverkleidunlg eines Motorrades
und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung geht aus von einem aerodynamischen
Hilfsmittel zum Erzielen einer Geschwindigkeitserhöhung eines Motorrades,
insbesondere
einer Pront- und/oder Sitzbankverkleidung, bestehend aus einem Laminat, bei dem
mindestens ein Faserstoff in einem Gießharz eingelagert ist.
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Die Erfindung geht ferner aus von einem Verfahren zur Herstellung
eines Hilfsmittels der eingangs genannten Art.
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Es ist bekannt, Motorräder mit aerodynamischen Hilfsmitteln zu versehen,
die einmal eine Geschwindigkeitserhöhung des Motorrades bewirken, zum anderen aber
auch zum Schutze des Fahrers vor Witterungseinflüssen und bei Stürzen dienen.
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Diese aerodynamischen Hilfsmittel bestehen üblicherweise aus einer
Frontverkleidung, die den Lenker des Motorrades, den oberen Teil der Gabel des Vorderrades
sowie den Motor umfasst und in einigen Fällen so ausgebildet ist, daß der Pahrer
des Motorrades seine Beine hinter der Verkleidung anordnen kann. Zum anderen bestehen
diese Hilfsmittel bei Motorrädern auch aus einer Verkleidung der Sitzbank, die üblicherweise
auch den oberen Teil des Hinterrades überdeckt. Diese hintere Verkleidung gewährleistet
einmal einen sicheren Sitz für den Fahrer, sorgt zum anderen aber auch für eine
aerodynamisch günstige Form im hinteren Bereich des Motorrades, insbesondere für
einen günstigen tuftabriß.
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Es ist bekannt, derartige Verkleidungen von Motorrädern aus einem
Laminat aufzubauen. Hierunter versteht man eine Struktur, bei der ein Faserstoff
in einem Gießharz eingelagert ist. Bei- den bekannten Verkleidungen verwendet man
ein Glasfasergewebe entweder als geordnetes Gewebe oder als ungeordnetes, sogenanntes
Reißgewebe, das in einem geeigneten Gießharz, üblicherweise einem Polyester, eingelagert
ist. I)iese bekannten Verkleidungen werden hergestellt, indem
man
auf eine der herzustellenden Verkleidung entsprechende Form das geordnete, entsprechend
zugeschnittene Glasfasergewebe -auflegt und durch Aufstreichen mit dem flüssigen
Gießharz tränkt. Es ist auch bekannt, ungeordnete Fasergewebe dadurch zu erzeugen,
daß man sie auf die Form aufspritzt.
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Nach dem Aushärten des Laminates und einer geeigneten Bearbeitung
der Ränder kann die Verkleidung lackiert und eingebaut werden.
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Die bekannten Verkleidungen auf der Basis von Glasfasergewebe und
Polyesterharz haben jedoch mehrere Nachteile. Zum einen ist das Gewicht dieser Verkleidungen
relativ hoch, es beträgt bei üblichen Motorrädern je nach deren Größe zwischen 4
und 12 Kilogramm einschließlich der erforderlichen Halterung. Dieses zusätzliche
Gewicht stellt jedoch bei Motorrädern eine Verminderung der Sicherheit dar, da Maschinen
mit höherem Gewicht schlechter beherrschbar sind. Bei Rennmaschinen ist von besonderem
Nachteil, daß die genannte Gewichtserhöhung zu verminderten Fahrleistungen führt.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten, glasfaserverstärkten Verkleidungen
ist, daß sie mechanisch nicht besonders belastbar sind. Zum einen führt dies zu
einem Ausreißen der Verkleidungen an den Punkten, an denen sie am Chassis des Motorrades
befestigt sind. Zum anderen führen die geringe mechanische Belastbarkeit und die
speziellen Brucheigenschaften von glasfaserverstärkten Verkleidungen dazu, daß die
Verkleidungen bei Stürzen zersplittern. Dies hat zur Folge, daß die bekannten glasfaserverstärkten
Verkleidungen häufiger ausgewechselt werden müssen, sobald beispielsweie die Befestigungspunkte
einer größeren Belastung ausgesetzt werden. Dies kann schon dann der Fall sein,
wenn die Maschine
im Stand versehentlich auf die Seite kippt. Bei
Rennmaschinen hat das Zersplittern der glasfaserverstärkten Verkleidung den Nachteil,
daß das Rennen auch bei für den Fahrer ungefährlichen Stürzen nicht mehr fortgesetzt
werden kann,. da die Verkleidung nicht mehr oder nur noch in asymmetrischer Gestalt
vorhanden ist so daß ein schnelles Weiterfahren nicht möglich ist.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein aerodynamisches
Hilfsmittel für Motorräder der eingangs genannten Art zu schaffen, das durch vermindertes
Gewicht, erhöhte mechanische Belastbarkeit und bessere Brucheigenschaften zu erhöhter
Fahrsicherheit und erhöhten Fahrleistungen des Motorrades führt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Faserstoff
aus Aramidfasern besteht. Zum anderen wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der
Faserstoff aus Kohlefasern besteht.
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Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Verfahren der
Eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem die Herstellung einer Verkleidung möglich
ist, die die vorstehend aufgeführten Eigenschaften hat.
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Diese Aufhabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf eine l'orm
nacheinander Glasfaserschichten und/oder Aramidfaserschichten und/oder Kohlefaserschichten
unter ständigem Hinbringerl von Epoxid-Laminierharz aufgebracht werden.
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I)ie Erfindung hat damit insgesamt den Vorteil, dæß Verkleidingen
für Motorräder zur Verfügung stehen, deren Gewicht
deutlich niedriger
ist als dasjenige der bekannten Verkleidungen. Typischerweise beträgt das Gewicht
einer erfindunsgemäßen Verkleidung weniger als 50 des Gewichtes der bekannten Verkleidungen,
dies ist insbesondere darauf zurüczuführen, daß mit den erfindungsgemäßen Verkleidungen
erheblich geringere Wandstärken erzielbar sind, so daß auch das Gewicht des benötigten
Gießharzes wesentlich geringer ist als bei den bekannten Verkleidungen.
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Die erfindungsgemäße Verkleidung zersplittert auch nicht bei Stürzen,
sie knickt lediglich elastisch ein und nimmt anschließend wieder ihre ursprüngliche
Lage ein, so daß -abgesehen von optisch sichtbar werdenden Knicklinien - die Funktion
der Verkleidung erhalten bleibt.
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Erfindungsgemäß werden bevorzugt Faserstoffe aus geordnetem Gewebe,
insbesondere Leitwand oder Köper verwendet. Das geordnete Gewebe kann dabei auch
sowohl aus Aramid- wie auch aus Kohlefasern bestehen, beispielsweise in der einen
Richtung aus Aramid- und in der anderen Richtung aus Kohlefasern. Es kann auch ein
Fadenverhältnis von Kohlefasern und Aramidfasern gewählt werden, das beispielsweise
in der einen -Richtung 2 zu 1 und in der anderen Richtung 1 zu 2 beträgt.
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Erfindungsgemäß ist es jedoch weiterhin auch möglich, ungeordnete
Gewebe zu verwenden, insbesondere aufzuspritzen.
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Pür höher belastete Bereiche der Verkleidung können die Fasergewebe
auch mehrlagig vorgesehen werden. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, jeweils mindestens
eine Aramid- und eine Kohlefaserschicht übereinander vorzusehen, dies ist auch mehrfach
möglich, sodaß je nach Belastung an unterschiedlichen
Stellen
oder auch der gesamten Verkleidung Sandwich-Aufbauten vorgesehen werden können,
die über mehrere Lagen desselben oder unterschiedlichen Fasermaterials verfügen.
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Bevorzugt ist eine Form des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Verkleidung,
bei der zunächst mindestens eine Lage Glasfasergewebe vorgesehen ist und lediglich
zu verstärkende Bereiche mit Aramid- oder Kohlefaserschichten versehen werden.
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Insbesondere ist vorgesehen, besonders beanspruchte Bereiche der Verkleidung,
d.h. sturzgefährdete Bereiche oder Befestigungspunkte der Verkleidung mit Gewebeabschnitten
zu versehen, die als Kohlefaserstreifen oder als reine Aramidfasergewebe ausgebildet
sind.
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Zum Laminieren wird erfindungsgemäß ein Epoxidharz verwendet. Dieses
Epoxidharz in Verbindung mit den genannten Aramid- und Kohlefasern ergibt einen
besonders belastbaren Aufbau für die erfindungsgemäße Verkleidung.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können auf eine der Verkleidung
entsprechende Form entweder geordnete Gewebe aufeinander gelegt und mit Epoxidharz
eingestrichen werden, es ist jedoch auch möglich, Schichten aus ungeordneten Geweben
aufzuspritzen. Diese Techniken können auch alternat;iv verwendet werden, indem eine
Schicht aus geordnetem Gewebe aafgetragen und anschließend eine andere Schicht aus
ungeordnetem Gewebe aufgespritzt wird.
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Eine erhebliche Erhöhung der mechanischen Belastbarkeit ergibt sich,
wenn man das Laminat nach seinem Aufbau auf der Form einer Nachbehandlung aussetzt.
Besonders bevorzugt ist eine nachfolgende Wärmebehandlung, bei der das Laminat vorzugsweise
mehrere Stunden einer Temperatur von 40 bis 50"C ausgesetzt wird. Dies ergibt eine
Erhöhung der Belasbarkeit um etwa das 5-fache.
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Weiterhin ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem das Laminat in einem
Vakuum heißgepresst wird. Hierbei wird das Laminat gleichzeitig einem erheblichen
Druck und einer erhöhten Temperatur ausgesetzt. Besonders wirksam kann das Verfahren
bei den gekrümmten Oberflächen der erfindungsgemäßen Verkleidungen dadurch eingesetzt
werden, daß man das Laminat auf der Form mit einem luftdichten Überzug versieht,
der anschließend evakuiert wird. Dann wird das- taminat während der Dauer der Nachbehandlung
dem Atmosphärendruck ausgesetzt. Auch dieses Vakuumheißpress-Verfahren ergibt eine
beträchtliche Erhöhung der Festigkeit des Laminates.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten
Zeichnung.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung
eines Motorrades mit aerodynamischen Hilfsmitteln; Fig. 2 eine perspektivische Darstellung
eines oberen Teiles einer Frontverkleidung mit erfindungsgemäßem Aufbau;
Fig.
3 und 4 zwei Ausführungsbeispiele von Sandwich-Strukturen eines Laminates, wie es
für erfindungsgemäße Hilfsmittel verwendet wird.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellen Motorrad 10 bezeichnet 11 eine vordere
Verkleidung. Diese besteht zunächst aus einem Oberteil 12, das einen Lenker 13 sowie
eine Gabel 14 eines Vorderrades 15 teilweise umfasst. Ein oberer Rand 16 des Oberteiles
12 grenzt an einen transparenten Windschutz 17, der mit Befestigungspunkten 18 am
Oberteil 12 befestigt ist.
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Im unteren Bereich läuft das Oberteil 12 in einen unteren Rand 20
aus, an dem es mit Befestigungspunkten 21 an einem Unterteil 22 befestigt ist. Das
Unterteil 22 ist seinerseits mit Befestigungspunkten 23 am Chassis des Motorrades
10 befestigt. Das Unterteil 22 umschließt (in der Zeichnung nicht sichtbar) Motor
und Getriebe des Motorrades sowie gegebenenfalls Fußstützen. In dem letztgenannten
Fall kann der Fahrer seine Beine hinter dem Unterteil 22 anordnen, es sind jedoch
auch Ausführungen möglich, bei denen die Fußstützen außerhalb des Unterteiles 22
liegen, so daß der Fahrer seine Beine außerhalb des Unterteiles 22 anordnet.
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Weiterhin vefügt das Motorrad 10 über eine hintere Verkleidung 25,
das eine Sitzbank 26 umschließt oder diese oder eine Rückenlehne der Sitzbank 26
bildet. Die hintere Verkleidung 25 umschließt einen Teil eines Hinterrades 28 sowie
dessen Aufhängung. Sie ist mit Befestigungspunkten 29, 30 am Chassis des Motorrades
10 befestigt. Die hintere Verkleidung 25 läuft in einen hinteren Teil 27 aus, der
90 geformt ist, daß er eine aerodynamisch günstige Abreißkante 31 bildet.
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Wie man aus Fig. 1 erkennen kann, gibt es bei der dort dargestellten
Verkleidung zwei Arten von mechanisch besonders belastetenn Punkten bzw. Bereichen.
Zum einen sind die Befestigungspunkte 18, 21, 23, 29, 30 und bei diesen insbesondere
diejenigen, die die Verkleidung am Chassis befestigen, belastet, da sie alle Belastungen
durch den Pahrtwind, Schüttelkräfte, die von der Fahrbahn kommen und sonstige Verwindungen
der Verkleidung aufnehmen müssen.
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Neben diesen, im üblichen Fahrbetrieb auftretenden Belastungen können
jedoch auch noch besonders hohe Belastungen dann auftreten, wenn das Motorrad beim
Fahren stürzt oder im Stand versehentlich umkippt. Dann sind einmal natürlich die
genannten Befestigungspunkte besonders belastet, zum anderen treten dann aber auch
Belastungen an sturzgefährdeten Bereichen der Verkleidung auf, insbesondere den
vorstehenden Kanten und Rundungen. Dies betrifft bei Stürzen insbesondere die Vorderpartie
der vorderen Verkleidung 11 sowie bei Unterteilen 22, die die Beine des Fahrers
umschließen, die Ausbuchtungen, die die Knie des Fahrers umfassen.
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Die Verkleidung gemäß der Erfindung sieht neben einer allgemeinen
Erhöhung der mechanischen Stabilität der Verkleidung auch eine gezielte Erhöhung
der Festigkeit dieser genannten, mechanisch besonders belasteten Bereiche der Verkleidung
vor.
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In Fig. 2 ist das Oberteil 12 aus Fig. 1 noch einmal gesondert perspektivisch
dargestellt. Wie man sieht, läuft das Oberteil 12 in seinem an den transparenten
Windschutz 17 angrenzenden Bereich in bandartige Abschnitte 19 aus. Diese bandartigen
Abschnitte 19 sind im normalen Fahrbetrieb
selbstverständlich besonders
hohen Belastungen ausgesetzt, da die vom Fahrtwind auf den Windschutz 17 ausgeübten
Kräfte von diesen Abschnitten 19 aufgenommen werden müssen. Erfindungsgemäß ist
daher im Bereich dieser Abschnitte 19 ein Kohlefaser-Streifen 36 vorgesehen, der
die mechanische Belastbarkeit dieses Abschnittes erheblich erhöht. Die dabei entstehende
innere Struktur der Verkleidung wird weiter unten anhand der Fig. 3 und 4 noch erläutert.
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Weiterhin sind beim Oberteil 12 gemäß Fig. 2 die Befestigungspunkte
21 dadurch mechanisch verstärkt worden, daß in ihrem Bereich Gewebeabschnitte 35
angeordnet sind, die entweder ebenfalls aus Kohlefaser-Gewebe oder aus reinem Aramidfaser-Gewebe
bestehen.
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Fig. 2 zeigt selbstverständlich lediglich Beispiele für derartige
Verstärkungen, es versteht sich, daß in den weiteren Bereichen der erfindungsgemäßen
Verkleidung zusätzliche Verstärkungen an entsprechenden sturzgefährdeten Stellen
oder Befestigungspunkten vorgesehen werden können.
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Um die gewünschten mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen
Verkleidung zu erzielen, kann eine Struktur verwendet werden, wie sie in einem Ausführungsbeispiel
Fig.
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3 dargestellt ist. Man erkennt in einer ersten Sandwich-Struktur 40
Schichten 41, 42 aus Epoxidharz, die erste Faserschichten 43, 44 sowie eine dazwischenliegende
zweite Faserschicht 45 umschließen. Es versteht sich, daß die Darstellung in Fig.
3 nur schematisch ist. Selbstverständlich durchdringt das Epoxidharz mit den Schichten
41, 42 als flüssig aufgebrachtes Laminierharz die inneren Schichten 43
bis
45 vollständig, so daß ein Laminat entsteht. Die Schichten in Fig. 3 sind daher
nur der Übersichtlichkeit halber nebeneinander gezeichnet.
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Die erste Faserschicht 43, 44 kann beim Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 3 eine an sich bekannte Glasfaserschicht sein, beispielsweise ein Glasfilament-
oder ein Glasrovinggewebe.
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Die zweite Faserschicht 45 kann entweder eine Kohlefaserschicht oder
eine Aramidfaserschicht sein.
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Unter Kohlefasern wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Faser
verstanden, wie sie auch unter der Bezeichnung Carbon-Faser im Handel ist. Derartige
Fasern werden üblicherweise dadurch erzeugt, daß man eine Polyacryl-Nitril-Kunststoffaser
verkokt, wodurch faserförmiger Kohlenstoff durch Umwandlung der organischen Ausgangsverbindung
in Kohlenstoff entsteht. Unter Aramidfasern wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung
eine Faser verstanden, wie sie auch unter der Markenbezeichnung Kevlar im Handel
ist.
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Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 wird eine 7-schichtige
Sandwich-Struktur 50 verwendet, bei der in Epoxidharz-Schichten 51, 52 erste Faserschichten
53, 54, darin zweite Faserschichten 55, 56 und darin schließlich eine dritte Faserschicht
57 angeordnet sind. Die erste Faserschicht 53, 54 kann dabei wiederum eine Glasfaserschicht
sein, die zweite Faserschicht 55, 56 eine Aramidfaserschicht und die dritte Faserschicht
57 eine Kohlefaserschicht.
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Die Erfindung ist jedoch keinesfalls auf eine der in Fig. 3 oder 4
dargestellten Sandwich-Strukturen 40, 50 beschränkt.
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Je nach angestrebter mechanischer Belastbarkeit können die verschiedenen
Schichten auch in anderer Kombination vorgesehen werden, auch jeweis mehrlagig.
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Die Auswahl der Art und Anzahl der jeweils verwendeten Schichten wird
dabei unter dem Gesichtspunkt getroffen, daß Kohlefaserschichten eine besonders
hohe mechanische Belastbarkeit haben und Aramidfasern sich zusätzlich durch ihre
besonders hohe Zähigkeit auszeichnen.
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Die in Fig. 3 und 4 dargestellten Schichten können entweder aus geordnetem
Gewebe bestehen, wie es als Leitwand oder Köper im Handel erhältlich ist. Es können
jedoch diese Schichten auch ungeordnet als Reißgewebe aufgebracht oder aufgespritzt
werden. Beim Aufspritzen derartiger Schichten ergibt sich eine besonders arbeitssparende
Herstellung, so daß die Herstellkosten erheblich gesenkt werden können.
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Während nämlich beim Handlaminieren die geordneten, entsprechend zugeschnittenen
Gewebestücke nacheinander auf die der herzustellenden Verkleidung entsprechende
Form aufgelegt und mit Laminierharz eingestrichen werden, werden beim Aufspritzen
die ungeordneten Gewebefasern zusammen mit dem Laminierharz aufgespritzt, so daß
sich eine wesentlich kürzere Arbeitszeit ergibt.
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Anschließend an den Aufbau des eigentlichen Laminates kann eine Nachbehandlung
vorgesehen werden, bei der das Laminat entweder einer reinen Wärmebehandlung oder
einer gleichzeitigen Warme- und Druckbehandlung ausgesetzt wird. Bei diesem Letztgenannten
Vakuumheißpress-Verfahren wird bei den unregelmrißigen oberflächen der erfindungsgemäß
hergestellten
Verkleidungen erfindungsgemäß ein luftdichter Über
verwendet, der über das auf der Form aufliegende Laminat gezogen und anschließend
evakuiert wird. Dann ist das laminat dem Atmosphärendruck ausgesetzt und kann zusätzlich
einer Wärmebehandlung ausgesetzt werden. Das Vakuimheißpress-Verfahren erfordert
damit keine aufwendigen Formen sondern kann mit verhältnismäßig einfachen Mitteln
durchgeführt werden.
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Obwohl die Erfindung vorstehend am Beispiel einer Verkleidung für
Motorräder beschrieben wurde, versteht sich, daß in entsprechender Weise auch sonstige
aerodynamische Hilfsmittel für Motorräder oder Fahrzeuge hergestellt werden können,
insbesondere Spoiler, Aufbauten und dgl., ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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