DE60103159T2

DE60103159T2 - Kunststoffsattel für ein fahrrad und dessen herstellung

Info

Publication number: DE60103159T2
Application number: DE60103159T
Authority: DE
Inventors: Riccardo Bigolin
Original assignee: Selle Royal SpA
Current assignee: Selle Royal SpA
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2021-07-28
Also published as: CN1213893C; WO2002012056A1; IT1315498B1; CN1440344A; AU2001272703A1; JP4713816B2; ES2219546T3; US20030164629A1; US7022275B2; JP2004505841A; US20040090096A1; EP1305203B1; WO2002012056A9; US7044540B2; EP1305203A1; ATE265956T1; DE60103159D1; ITVI20000180A1; ITVI20000180A0

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kunststoffsattel, insbesondere für ein Fahrrad und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Stand der Technik
Wie bekannt sind Sattel der mehr herkömmlichen Art im allgemeinen zusammen gesetzt aus einem steif oder halbsteif geformten Körper, der die Tragstruktur des Sattels bildet und im technischen Sprachgebrauch auf dem Gebiet bezeichnet wird als „Schale" und als Polster, das oberhalb der Schale angeordnet ist und im allgemeinen aus expandiertem elastomeren Material besteht, wie zum Beispiel Polyurethan mit oder ohne den Zusatz von Material in der Form eines Gels. Die Schale hat auch, unterhalb von ihr angeordnet, Befestigungseinrichtungen zum Gewährleisten der Verbindung des Sattels mit dem Rahmen des Fahrrads. Diese Einrichtungen umfassen normalerweise einen geformten Balken (oder ein Paar geformter Balken), die an dem Steigrohr zum Sattel mit Klammern befestigt sind.
Das Polster des Sattels ist im allgemeinen bezogen mit einem Gewebe, Leder oder anderem Material, das im wesentlichen die Funktion des Gewährleistens eines größeren Sitzkomforts für den Radfahrer leistet.
Wie bekannt auf dem Gebiet der Fahrräder, gab es vor einiger Zeit einen besonders dringenden Bedarf nach Satteln, die gleichzeitig bequem sind, das heißt in der Lage sind Sitzkomfort zu gewährleisten, und leicht sind, um so nicht exzessiv die Leistung des Radfahrers zu bestrafen.
Um Sattel bereit zu stellen, die besonders leicht sind, wurden vor kurzem Sattel ohne Polster hergestellt, wobei diese Sattel im wesentlichen zusammen gesetzt sind aus der Tragstruktur allein, die integral hergestellt ist aus besonders steifem und leichtem Material, wie zum Beispiel Kunststoff, der aus Kohlenstofffasern besteht, die gebunden sind in Harzverbindungen.
Diese Sattel haben sich, obwohl sie außerordentlich leicht sind und gute mechanische Festigkeit haben, in der Praxis als außerordentlich unbequem erwiesen wegen der beschränkten Elastizität des Sitzes.
Um den Komfort des Radfahrers zu verbessern, wurden bis vor kurzem dünne Polster montiert auf die Sitze aus Kohlenstofffasern, obwohl diese noch nicht in der Lage waren, völlig das Problem des außerordentlichen Fehlens von Komfort zu lösen.
Alternativ sehen bereits bekannte Sattel die Verwendung eines Polsters vor, das zusammen gesetzt ist aus mehreren Schichten von Material mit unterschiedlicher Elastizität (auch mit Gel), die auf geeignete Weise angeordnet sind in den unterschiedlichen Bereichen der Sitzfläche über der Tragstruktur, die hergestellt ist aus steifem oder halbsteifem Kunststoff (zum Beispiel Polypropylen) mit einem im wesentlichen konstanten Querschnitt. Auf diese Art wurde die Verteilung des Drucks über die gesamte Sitzfläche deutlich verbessert, wovon der Komfort des Radfahrers profitiert hat aber die gesamte Leichtigkeit des Sattels gelitten hat.
Zur Zeit ist deshalb das Problem, einen Sattel bereit zu stellen, der sowohl bequem als auch äußerst leicht ist, nicht gelöst.
Insbesondere wurde bisher die Funktion des Optimierens des Sitzkomforts völlig dem Polster zugeordnet und das Gesamtgewicht wurde der Tragstruktur zugeordnet.
Die US-A 3604748 offenbart einen Fahrradsattel aus Kunststoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche älteren Fahrradsattel haben eine ziemlich steife Tragstruktur mit eingeschränktem Komfort und relativ hohem Gewicht.
Offenbarung der Erfindung
Die wesentliche Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile des oben genannten Standes der Technik zu beseitigen, durch Bereitstellen eines Sattels aus Kunststoff insbesondere für Fahrräder, der außerordentlich leicht ist und eine sehr bequeme Sitzfläche hat.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, einen Sattel bereit zu stellen, der konstruktiv einfach und im Betrieb absolut zuverlässig ist
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines bequemen und leichten Sattels bereit zu stellen.
Diese Aufgaben zusammen mit anderen werden erreicht mit einem Sattel, insbesondere für ein Fahrrad, der gemäß Anspruch 1 eine Tragstruktur aufweist, die versehen ist mit einem Polster, dem oberhalb eine Sitzfläche zugeordnet ist, wobei die Tragstruktur mindestens eine erste Schicht aus Kunststoff und mindestens eine zweite Schicht aus Kunststoff aufweist mit einer Form, die unterschiedlich von der ersten Schicht und daran befestigt ist entlang einer darüber angeordneten Schicht, um Abschnitte unterschiedlicher Steifigkeit auf dieser Tragstruktur zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von ersten Schichten vorgesehen sind, die über einander liegen und zusammen befestigt sind, wobei jede dieser ersten Schichten mindestens eine Öffnung bilden, innerhalb der diese zweite Schicht angeordnet ist, um so einen elastisch nachgiebigen Bereich vorzusehen.
Diese Aufgaben werden auch erreicht mit einem Verfahren zur Herstellung eines Sattels gemäß Anspruch 14.
Mit Hilfe der oben genannten Anordnung gemäß der Erfindung ist es möglich geworden, die Merkmale von Komfort und Leichtigkeit in einem einzigen Sattel zu vereinigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden genauer verstanden in der genauen Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung des Sattels, die folgt und gegeben wird mittels einem nicht beschränkenden Beispiel mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 eine ebene Ansicht des Sattels gemäß der Erfindung zeigt, wobei einige Teile entfernt sind, so dass andere besser erkennbar sind,
2 eine Querschnitts-Seitenansicht des Sattels gemäß 1 zeigt,
3 auf schematische Weise eine Seitenansicht in größerem Maßstab und im Querschnitt der Tragstruktur des Sattels gemäß 1 zeigt,
4 auf schematische Weise eine Querschnitts-Ansicht der Tragstruktur entlang der Linie II – II von 2 zeigt,
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltung (en)
Entsprechend den Figuren aus den begleitenden Zeichnungen bezeichnet 1 insgesamt den Sattel, der den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet.
Im folgenden wird Bezug genommen auf einen Sattel für Fahrräder zugunsten der Einfachheit der Beschreibung, wobei dies so verstanden werden soll, dass er auch auf Räder, Motorräder oder andere Fahrzeuge jeglicher Art montiert werden kann.
Der Sattel 1 ist im wesentlichen zusammen gesetzt aus einem steifen oder halbsteifen Rahmen 2, der die Tragstruktur des Sattels bildet und im technischen Sprachgebrauch auf dem Gebiet bezeichnet wird als „Schale" und von einem elastisch nachgiebigen Polster 3, das oberhalb der Schale 2 angeordnet ist und vorzugsweise aus einem expandierten elastomeren Material besteht.
Vorzugsweise ist der Sattel 1 unter Verwendung von einem expandierten elastomeren Material (Polyurethan) hergestellt mit oder ohne die Injektion von Material in der Form von Gel und ist bezogen mit einem Gewebe, Leder oder anderem Material, das in der Lage ist die Menge des Schweißes des Radfahrers zu begrenzen.
Insbesondere mit Bezug auf die beigefügte 2, weist die Schale 2 eine Grundfläche 4 auf, an die Befestigungseinrichtungen angebracht sind, die in der Lage sind, die Verbindung des Sattels 1 mit einem Tragrahmen des Fahrrads (nicht dargestellt, da von der Art, die an sich bekannt ist) zu gewährleisten und eine obere Fläche 6, auf die das Polster 3, das in der Lage ist oben die Sitzfläche 7 für den Radfahrer zu bilden, befestigt ist.
Die Befestigungseinrichtungen, die in den beigefügten Figuren nicht gezeigt sind, werden im allgemeinen erhalten mittels einem geformten Balken, der auf sich selbst gefaltet ist (Gabel) oder mittels einem Paar geformter Balken, die an dem Steigrohr zum Sattel mit Klammern befestigt sind.
Vorzugsweise sind die geformten Balken aus Kohlenstofffasern hergestellt und weisen variable Querschnitte auf, insbesondere einen weiteren Querschnitt im Bereich des Steigrohrs zum Sattel, um die verschiedenen Spannkräfte zuzulassen, denen er ausgesetzt ist.
Gemäß der Erfindung ist die Tragstruktur 2 gebildet aus einer oder mehreren ersten Schichten 8 aus hochsteifem Kunststoff und aus einer zweiten Schicht 9 aus weniger steifem Kunststoff, der an die erste Schicht 8 entlang einer überlagerten Fläche 10 befestigt ist. Die ersten Schichten und zweiten Schichten 8 und 9 bedecken unterschiedliche Bereiche und bilden daher Abschnitte unterschiedlicher Steifigkeit.
Insbesondere mit Bezug auf eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist die Tragstruktur 2 zusammen gesetzt aus einer Vielzahl von ersten Schichten 8, von denen jede mit einer Öffnung 11 versehen sind, die im wesentlichen in einem zentralen Bereich des Sattels 1 angeordnet sind. Diese Öffnung 11 ist nur bedeckt von der zweiten, weniger steifen Schicht mit einer relativ hohen Elastizität. So ist ein elastisch nachgiebiger Bereich bestimmt in dem Abschnitt dieser Öffnung 11.
Offensichtlich ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen wird es trotzdem möglich sein, die Öffnung 11 mit einer ersten Schicht 8 anstelle einer zweiten, weniger steifen Schicht zu bedecken, da die elastische Wirkung, die diesem Bereich zugeordnet werden kann auf jeden Fall erhalten werden kann wegen der geringeren Anzahl von Schichten aus Kunststoff, d. h. wegen der geringeren Dicke der Tragstruktur 2 im Bereich dieser Öffnung 11.
Vorzugsweise ist der elastisch nachgiebige Bereich angeordnet in dem Bereich der Prostata des Sitzes 7 von dem Sattel 1 und/oder in dem Bereich des Ischias des Sitzes 7 von dem Sattel 1 angeordnet.
Zu diesem Zweck kann der elastisch nachgiebige Bereich eine Form mit zwei hinteren Lappen 11' aufweisen, die in den Bereichen des Ischias des Sitzes 7 vom Sattel 1 angeordnet sind und einen zentralen Lappen 11" , der sich in den Bereich der Prostata des Sitzes 7 von dem Sattel 1 erstreckt.
Strukturell weisen die ersten Schichten 8, wie gezeigt in den beigefügten 3 und 4, eine im wesentlichen ähnliche Form auf und Abmessungen, die Schicht um Schicht kleiner werden, um so eine Tragstruktur 2 unterschiedlicher Dicke zu schaffen, die dünner ist entlang ihrem Umfangsrand.
In Übereinstimmung mit dem Beispiel der Ausgestaltung, das gezeigt ist in den beigefügten 3 und 4, ist die zweite Schicht 9 befestigt zwischen zwei ersten Schichten 8.
Konstruktiv besteht die erste Schicht 8 aus in einer Epoxy-Matrix gebundenen Kohlenstofffasern (und noch allgemeiner Kunststofffasern, die gemeinhin „Hochmodulfasern" genannt werden) während die zweite Schicht 9 aus in einer auf Polyurethan basierenden Matrix gebundenen Kevlar- und Polyesterfasern bestehen (und noch allgemeiner Kunststofffasern, die gemeinhin „Hochdehnungsfasern" genannt werden). Auf diese Weise hat die erste Schicht eine relativ hohe Steifigkeit während die zweite Schicht eine relativ hohe Elastizität hat.
Vorzugsweise können zudem die Fasern, aus denen die verschiedenen ersten Schichten 8 zusammen gesetzt sind, in verschiedene Richtungen angeordnet sein, um die maximale mechanische Leistung zu erhalten.
Insbesondere können zum Beispiel alternierende erste Schichten 8 vorgesehen sein aus Fasern, die longitudinal, transversal und mit 45° zu der longitudinalen Achse des Sattels angeordnet sind.
Die zweite Schicht 9 wird vorzugsweise eine longitudinale Richtung der Kevlar-Fasern und eine transversale Anordnung der Polyester-Fasern haben.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffsattels 1, insbesondere für ein Fahrrad, von der Art mit einem herkömmlichen Schritt, der Giessen in einer Form umfasst der Polyurthan-Abdeckung 3 auf der Tragstruktur 2.
Insbesondere wird während dieses Schritts eine Form mit einem männlichen Teil, dem die Tragstruktur zugeordnet ist und einem weiblichen Teil, das mit einem Gewebe geeignet bedeckt ist, verwendet.
Der oben genannte Schritt des Giessens sieht dann das Einführen von Polyurethan in die Form vor und Schliessen der Letzteren.
Gemäß dem fraglichen Verfahren umfasst die Herstellung der Tragstruktur 2, die vorgesehen ist in die einmal gebildete Form eingeführt zu werden, einen Schritt des Hohlstanzens der ersten Schichten 8 aus Gewebe, das aus hochsteifem Kunststoff besteht, mit gleichzeitigem oder anschließendem Bilden der Öffnung 11 in jeder Schicht 8.
Die verschiedenen ersten Schichten 8 werden vorzugsweise Abmessungen haben, die etwas unterschiedlich und nach und nach abnehmend sind, während die selbe zentrale Öffnung 11 aufrecht erhalten bleibt. Zu diesem Zweck können Hohlstanzungen mit einem Schneidmesser vorgesehen sein zum Bilden unterschiedlicher Abschnitte.
Ähnlich kann auch Hohlstanzen einer zweiten Schicht aus Gewebe aus Kunststoff mit einer Steifigkeit, die niedriger ist als die der ersten Schicht, vorgesehen sein ohne jedoch die Bildung von Öffnungen darin.
An diesem Punkt wird ein Schritt folgen mit über einander legen auf einander der ersten Schichten 8 mit unterschiedlichen Abmessungen in einer Weise, um zu gewährleisten, dass die zentrale Öffnung 11 genau bestimmt ist, wobei eine verdünnende Wirkung entlang den Rändern erzeugt wird.
Schließlich folgt ein Schritt mit Giessen und Befestigen der verschiedenen Schichten 8 und 9 in einer besonderen Form mittels eines warm aushärtenden Harzes.
Die ersten Schichten 8 sind vorzugsweise vor imprägniert mit einem Epoxi-Harz, das in der Lage ist schnell abzubinden bei einer Temperatur zwischen 70 und 100° C. Die zweite Schicht 9 ist auch vorzugsweise vor imprägniert mit Harz (zum Beispiel Polyurethan) und deshalb wird, wenn die Schichten 8 und 9 in die Form gebracht sind, die Letztere geschlossen mit einem geeigneten Druck und mittels damit verbundenen Wärm- und Kühleinrichtungen, und vollständiges Giessen der Tragstruktur wird durch geführt.
Vorzugsweise während des Gieß-Formschritts werden auch die Nuten und die Aussparungen geformt, die erforderlich sind für die anschließende Montage der Befestigungseinrichtungen und insbesondere der geformten Körper, an der Grundfläche 4 der Tragstruktur 2.
Entsprechend dem Beispiel der in den 3 und 4 dargestellten Ausgestaltung wird während des Schritts des über einander legen erst eine erste Schicht 8 in die Form gebracht, dann wird eine zweite Schicht 9 auf diese Schicht überlagert und die verbleibenden ersten Schichten 8 werden auf die Letztere überlagert.
Die gegenseitige Befestigung der Schichten in der Form kann erreicht werden als ein Ergebnis des warm aushärtenden Harzes, mit dem diese Schichten imprägniert sind oder mittels Einbringen von Harz in die Form.
Vorzugsweise kann die Tragstruktur 2, wenn sie einmal aus der Form entnommen ist, bearbeitet werden, um zum Beispiel vorhandene Fehlstellen zu beseitigen.
Die so ausgestaltete Erfindung erreicht deshalb die vorgenannten Ziele.
Offensichtlich können in der praktischen Ausgestaltung Formen und Anordnungen angenommen werden, die sich unterscheiden von dem oben dargestellten, ohne dabei den vorliegenden Schutzbereich, wie von den Ansprüchen bestimmt, zu verlassen.
Zudem können alle Einzelheiten von technisch äquivalenten Elementen ersetzt werden und die Abmessungen, die Formen und die Materialien können von jeder Art sein abhängig von den Erfordernissen.

Claims

Kunststoffsattel, insbesondere für ein Fahrrad, von der Art mit einer Tragstruktur (2), der versehen ist mit einem Polster (3) mit oberhalb zugeordnet einer Sitzfläche (7), wobei die Tragstruktur (2) mindestens eine erste Schicht (8) aus Kunststoff und mindestens eine zweite Schicht (9) aus Kunststoff aufweist mit einer Form, die unterschiedlich von der ersten Schicht (8) und daran befestigt ist entlang einer darüber angeordneten Schicht (10), um Abschnitte unterschiedlicher Steifigkeit auf dieser Tragstruktur (2) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von ersten Schichten (8) vorgesehen sind, die über einander liegen und zusammen befestigt sind, wobei jede dieser ersten Schichten (8) mindestens eine Öffnung (11) bilden, innerhalb der diese zweite Schicht (9) angeordnet ist, um so einen elastisch nachgiebigen Bereich vorzusehen.
Sattel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (8) aus einem hochsteifen Kunststoff ist und dass die zweite Schicht (9) aus einem Kunststoff gemacht ist mit einer Steifigkeit, die niedriger ist als die der ersten Schicht (8).
Sattel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (11) eine Form mit zwei hinteren Lappen (11') aufweist, die in den Bereichen des Ischias des Sitzes (7) vom Sattel (1) angeordnet sind.
Sattel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (11) eine Form mit einem zentralen Lappen (11") aufweist, der in dem Bereich der Prostata des Sitzes (7) vom Sattel (1) angeordnet ist.
Sattel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten über einander liegenden Schichten (8) Formen haben, die im wesentlichen ähnlich sind und Abmessungen haben, die kleiner werden zu den Polstern (3).
Sattel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (9) befestigt ist zwischen den zwei ersten Schichten (8).
Sattel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (8) aus in einer Epoxy-Matrix gebundenen Kohlenstofffasern zusammen gesetzt ist.
Sattel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (9) aus in einer auf Polyurethan basierenden Matrix gebundenen Kevlarfasern zusammen gesetzt ist.
Sattel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (9) aus in einer auf Polyurethan basierenden Matrix gebundenen Kevlar- und Polyestherfasern zusammen gesetzt ist.
Sattel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polster (3) eine Abdeckung aus expandiertem elastomeren Material aufweist.
Sattel gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Teile des Materials in Gelform angeordnet sind innerhalb der Abdeckung aus expandiertem elastomeren Material.
Sattel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der ersten Schichten (8) zusammen gesetzt ist aus Fasern, die in einer anderen Richtung als der der longitudinalen Achse des Sattels angeordnet sind.
Sattel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (2) verbunden ist mit einem Steigrohr für den Sattel mittels mindestens einem pleuelförmigen Element aus Kohlenstofffasern.
Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffsattels, insbesondere für ein Fahrrad, von der Art mit einem Schritt, der Giessen einer Abdeckung (3) aus expandiertem elastomeren Material an der Spitze einer Tragstruktur (2) in einer Form umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Verfahrensschritte vorgesehen sind: – erst Hohlstanzen einer oder mehrerer Schichten (8) von Gewebe, das aus hochsteifem Kunststoff besteht, das im wesentlichen das Profil der Tragstruktur (2) bildet, – Bilden mindestens einer Öffnung (11) innerhalb der ersten Schichten (8), – zweites Hohlstanzen mindestens einer zweiten Schicht (9) aus Gewebe aus Kunststoff mit einer Steifigkeit, die niedriger ist als die der ersten Schicht (8), – über einander legen der ersten Schichten (8) und der zweiten Schichten (9) in einer Form, – Giessen und Befestigen der ersten und zweiten Schichten (8, 9) in der Form mittels eines warm aushärtenden Harzes.
Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Überlagerns das Anordnen einer ersten Schicht (8) in der Form, das Überlagern der zweiten Schicht (9) auf der ersten Schicht (8) und das Überlagern der verbleibenden ersten Schichten auf der zweiten Schicht (8) vorsehen.
Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Giessens und Befestigens der ersten und zweiten Schichten (8, 9) in der Form erreicht wird durch Verwenden des warm aushärtenden Harzes, mit dem die einzelnen Schichten vorimprägniert sind.
Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Giessens und Befestigens der ersten und zweiten Schichten (8, 9) in der Form erreicht wird mittels Einspritzen von Harz in die Form.