DE2063167C3

DE2063167C3 -

Info

Publication number: DE2063167C3
Application number: DE2063167A
Authority: DE
Inventors: Hartwin Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Zechmeister; Hans Dr.-Ing. 8031 Puchheim Zeilinger
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1970-12-22
Filing date: 1970-12-22
Publication date: 1975-06-19
Also published as: DE2063167B2; US3823956A; FI58438B; DE2063167A1; FR2119548A5; NO130264B; IT944157B; JPS5127179B1; GB1379749A; FI58438C; CH555186A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ski aus Kunststoff oder Metall mit Einlagen aus kunstharzimprägnierten Faserstoffen, deren Stränge unter einem spitzen Winkel zur Skilängsrichtung verlaufen und in einer oder mehreren Ebenen verlegt sind.

Die Verwendung von mit Glasfasern, keramischen Fasern, Bor- und Kohlenstoff-Fasern verstärkten Werkstoffen hat sich seit vielen Jahren auf einer großen Anzahl technischer Fachgebiete, im besonderen in der Luft- und Raumfahrt und auch bei Sportartikeln, eingebürgert. Über den gegenwärtigen Entwicklungsstand faserverstärkter Werkstoffe berichtet M. C1 a s i η g in dem Artikel »Faserverstärkte Werkstoffe«, Teil 2 (VDI-Z 112 (1970), 1390-1392). Auch bei der modernen Skiherstellung hat die Verwendung von Verstärkungsfasern sich inzwischen allgemein durchgesetzt, wobei nahezu ausschließlich Glasfasern als Verstärkungsfasern verwendet werden. So ist ein Ski bekannt (FR-PS 1 351 207), in dessen Querschnitt ein Torsionskasten eingelegt ist, der aus einem mit Glasfasern unter etwa 45° zur Skilängsrichtung umwickelten Werkstoffkern besteht. Diese Anordnung weist den Nachteil auf, daß sich eine unerwünscht große Biegesteifigkeit in Skilängsrichtung einstellt, wenn man den Torsionskasten so ausbildet, daß der Ski eine ausreichend große Quersteifigkeit aufweist.

Bei einer anderen bekannten Lösung (DT-PS 1 272 192) wird versucht, durch Auflösen des Torsionskastens in kleinere, sich über die ganze Länge des Skis jeweils erstreckende, gegeneinander verschiebbare Einzelelemente, deren jedes mit Glasfasern schraubenförmig umwickelt ist, wodurch sich im Ski-Querschnitt eine fachwerkartige Anordnung von Glasfaser-Querstegen ergibt, die Biegeweichheit des Skis zu erhöhen. Durch die genannten Maßnahmen wird zwar eine geringförmige Verbesserung der Biegeweichheit erzielt, jedoch nimmt dabei auch die Torsionssteifigkeit des Skis ab. Will man einen ausreichend torsionssteifen Ski erzeugen, so müssen gemäß dem dort vorgesehenen Aufbau die Glasfasern so dick um die Einzelkerne der Torsionskästen gewickelt werden, daß sich dadurch wiederum zwangsläufig eine unerwünschte große Biegesteifigkeit in Längsrichtung einstellen würde.

Ferner ist ein Ski bekannt (DT-AS 1 064 854), der aus Kunststoff mit einem Mantel aus Glasfaserlaminat besteht, wobei innerhalb dieses Mantels Längs- und/oder Querrippen aus Glasfaserlaminat vorgesehen sind. Ein so gefertigter Ski kann entweder in Längsrichtung biegesteif (Längsrippen) bei gleichzeitig nur geringer Torsionssteifigkeit oder torsionssteif (Querrippen) ausgeführt sein, wobei dann aber nahezu jegliche Llngssteifigkeit fehlt Führt man ihn jedoch mit Längs- und Querrippen als Einlagen aus, dann weist so ein Ski zwar eine recht große Torsionssteifigkeit auf, die jedoch wiederum mit einer unerwünscht großen Biegesteifigkeit in Längsrichtung verbunden ist

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen Ski der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Biegesteifigkeit in Längsrichtung groß ist und der gleichzeitig eine über das bei bekannten biegesteifen Skiern übliche und erreichbare Ausmaß gehende Torsionssteifigkeit autweist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Einlagen aus vorimprägnierten und ausgehärteten kohlenstoff- oder borfaserverstärkten Kunststoffen bestehen, deren Faserstränge vorwiegend unter einem Winkel von 30° bis 60° verlaufen.

Der Vorteil des erfindungsgemäß ausgestatteten Skis besteht im besonderen darin, daß im Hinblick auf die zu erfassenden Materialeigenschaften (Elastizitätsmodul, Gleitmodul) eines Faserverbundwerkstoffes hoher spezifisclier Steifigkeit und Festigkeit die Stränge so verlegt sind, daß zur Skilängsrichtung eine große Biegeweichheit und eine weitaus größere Quersteifigkeit als bei bekannten Skiern erzielt wird.

Mit den in einem Winkel zwischen 30° und 60° zur Skilängsachse angeordneten Fasersträngen werden zwar die günstigsten Verhältnisse bezüglich der Querspannungs-Übertragungsmöglichkeit geringfügig verschlechtert, aber sie bleiben dennoch günstiger als bei bekannten Torsionskasten-Konstruktionen. Ein nach der Erfindung ausgebildeter Ski weist somit eine bisher nicht erreichte Quersteifigkeit auf, ohne daß elastizitätsvermindernde und die Bruchgefahr erhöhende Stützrippen od. dgl. notwendig sind.

Mit der Erfindung wird also ein Ski geschaffen, dessen Quersteifigkeit über die ganze Skilänge hoch ist und dessen Biegesteifigkeit gemäß dem Wunsch der Skifahrer durch Veränderung des Faserwinkels bei der Skiherstellung einstellbar ist. Außerdem behalten die Skier gemäß der Erfindung ihre materialbedingten Gebrauchseigenschaften während einer längeren Zeit bei als bisher bekannte Skier. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Skis ist weitgehend mechanisierbar, so daß trotz eventuell erhöhter Materialkosten ein preisgünstiger, fahrtüchtiger Ski angeboten werden kann.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere übereinander angeordnete Einlagen seitlich so miteinander verbunden, daß sie im Querschnitt eine S-Form bilden. Durch diese Verbindung der einzelnen, übereinander angeordneten Einlagen wird vorteilhafterweise eine Aufnahme der auftretenden Quer-Schubspannungen über dem Gesamtquerschnitt des Skis erzielt, wobei innerhalb der kraftaufnehmenden faserverstärkten Einlagen keine Unterbrechung des Kraftflusses auftritt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 der Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Ski,

F i g. 2, 3 und 4 Querschnitte des Skis gemäß den Schnittlinien 11, 111 und IV in F i g. 1 in einer ersten Ausführungsform und

F i g. 5 Querschnitt eines erfindungsgemäßen Skis in einer zweiten Ausführungsform.

Mit 5 ist ein Ski bezeichnet, der an seinem hinteren Ende aufgeschnitten ist Daraus ist ersichtlich, daß die Kohlenstoffaser- oder Borfaser-Strtnge 1 und 2 in Kreuzlage in einer Epoxyd-Har/.jchicht verlaufen und vorzugsweise jeweils in einem Winkel λ von 45° zur Skilängsrichtung liegen.

Aus F i g. 2 ist der Querschnitt (Schnitt II, F i g. 1) des Skis in der Nähe der Schaufel ersichtlich. In der inneren Zone is£ ein sich über die Skibreite und -länge erstrekkender, sehr flacher, laminierter Hohlkörper 3 aus gewickeltem kohlenstoffaserverstärktem Kunststoff (CFK) eingelegt, der in diesem Fall einen Kern 4 aus Polyurethan hat. Der äußere Mantel 5, der den Hohlkörper umschließt, besteht aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) und ist mit diesem verklebt. Die Sikke im Laufbelag ist mit 6 bezeichnet

F i g. 3 zeigt den Querschnitt in Sk'tnitte (Schnitt III, Fig. I). Die Höhe des laminierten Hohlkörpers ist an die Querschnittshöhe des Skis angepaßt, wie dies ebenfalls aus F i g. 4 hervorgeht, wo der Querschnitt des hinteren Endes des Skis (Schnitt IV₁ Fig. 1) gezeigt ist.

Der Hohlkörper ist wiederum extrem flach ausgebildet Hier sei vermerkt, daß Höhe und Breite des gezeigten Skiquerschnittes nicht den tatsächlichen Relationen entsprechen und daß die Taillenform (Telemarkschweifung) nicht berücksichtigt ist

Schließlich ist in F i g. 5 eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Skis im Querschnitt gezeigt. Hierbei sind in drei Ebenen kohlenstoffaser- oder borfaserverstärkte Kunststoffmatten 7 a, 7b, 7c zwischen zwei Polyurethan-Schaumstoff-Lagen 8 eingebettet, wobei diese drei Matten seitlich so miteinander verbunden sind, daß sie im Querschnitt eine S-Form bilden. Die die obere und untere Deckplatte 9 und 9a bildenden Lagen bestehen aus glasfaserverstärktem Kunststoff.

Bei den Ausführungsformen sind die Stahlkanten mit 10 und der nur mit einer Linie dargestellte Laufbelag mit 11 bezeichnet; beide sind auf die untere Deckplatte geklebt.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Schaumstoff der Lagen 8 durch glasfaserverstärkten Kunststoff ersetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ski aus Kunststoff oder Metall mit Einlagen aus kunstharzimprägnierten Faserstoffen, deren Stränge unter einem spitzen Winkel zur Skilängsrichtung verlaufen und in einer oder mehreren Ebenen verlegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (3 bzw. 7a, 7b, 7c) aus vorimprägnierten und ausgehärteten kohlenstoff- oder borfaserverstärkten Kunststoffen bestehen, deren Faserstränge vorwiegend unter einem Winkel von 30° bis 60° verlaufen.

2. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere übereinander angeordnete Einlagen (7 a, 7b, 7c) seitlich so miteinander verbunden sind, daß sie im Querschnitt eine S-Form bilden.