EP3016721A1 - Magnesiumschläger - Google Patents

Magnesiumschläger

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EP3016721A1
EP3016721A1 EP14745093.6A EP14745093A EP3016721A1 EP 3016721 A1 EP3016721 A1 EP 3016721A1 EP 14745093 A EP14745093 A EP 14745093A EP 3016721 A1 EP3016721 A1 EP 3016721A1
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EP
European Patent Office
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frame
wall thickness
magnesium
frame according
core
Prior art date
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EP14745093.6A
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Daniel Lau
Harald Rosenkranz
Ralf Schwenger
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Head Technology GmbH
Original Assignee
Head Technology GmbH
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Publication date
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Application granted granted Critical
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    • A63B2209/00—Characteristics of used materials
    • A63B2209/02—Characteristics of used materials with reinforcing fibres, e.g. carbon, polyamide fibres

Definitions

  • the present invention relates to a frame for a ball game racket having magnesium, and a method of manufacturing such a frame.
  • US 3,874,667 known to use magnesium as a material for the frame of ball game rackets.
  • the racket disclosed in US 3,874,667 consists of a solid metal frame.
  • Such a solid metal frame can meet the usual weight and playability requirements of today
  • the frame for a ball game racket in the blown from prepregs made so it is extremely challenging to vary the wall thickness of the frame specifically to influence the local stiffness of the frame and the weight distribution of the same.
  • the wall thickness of the frame profile is usually constant, since aluminum profiles with a constant cross-section are used.
  • the present invention has as its object to provide a frame for a ball game racket or a manufacturing method of such a frame, which allows to selectively optimize the rigidity of the frame locally on the variation of the wall thickness and to achieve an optimal weight distribution the total weight of the racket should be kept as low as possible.
  • This object is achieved by a frame for a ball game racket according to claim 1 and by a method for producing a frame for a ball game racket according to claim 17.
  • the frame according to the invention for a ball game racket, in particular for a tennis racket has a head section and a handle section.
  • the frame is designed as a hollow profile and has magnesium, wherein the wall thickness of the hollow profile varies along a cross section through the frame hollow profile.
  • hollow profile is understood in the context of the present invention, a real hollow profile, which is formed only by a frame wall, a
  • Cavity encloses, this cavity is free of additional walls, struts and the like.
  • mechanical properties such as flexural stiffness and natural frequencies are determined essentially exclusively by the variable wall thickness of the hollow profile, without it being additional, for example
  • the frame according to the invention can, for example, by means of
  • Magnesium injection molding techniques such as the so-called Thixo compiler be made. Using this technique, wall thickness can be easily achieved appropriate training of the injection mold specifically vary. Particular preference is given to the so-called melt-core technique, in which an injection-molded core is melted after the frame has been formed.
  • the wall thickness of the hollow profile not only along a
  • Cross-section through the frame hollow profile varies, but also in the longitudinal direction of the frame, i. varies along the frame contour.
  • the wall thickness in the heart region or in the transition between the bridge and head portion of the frame is preferably greater than in the remaining head portion.
  • the variation of the wall thickness along at least one transverse and / or longitudinal section based on the minimum wall thickness is at least 25%, preferably at least 50%, more preferably at least 75% and particularly preferably at least 100%.
  • the wall thickness of the frame according to the invention is thinner in sections than 1 mm, preferably thinner than 0.8 mm, more preferably thinner than 0.7 mm and particularly preferably thinner than 0.6 mm.
  • the frame profile of the frame according to the invention preferably has in the head portion an outer portion facing outward, an inner portion facing inwardly to the fabric, and two side portions, wherein at least partially the wall thickness of the inner and / or outer portion is thicker than the wall thickness of side sections.
  • the frame profile does not have to be rectangular. Rather, further sections can form a flowing transition from the inner or outer section to the two side sections, so that a polygon, a rectangle with rounded corners or the like is formed.
  • the wall thickness of the inner or outer portion is at least partially thinner than the wall thickness of the side portions. Additionally or alternatively, at least in sections, the wall thickness of
  • the frame preferably has at least 50% by weight, more preferably at least 80% by weight, even more preferably at least 90% by weight and most preferably at least 95% by weight of magnesium.
  • the frame has a magnesium alloy, preferably a fiber-reinforced or particle-reinforced alloy, particularly preferably SAE SiC / AZ91. Particularly preferably, substantially the entire frame is made of such an alloy.
  • the frame may be locally reinforced with carbon and / or fiberglass material. Such a reinforcement is preferably provided in the region of the transition between the head section and the grip section.
  • the magnesium or magnesium alloy content does not have to be evenly distributed over the ball game racket frame. Rather, it is also preferred that the frame has a frame portion having magnesium, wherein the wall thickness of the hollow profile varies along a cross section through this frame portion.
  • the frame in this frame portion has at least 50% by weight, more preferably at least 80% by weight, even more preferably at least 90% by weight and most preferably at least 95% by weight of magnesium.
  • Embodiment one or more components can be made separately from magnesium or a magnesium alloy, in particular injection-molded, be. These components can then be placed in a tubular shape together with the prepreg layers in a mold and pressed together with the prepreg layers. These separate components may be individual sections of the head section or handle section. Particularly preferred according to the invention, however, a separate heart area is provided, the
  • Magnesium or magnesium or magnesium alloys since can be achieved in this area with a corresponding variation of the wall thickness particularly advantageous effects.
  • the magnesium-containing frame portion is preferably made of two
  • Frame section halves that are welded together, pressed and / or glued. If the entire frame has magnesium, then preferably the entire frame consists of two frame halves which are welded together, pressed and / or glued together.
  • Frame halves or frame portion halves are preferably identical, with each of the two Frame halves or frame portion halves is formed asymmetrically with respect to the frame longitudinal axis or frame portion longitudinal axis. In this way, using the injection molding process, two identical halves can be produced in a particularly simple manner, which then interlock when connecting.
  • the present invention further relates to a method of manufacturing a frame for a ball game racket.
  • the frame produced by the method according to the invention is preferably a frame with the properties described above.
  • an injection mold and a core are provided, wherein the core preferably consists of a material with a melting temperature below the melting temperature or heat resistance temperature of the frame material.
  • the melting temperature of the core material is less than 400 ° C, more preferably less than 370 ° C. It is further preferred that the melting temperature of the
  • the frame (or frame member) is then molded between the injection mold and the core, preferably by the thixotropic method, by introducing a material comprising magnesium.
  • Nuclear material is chosen so that during the molding of the frame not enough heat energy is introduced into the core to melt this, with a slight softening may be tolerated.
  • the core is melted, preferably by heating the entire racket above the melting temperature of the core, such that the core material is formed from the cavity formed by the frame can escape.
  • the heat-resistant temperature of the frame is preferably not exceeded.
  • the core material preferably comprises one or a combination of the following materials or consists of one or a combination of the following materials: tin-based alloys (preferably at least 50% tin and optionally zinc, bismuth, antimony, copper, silver, lead, indium), Bismuth based alloys (preferably at least 50% bismuth and optionally tin, silver, germanium), lead based alloys (preferably at least 50% lead and optionally tin, antimony, bismuth, silver, indium), zinc based alloys (preferred at least 50% zinc), zinc die cast alloys such as ZnA14, ZnA14Cul, ZnA14Cu3, alloys based on indium, glass, plastic with or without glass fiber reinforcement such as polyamide. Particularly preferred are metallic integral foam cores based on these low-melting alloys. These can be produced, for example, by die casting. The addition of a propellant results in an integral foam with closed outer skin. For example, the relative density may be 50% to 100% of the absolute
  • Material density amount is used compared to a solid core.
  • an injection mold and a core are provided, wherein the core consists of a salt.
  • the frame (or frame member) is then molded between the injection mold and the core, preferably by the thixotropic method, by introducing a material comprising magnesium.
  • the core is washed out by introducing water into the cavity formed by the frame.
  • the core can also be made of an acid-soluble material, e.g. glass base, so that the core can be removed from the frame after forming the frame with the help of an acid.
  • an acid-soluble material e.g. glass base
  • first two frame halves are cast from a material which comprises magnesium. This is preferably done by means of the so-called
  • first two frame section halves of a material comprising magnesium are cast, and then the two frame section halves are firstly cast Frame section connected.
  • a second frame section is provided and the first and second frame sections are connected to form a frame.
  • the second frame section may be an unfinished section, for example a prepreg tube, so that the completion of the second frame section and the connection of the second frame section to the first frame section in one
  • the injection molding of the magnesium-containing material is preferably carried out at temperatures between 500 ° C and 800 ° C, more preferably at temperatures between 550 ° C and 700 ° C.
  • the injection of the material into the mold is preferably carried out in less than 80 ms, more preferably in less than 60 ms and particularly preferably in less than 50 ms.
  • the step of connecting the two frame halves or frame section halves preferably comprises welding and / or pressing and / or gluing. Furthermore, the two frame halves or frame section halves are preferably identical, wherein each of the two frame halves or frame section halves is formed asymmetrically with respect to the longitudinal axis.
  • the frame according to the invention for a ball game racket has a number of technical advantages over the prior art.
  • magnesium has higher density, lower specific stiffness, and lower specific strength than conventional prepreg materials
  • a frame for a magnesium or magnesium magnesium racket can be better optimized for stiffness and strength with the same weight, as the wall thickness can be reduced to simple Way can be optimally designed.
  • the use of magnesium injection molding allows automated production with short cycle times of approx. 35 seconds.
  • a pre- and post-processing, which is often done manually by conventional Perpreg compiler, eliminates virtually completely. Injection molding also allows excellent production stability and allows to produce exactly the desired structure using a defined injection mold.
  • Fig. 1 is a perspective view of the frame according to the invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a frame half of the frame according to FIG. 1;
  • Fig. 3 is an enlarged perspective view of the heart region of the frame according to
  • Fig. 4 is a perspective view of the transition from the handle portion in the
  • FIG. 5 is a perspective view of a portion of the head portion of the frame of FIG. 2;
  • Fig. 6 is a perspective cross-section through the head portion of the frame according to
  • FIG. 1 A first figure.
  • Fig. 7 is a perspective cross-section through the bridge of the frame according to FIG.
  • Fig. 8 is a perspective longitudinal section through the handle portion of the frame
  • FIG. 9 is a plan view of a separate component for a frame according to a
  • Fig. 10 is a side view viewed from the clothing plane on the component
  • FIG. 11 is a side view of a figure 10 opposite side on the component according to Figure 9;
  • FIG. 12 shows a perspective view of the component according to FIG. 9; FIG. and
  • FIG. 13 is a further perspective view of the component according to FIG. 9.
  • Figure 1 shows a perspective view of a frame for a ball game racket according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the frame is as
  • the scope of this preferred embodiment is composed of two identical frame halves, with respect to the frame longitudinal axis are formed asymmetrically. One of these two identical frame halves is shown in a perspective view in FIG.
  • FIG. 2 shows the asymmetry of the frame half such that the two frame halves can engage with each other during assembly.
  • FIG. 3 which shows the heart region 3 of the frame half from FIG. 2, this can be seen particularly clearly: for example, the protruding webs 5a of the bridge 5 can engage with the step-shaped sections 5b of the bridge 5 of the respective other frame half , This allows a flush connection of the two
  • the head portion (see Fig. 5) has portions with protruding lands 1a and step-shaped portions 1b.
  • the step forms a kind stop for the second frame half and web and stage can be welded or glued together, for example.
  • the frame halves may also, for example, projections and grooves or similar areas have, which allow the two
  • FIG. 6 shows a cross section through the frame hollow profile of the frame of FIG. 1 in the region of the head section 1.
  • the wall thickness of the hollow frame profile according to the invention can vary considerably considerably along a cross section through the frame hollow profile.
  • the illustrated preferred embodiment the
  • Cross-sectional profile can additionally vary along the frame contour in the longitudinal direction.
  • FIG. 7 shows a cross section through the hollow profile in the region of the bridge 5. Again, the wall thickness of the hollow profile varies, although the variation is not as pronounced as in the example of Figure 6.
  • FIG 8 shows a longitudinal section through the handle portion 2 of the frame of Figure 1.
  • the wall thickness of the frame hollow profile increases significantly in the region of the transition to the arm 4b.
  • the frame does not have the entire frame magnesium. Rather, according to the invention, the frame can also have a section or a separate component made of magnesium or a magnesium alloy.
  • FIG. 9 to 13 Embodiment of such a separate component of magnesium alloy is shown in Figures 9 to 13.
  • This is a section of the heart area, namely the bridge 5 and sections of the arms 4a and 4b and in the transition of the heart area in the head section.
  • the use of this frame part during the game is particularly complex, so that in this area by means of a variation of the wall thickness of the
  • Hollow profiles can achieve the greatest effect.
  • other insert components such as, for example, the grip section or regions of the head section can likewise be made of magnesium or a magnesium alloy and inserted into the frame according to the invention. This is preferably done by the separate magnesium component is pressed with the prepreg layers of the rest of the frame in the tube blowing process.
  • injection molding can be controlled so well with the aid of the method according to the invention that even the string openings 10 for the passages of the string forming the string can be manufactured without requiring an additional step of drilling is.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rahmen für einen Ballspielschläger mit einem Kopfabschnitt und einem Griffabschnitt, wobei der Rahmen als Hohlprofil ausgebildet ist und Magnesium aufweist und wobei die Wandstärke des Hohlprofils entlang eines Querschnitts durch das Rahmenhohlprofil variiert sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schlägers.

Description

Magnesiumschläger
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rahmen für einen Ballspielschläger, der Magnesium aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Rahmens.
Als Material für den Rahmen eines Ballspielschlägers, insbesondere eines Tennisschlägers, sind bereits die unterschiedlichsten Materialien vorgeschlagen worden. Technisch durchgesetzt haben sich jedoch nach anfänglichen Holzschlägern lediglich Aluminiumschläger, deren Rahmen aus einem Aluminiumprofil gebogen wird, und glasfaserverstärkte Schläger und insbesondere karbonfaserverstärkte Schläger, deren Rahmen aus einem oder mehreren sogenannten Prepregschläuchen geformt wird.
Ferner ist beispielsweise aus der US 3,874,667 bekannt, Magnesium als Material für den Rahmen von Ballspielschlägern einzusetzen. Der in der US 3,874,667 offenbarte Schläger besteht aus einem massiven Metallrahmen. Ein solcher massiver Metallrahmen kann den heutzutage üblichen Anforderungen an das Gewicht und die Spielbarkeit eines
Ballspielschlägers nicht gerecht werden.
Wird jedoch, wie heutzutage in der Regel üblich, der Rahmen für einen Ballspielschläger im Schlauchblasverfahren aus Prepreglagen hergestellt, so ist es ausgesprochen anspruchsvoll, die Wandstärke des Rahmens gezielt zu variieren, um Einfluss auf die lokale Steifigkeit des Rahmens und die Gewichtsverteilung desselben zu nehmen. Wird der Rahmen andererseits aus einem Aluminiumhohlprofil gebogen, so ist die Wandstärke des Rahmenprofils in der Regel konstant, da Aluminiumprofile mit konstantem Querschnitt verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Rahmen für einen Ballspielschläger bzw. ein Herstellungsverfahren eines solchen Rahmen bereitzustellen, der bzw. das es erlaubt, gezielt die Steifigkeit des Rahmens über die Variation der Wandstärke lokal zu optimieren und eine optimale Gewichtsverteilung zu erzielen, wobei das Gesamtgewicht des Schlägers möglichst gering gehalten werden soll. Diese Aufgabe wird durch einen Rahmen für einen Ballspielschläger gemäß Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren zur Herstellung eines Rahmens für einen Ballspielschlägers gemäß Anspruch 17 gelöst. Der erfindungsgemäße Rahmen für einen Ballspielschläger, insbesondere für einen Tennisschläger, weist einen Kopfabschnitt und einen Griffabschnitt auf. Der Rahmen ist als Hohlprofil ausgebildet und weist Magnesium auf, wobei die Wandstärke des Hohlprofils entlang eines Querschnitts durch das Rahmenhohlprofil variiert.
Unter dem Begriff„Hohlprofil" wird dabei im Kontext der vorliegenden Erfindung ein echtes Hohlprofil verstanden, das lediglich durch eine Rahmenwand gebildet wird, die einen
Hohlraum umschließt, wobei dieser Hohlraum frei von zusätzlichen Wänden, Streben und dergleichen ist. Mit anderen Worten werden erfindungsgemäß mechanischen Eigenschaften wie Biegesteifigkeit und Eigenfrequenzen im Wesentlichen ausschließlich durch die variable Wandstärke des Hohlprofils bestimmt, ohne dass es beispielsweise zusätzlicher
Stabilisierungsstreben bedürfte.
Es hat sich im Rahmen der Erfindung herausgestellt, dass Magnesium bzw.
Magnesiumlegierungen für ein Rahmenhohlprofil für einen Ballspielschläger verwenden lassen. Die dabei zum Einsatz kommenden Fertigungstechniken erlauben vorteilhaft eine gezielte Variation der Wandstärke des Hohlprofils, insbesondere auch entlang eines
Querschnitts durch das Rahmenhohlprofil. Unter dem Querschnitt durch das Rahmenhohlprofil wird im Kontext der vorliegenden Erfindung ein Schnitt senkrecht zur Kontur des
Rahmenprofils verstanden. Mithilfe des allgemein üblichen Schlauchblasverfahrens ist eine gezielte Variation der Wandstärke entlang eines solchen Querschnitts durch das
Rahmenhohlprofil praktisch unmöglich, da die Prepreglagen in der Regel so gewickelt werden, dass sie sich entlang eines solchen Querschnitts durch das Rahmenhohlprofil erstrecken.
Üblicherweise können beim Schlauchblasverfahren lediglich verschiedene Querschnittsformen und/oder -dimensionen realisiert werden.
Der erfindungsgemäße Rahmen kann beispielsweise mithilfe von
Magnesiumspritzgusstechniken wie zum Beispiel dem sogenannten Thixoverfahren hergestellt werden. Unter Verwendung dieser Technik lässt sich die Wandstärke auf einfache Weise durch entsprechende Ausbildung der Spritzgussform gezielt variieren. Besonders bevorzugt ist dabei die sogenannte Schmelzkerntechnik, bei der ein Spritzgussformkem nach dem Ausformen des Rahmens geschmolzen wird.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Wandstärke des Hohlprofils nicht nur entlang eines
Querschnitts durch das Rahmenhohlprofil variiert, sondern zusätzlich auch in Längsrichtung des Rahmens, d.h. entlang der Rahmenkontur variiert. So ist bevorzugt die Wandstärke im Herzbereich bzw. im Übergang zwischen Brücke- und Kopfabschnitt des Rahmens größer als im restlichen Kopfabschnitt.
Gemäß eines bevorzugten Ausfuhrungsform beträgt die Variation der Wandstärke entlang mindestens eines Quer- und/oder Längsschnitts bezogen auf die minimale Wandstärke mindestens 25 %, bevorzugt mindestens 50 %, stärker bevorzugt mindestens 75 % und besonders bevorzugt mindestens 100 %.
Unter Verwendung von Magnesium und/oder Magnesiumlegierungen lassen sich mithilfe insbesondere von Magnesiumspritzguss besonders dünne Wandstärken erzielen. So ist die Wandstärke des erfindungsgemäßen Rahmens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform abschnittsweise dünner als 1 mm, bevorzugt dünner als 0,8 mm, stärker bevorzugt dünner als 0,7 mm und besonders bevorzugt dünner als 0,6 mm.
Das Rahmenprofil des erfindungsgemäßen Rahmens weist im Kopfabschnitt bevorzugt einen Außenabschnitt, der nach außen weist, einen Innenabschnitt, der nach innen zur Bespannung weist, und zwei Seitenabschnitte auf, wobei zumindest abschnittsweise die Wandstärke des Innen- und/oder Außenabschnitts dicker ist als die Wandstärke der Seitenabschnitte. Hierbei muss das Rahmenprofil nicht rechteckig ausgebildet sein. Vielmehr können weitere Abschnitte einen fließenden Übergang vom Innen- bzw. Außenabschnitt zu den beiden Seitenabschnitten bilden, sodass ein Vieleck, ein Rechteck mit abgerundeten Ecken oder dergleichen entsteht. Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist zumindest abschnittsweise die Wandstärke des Innen- oder Außenabschnitts dünner als die Wandstärke der Seitenabschnitte. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann zumindest abschnittsweise die Wandstärke des
Innenabschnitts dünner oder dicker als die Wandstärke des Außenabschnitts ausgebildet sein. Der Rahmen weist bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, stärker bevorzugt mindestens 80 Gew.- %, noch stärker bevorzugt mindestens 90 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.-% Magnesium auf. Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform weist der Rahmen eine Magnesiumlegierung, bevorzugt eine faser- oder partikelverstärkte Legierung, besonders bevorzugt SAE SiC/AZ91 auf. Besonders bevorzugt ist im Wesentlichen der gesamte Rahmen aus einer solchen Legierung gefertigt. Zusätzlich kann der Rahmen lokal mit Kohle- und/oder Glasfasermaterial verstärkt sein. Eine solche Verstärkung ist bevorzugt im Bereich des Übergangs zwischen Kopfabschnitt und Griffabschnitt vorgesehen.
Erfindungsgemäß muss der Magnesium- bzw. Magnesiumlegierungsanteil nicht gleichmäßig über den Ballspielschlägerrahmen verteilt sein. Vielmehr ist es auch bevorzugt, dass der Rahmen einen Rahmenabschnitt aufweist, der Magnesium aufweist, wobei die Wandstärke des Hohlprofils entlang eines Querschnitts durch diesen Rahmenabschnitt variiert. In diesem Fall weist bevorzugt der Rahmen in diesem Rahmenabschnitt mindestens 50 Gew.-%, stärker bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, noch stärker bevorzugt mindestens 90 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.-% Magnesium auf. Bei dieser bevorzugten
Ausführungsform können ein oder mehrere Bauteile separat aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung gefertigt, insbesondere spritzgegossen, werden. Diese Bauteile können dann in eine Schlauchblasform zusammen mit den Prepreglagen in eine Form eingelegt und gemeinsam mit den Prepreglagen verpresst werden. Bei diesen separaten Bauteilen kann es sich um einzelne Abschnitte des Kopfabschnitts oder des Griffbereichs handeln. Besonders bevorzugt ist erfindungsgemäß jedoch ein separater Herzbereich vorgesehen, der aus
Magnesium besteht oder Magnesium bzw. Magnesiumlegierungen aufweist, da sich in diesem Bereich mit einer entsprechenden Variation der Wandstärke besonders vorteilhafte Effekte erzielen lassen.
Der das Magnesium aufweisende Rahmenabschnitt besteht bevorzugt aus zwei
Rahmenabschnittshälften, die miteinander verschweißt, verpresst und/oder verklebt sind. Weist der gesamte Rahmen Magnesium auf, so besteht bevorzugt der gesamte Rahmen aus zwei Rahmenhälften, die miteinander verschweißt, verpresst und/oder verklebt sind. Die
Rahmenhälften bzw. Rahmenabschnittshälften sind bevorzugt identisch, wobei jede der beiden Rahmenhälften bzw. Rahmenabschnittshälften im Bezug auf die Rahmenlängsachse bzw. Rahmenabschnittlängsachse asymmetrisch ausgebildet ist. Auf diese Weise lassen sich mithilfe des Spritzgussverfahrens auf besonders einfache Weise zwei identische Hälften herstellen, die dann beim Verbinden ineinandergreifen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Rahmens bzw. Rahmenabschmtts für einen Ballspielschläger. Bei dem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rahmen handelt es sich bevorzugt um einen Rahmen mit den oben beschriebenen Eigenschaften. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Rahmens oder Rahmenabschnitts wird eine Spritzgussform und ein Kern bereitgestellt, wobei der Kern bevorzugt aus einem Material mit einer Schmelztemperatur unterhalb der Schmelztemperatur oder Wärmebeständigkeitstemperatur des Rahmenmaterials besteht. Bevorzugt ist die Schmelztemperatur des Kernmaterials kleiner als 400°C, besonders bevorzugt kleiner als 370°C. Es ist ferner bevorzugt, dass die Schmelztemperatur des
Kernmaterials über 190°C, besonders bevorzugt über 200°C liegt. Der Rahmen (oder ein Rahmenteil) wird dann, bevorzugt mit Hilfe des Thixoverfahrens, durch Einbringen eines Materials, das Magnesium aufweist, zwischen Spritzgussform und Kern geformt. Das
Kernmaterial wird dabei so gewählt, dass während des Ausformens des Rahmens nicht genügend Wärmeenergie in den Kern eingebracht wird, um diesen aufzuschmelzen, wobei ein leichtes Erweichen unter Umständen toleriert werden kann. Nachdem der Rahmen geformt, aus der Form entnommen und soweit erkaltet ist, dass er seine Form stabil behält, wird der Kern, bevorzugt durch Erhitzen des gesamten Schlägers über die Schmelztemperatur des Kerns, geschmolzen, so dass das Kernmaterial aus dem durch den Rahmen gebildeten Hohlraum austreten kann. Dabei wird die Wärmebeständigkeitstemperatur des Rahmens bevorzugt nicht überschritten.
Das Kernmaterial weist bevorzugt eines oder eine Kombination der folgenden Materialien auf oder besteht aus einem oder einer Kombination der folgenden Materialien: Legierungen auf Zinnbasis (bevorzugt mind. 50% Zinn und wahlweise Zink, Bismuth, Antimon, Kupfer, Silber, Blei, Indium), Legierungen auf Bismutbasis (bevorzugt mind. 50% Bismut und wahlweise Zinn, Silber, Germanium), Legierungen auf Bleibasis (bevorzugt mind. 50% Blei und wahlweise Zinn, Antimon, Bismut, Silber, Indium), Legierungen auf Zinkbasis (bevorzugt mind. 50% Zink), Zink-Druckguss-Legierungen wie z.B. ZnA14, ZnA14Cul, ZnA14Cu3, Legierungen auf Indiumbasis, Glas, Kunststoff mit oder ohne Glasfaserverstärkung wie z.B. Polyamid. Besonders bevorzugt sind metallische Integral-Schaumkerne basierend auf diesen niedrigschmelzenden Legierungen. Diese können beispielsweise im Druckguss hergestellt werden. Durch Hinzufügung eines Treibmittels entsteht ein Integralschaum mit geschlossener Außenhaut. Die relative Dichte kann beispielsweise 50% bis 100% der absoluten
Materialdichte betragen. Somit wird durch Verwendung eines Schaums beispielsweise nur die halbe Materialmenge im Vergleich zu einem Vollkern benötigt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Rahmens wird eine Spritzgussform und ein Kern bereitgestellt, wobei der Kern aus einem Salz besteht. Der Rahmen (oder ein Rahmenteil) wird dann, bevorzugt mit Hilfe des Thixoverfahrens, durch Einbringen eines Materials, das Magnesium aufweist, zwischen Spritzgussform und Kern geformt. Nachdem der Rahmen geformt, aus der Form entnommen und soweit erkaltet ist, dass er seine Form stabil behält, wird der Kern durch Einbringen von Wasser in den aus dem durch den Rahmen gebildeten Hohlraum ausgewaschen bzw. aufgelöst.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Rahmens kann der Kern auch aus einem säurelöslichen Material, z.B. auf Glasbasis, bestehen, so dass der Kern nach dem Formen des Rahmens mit Hilfe einer Säure aus dem Rahmen entfernt werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Rahmens werden zunächst zwei Rahmenhälften aus einem Material gegossen, das Magnesium aufweist. Bevorzugt erfolgt dies mithilfe des sogenannten
Thixoverfahrens. Anschließend werden die beiden Rahmenhälften zu einem Rahmen verbunden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren dieser zweiten Ausführungsform zur Herstellung eines Rahmenabschnitts werden zunächst zwei Rahmenabschnittshälften aus einem Material, das Magnesium aufweist, gegossen und dann die beiden Rahmenabschnittshälften zu einem ersten Rahmenabschnitt verbunden. Um aus diesem ersten Rahmenabschnitt einen Rahmen für einen Ballspielschläger herzustellen, wird ein zweiter Rahmenabschnitt bereitgestellt und die ersten und zweiten Rahmenabschnitte zu einem Rahmen verbunden. Erfindungsgemäß kann es sich dabei beim zweiten Rahmenabschnitt um einen unfertigen Abschnitt handeln, beispielsweise um einen Prepregschlauch, sodass das Fertigstellen des zweiten Rahmenabschnitts und das Verbinden des zweiten Rahmenabschnitts mit dem ersten Rahmenabschnitt in einem
Verfahrensschritt erfolgen.
Das Spritzgießen des Magnesium aufweisenden Materials erfolgt bevorzugt bei Temperaturen zwischen 500°C und 800°C, besonders bevorzugt bei Temperaturen zwischen 550°C und 700°C. Das Einspritzen des Materials in die Gussform erfolgt dabei vorzugsweise in weniger als 80 ms, besonders bevorzugt in weniger als 60 ms und besonders bevorzugt in weniger als 50 ms.
Der Schritt des Verbindens der beiden Rahmenhälften bzw. Rahmenabschnittshälften weist vorzugsweise ein Verschweißen und/oder Verpressen und/oder Verkleben auf. Ferner sind die zwei Rahmenhälften bzw. Rahmenabschnittshälften bevorzugt identisch, wobei jede der beiden Rahmenhälften bzw. Rahmenabschnittshälften im Bezug auf die Längsache asymmetrisch ausgebildet ist.
Der erfindungsgemäße Rahmen für einen Ballspielschläger weist eine Reihe von technischen Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik auf. Obwohl Magnesium einen höhere Dichte, eine geringere spezifische Steifigkeit und eine geringere spezifische Festigkeit als übliche Prepregmaterialien aufweist, lässt sich ein Rahmen für einen Ballspielschläger aus Magnesium bzw. aus Magnesiumlegierungen bei gleichem Gewicht besser im Hinblick auf Steifigkeit und Festigkeit optimieren, da die Wandstärke auf einfache Art und Weise optimal ausgelegt werden kann. Die Verwendung von Magnesiumspritzguss erlaubt eine automatisierte Fertigung mit geringen Zykluszeiten von ca. 35 Sekunden. Eine Vor- und Nachbearbeitung, die bei herkömmlichen Perpregverfahren oftmals händisch erfolgt, entfällt praktisch völlig. Spritzguss erlaubt ferner eine hervorragende Produktionsstabilität und erlaubt es, mithilfe einer definierten Spritzgussform exakt die gewünschte Struktur zu fertigen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausfuhrungsformen des erfmdungsgemäßen Rahmens anhand der Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Rahmens;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Rahmenhälfte des Rahmens gemäß Figur 1;
Fig. 3 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Herzbereichs des Rahmens gemäß
Figur 2;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Übergangs vom Griffabschnitt in den
Herzbereich des Rahmens gemäß Figur 2;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Kopfabschnitts des Rahmens gemäß Figur 2;
Fig. 6 einen perspektivischen Querschnitt durch den Kopfabschnitt des Rahmens gemäß
Figur 1;
Fig. 7 einen perspektivischen Querschnitt durch die Brücke des Rahmens gemäß Figur
l ;
Fig. 8 einen perspektivischen Längsschnitt durch den Griffabschnitt des Rahmens
gemäß Figur 1 ;
Fig. 9 eine Draufsicht auf ein separates Bauteil für einen Rahmen gemäß einer
bevorzugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 eine Seitenansicht betrachtet von der Bespannungsebene auf das Bauteil aus
Figur 9;
Fig. 11 eine Seitenansicht von einer Figur 10 gegenüberliegenden Seite auf das Bauteil gemäß Figur 9;
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht des Bauteils gemäß Figur 9; und
Fig. 13 eine weitere perspektivische Ansicht des Bauteils gemäß Figur 9.
Figur 1 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Rahmen für einen Ballspielschläger gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Rahmen ist als
Hohlprofil ausgebildet und weist einen Kopfabschnitt 1 zur Aufnahme einer nicht dargestellten Bespannung, einen Griffabschnitt 2 und einen Herzbereich 3 auf, der zwei Arme 4a und 4b sowie eine Brücke 5 aufweist. Der Rahmen dieser bevorzugten Ausfuhrungsform setzt sich aus zwei identischen Rahmenhälften zusammen, die in Bezug auf die Rahmenlängsachse asymmetrisch ausgebildet sind. Eine dieser beiden identischen Rahmenhälften ist in perspektivischer Ansicht in Figur 2 gezeigt.
Wie in Figur 2 zu erkennen ist, ist die Asymmetrie der Rahmenhälfte derart vorgesehen, dass die beiden Rahmenhälften beim Zusammenfügen miteinander in Eingriff treten können. Im vergrößerten Ausschnitt von Figur 3, die den Herzbereich 3 der Rahmenhälfte aus Figur 2 zeigt, ist dies besonders deutlich zu erkennen: So können beispielsweise die vorstehenden Stege 5a der Brücke 5 mit den stufenförmigen Abschnitten 5b der Brücke 5 der jeweils anderen Rahmenhälfte in Eingriff treten. Dies ermöglicht ein bündiges Verbinden der beiden
Rahmenhälften zu einem Rahmen. In ähnlicher Weise weist der Kopfabschnitt (vgl. Figur 5) Bereiche mit vorstehenden Stegen la und stufenförmigen Abschnitten lb auf.
In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform bildet die Stufe eine Art Anschlag für die zweite Rahmenhälfte und Steg und Stufe können beispielsweise miteinander verschweißt oder verklebt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Rahmenhälften auch beispielsweise Vorsprünge und Nuten oder ähnliche Bereiche aufweisen, die es erlauben, die beiden
Rahmenhälften miteinander zu verrasten.
In Figur 6 ist ein Querschnitt durch das Rahmenhohlprofil des Rahmens der Figur 1 im Bereich des Kopfabschnitts 1 dargestellt. Wie in Figur 6 deutlich zu sehen ist, kann die Wandstärke des Rahmenhohlprofils erfindungsgemäß entlang eines Querschnitts durch das Rahmenhohlprofil ganz erheblich variieren. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform weist das
Rahmenprofil im Bereich des Kopfabschnitts einen Außenabschnitt 7, einen Innenabschnitt 6 und zwei Seitenabschnitte 8a und 8b auf, wobei im dargestellten Querschnitt die Wandstärke des Innenabschnitts 6 und des Außenabschnitts 7 erheblich größer ist als die Wandstärke der beiden Seitenabschnitte 8a und 8b. Dabei findet ein kontinuierlicher bzw. allmählicher Übergang von der Wandstärke des Innen- bzw. Außenabschnitts hin zu den beiden
Seitenabschnitten statt. Ein solches fein abgestimmtes Querschnittsprofil ließe sich mithilfe des herkömmlichen Schlaublasverfahrens nicht erzielen. Wird jedoch Magnesium bzw. eine Magnesiumlegierung spritzgegossen, lässt sich ein solches Querschnittsprofil auf einfache Weise durch entsprechende Ausgestaltung der Spritzgussform gestalten, wobei das
Querschnittsprofil zusätzlich entlang der Rahmenkontur in Längsrichtung variieren kann. In Figur 7 ist ein Querschnitt durch das Hohlprofil im Bereich der Brücke 5 dargestellt. Auch hier variiert die Wandstärke des Hohlprofils, wenn auch die Variation nicht so ausgeprägt ist wie im Beispiel der Figur 6.
Eine zusätzliche Variation der Wandstärke in Längsrichtung des Rahmens, d.h. entlang der Rahmenkontur, ist in Figur 8 zu sehen, die einen Längsschnitt durch den Griffabschnitt 2 des Rahmens der Figur 1 zeigt. Wie hier deutlich zu erkennen ist, nimmt die Wandstärke des Rahmenhohlprofils im Bereich des Übergangs zum Arm 4b deutlich zu.
Erfindungsgemäß muss nicht der gesamte Rahmen Magnesium aufweisen. Vielmehr kann erfindungsgemäß der Rahmen auch einen Abschnitt bzw. ein separates Bauteil aufweisen, das aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung gefertigt ist. Eine bevorzugte
Ausführungsform eines solchen separaten Bauteils aus Magnesiumlegierung ist in den Figuren 9 bis 13 dargestellt. Hierbei handelt es sich um einen Ausschnitt aus dem Herzbereich, nämlich die Brücke 5 sowie Abschnitte der Arme 4a und 4b und im Übergang des Herzbereichs in den Kopfabschnitt. Die Beanspruchung dieses Rahmenteils während des Spiels ist besonders komplex, sodass sich in diesem Bereich mithilfe einer Variation der Wandstärke des
Hohlprofils der größte Effekt erzielen lässt. Erfindungsgemäß lassen sich aber auch andere Einsatzbauteile wie beispielsweise der Griffabschnitt oder Bereiche des Kopfabschnitts in entsprechender Weise aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung fertigen und in den erfindungsgemäßen Rahmen einfügen. Dies erfolgt bevorzugt dadurch, dass das separate Magnesiumbauteil mit den Prepreglagen des restlichen Rahmens im Schlauchblasverfahren verpresst wird. Wie beispielsweise in der Seitenansicht der Figur 10 zu erkennen ist, lässt sich mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens der Spritzguss derart gut kontrollieren, dass sogar die Saitenöffnungen 10 für die Durchführungen der die Bespannung bildenden Saiten entsprechend gefertigt werden können, ohne dass ein zusätzlicher Schritt des Bohrens erforderlich ist.

Claims

Ansprüche
1. Rahmen für einen Ballspielschläger mit einem Kopfabschnitt (1) und einem Griffabschnitt (2), wobei zumindest ein Teil des Rahmens als Hohlprofil ausgebildet ist und Magnesium aufweist und wobei die Wandstärke des Hohlprofils entlang eines Querschnitts durch das Rahmenhohlprofil variiert.
2. Rahmen nach Anspruch 1, wobei ferner die Wandstärke des Hohlprofils in Längsrichtung des Rahmens variiert.
3. Rahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Variation der Wandstärke entlang mindestens eines Quer- und/oder Längsschnitts bezogen auf die minimale Wandstärke mindestens 25%, bevorzugt mindestens 50%, stärker bevorzugt mindestens 75%, besonders bevorzugt mindestens 100% beträgt.
4. Rahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Wandstärke des Rahmens abschnittsweise dünner als 1 mm, bevorzugt dünner als 0,8 mm, stärker bevorzugt dünner als 0,7 mm, besonders bevorzugt dünner als 0,6 mm ist.
5. Rahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Rahmenprofil des Rahmens im Kopfabschnitt (1) einen Außenabschnitt (7), einen Innenabschnitt (6) und zwei Seitenabschnitte (8a, 8b) aufweist und wobei zumindest abschnittsweise die Wandstärke des Innen- und/oder Außenabschnittes dicker ist als die Wandstärke der Seitenabschnitte.
6. Rahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Rahmenprofil des Rahmens im Kopfabschnitt (1) einen Außenabschnitt (7), einen Innenabschnitt (6) und zwei Seitenabschnitte (8a, 8b) aufweist und wobei zumindest abschnittsweise die Wandstärke des Innen- und/oder Außenabschnittes dünner ist als die Wandstärke der Seitenabschnitte.
7. Rahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Rahmenprofil des Rahmens im Kopfabschnitt (1) einen Außenabschnitt (7), einen Innenabschnitt (6) und zwei Seitenabschnitte (8a, 8b) aufweist und wobei zumindest abschnittsweise die Wandstärke des Innenabschnittes dünner ist als die Wandstärke des Außenabschnittes.
8. Rahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Rahmen mindestens 50% (Gew.), bevorzugt mindestens 80% (Gew.), stärker bevorzugt mindestens 90% (Gew.), besonders bevorzugt mindestens 95% (Gew.) Magnesium aufweist.
9. Rahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Rahmen eine Magnesiumlegierung, bevorzugt eine faser- oder partikelverstärkte Legierung, besonders bevorzugt SAE SiC/AZ91 aufweist.
10. Rahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Rahmen lokal mit Kohle- und/oder Glasfasermaterial verstärkt ist.
11. Rahmen nach Anspruch 10, wobei der Rahmen im Bereich des Übergangs zwischen Kopfabschnitt (1) und Griffabschnitt (2) mit Kohle- und/oder Glasfasermaterial verstärkt ist.
12. Rahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Rahmen zwei Rahmenhälften aufweist, die miteinander verschweißt, verpresst und oder verklebt sind.
13. Rahmen nach Anspruch 12, wobei die zwei Rahmenhälften identisch sind und wobei jede der beiden Rahmenhälften in Bezug auf die Rahmenlängsachse asymmetrisch ausgebildet ist.
14. Rahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Rahmen einen Rahmenabschnitt aufweist, der Magnesium aufweist, und wobei die Wandstärke des Hohlprofils entlang eines Querschnitts durch diesen Rahmenabschnitt variiert.
15. Rahmen nach Anspruch 14, wobei der Rahmen in diesem Rahmenabschnitt mindestens 50% (Gew.), bevorzugt mindestens 80% (Gew.), stärker bevorzugt mindestens 90% (Gew.), besonders bevorzugt mindestens 95% (Gew.) Magnesium aufweist.
16. Rahmen nach Anspruch 14 oder 15, wobei dieser Rahmenabschnitt zwei Rahmenabschnittshälften aufweist, die miteinander verschweißt, verpresst und/oder verklebt sind.
17. Verfahren zu Herstellung eines Rahmens für einen Ballspielschläger, insbesondere eines Rahmens nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen einer Gussform und eines Kerns, wobei der Kern aus einem Material mit einer Schmelztemperatur unter 400 °C besteht;
Gießen des Rahmens durch Einbringen eines Materials, das Magnesium aufweist, zwischen Gussform und Kern, bevorzugt mit Hilfe des Thixo Verfahrens; und
Schmelzen des Kerns durch Erhitzen des Schlägers inklusive Kerns über die Schmelztemperatur des Kerns, wobei die Wärmebeständigkeitstemperatur des Rahmens nicht überschritten wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Rahmenmaterial mindestens 50% (Gew.), bevorzugt mindestens 80% (Gew.), stärker bevorzugt mindestens 90% (Gew.), besonders bevorzugt mindestens 95% (Gew.) Magnesium aufweist.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Rahmenmaterial eine Magnesiumlegierung, bevorzugt eine faser- oder partikelverstärkte Legierung, besonders bevorzugt SAE SiC/AZ91 aufweist.
20. Verfahren nach Anspruch 17, 18 oder 19, wobei das Kernmaterial eines oder eine Kombination der folgenden Materialien aufweist oder aus einem oder einer Kombination der folgenden Materialien besteht: Legierung auf Zinnbasis, Legierung auf Bismutbasis, Legierung auf Bleibasis, Legierung auf Zinkbasis, Legierung auf Indiumbasis, Glas, Kunststoff mit oder ohne Glasfaserverstärkung, Polyamid.
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