DE29710563U1 - Faserverstärkter stabförmiger Gegenstand - Google Patents

Faserverstärkter stabförmiger Gegenstand

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Description

&bgr; {089) 904 800 81
G3-Fax{089) 904800 83
G4-Fax(089) 904 800 84
Deutsches Gebrauchsmuster Chin-San YOU DE 1109
Faserverstärkter stabförmicrer Gegenstand
Die vorliegende Erfindung betrifft einen stabförmigen Gegenstand und insbesondere einen durch Fasern verstärkten stabförmigen Gegenstand.
Ausrüstungsgegenstände für den Sport, wie beispielsweise ein Ballspielschläger, ein Golfschläger, ein Billiard Queue, ein Hockeyschläger, ein Skistock, eine Angelrute und sogar ein Fahrradrahmen werden normalerweise aus einem stabförmigen oder rohrförmigen Gegenstand aus einem thermoplastischen oder thermisch aushärtbaren Werkstoff aus Kunststoff gefertigt. Der stabförmige oder rohrförmige Gegenstand wird dabei üblicherwei-0 se von einem Geflecht beziehungsweise Strängen aus Fasern verstärkt, das spiralförmig angeordnet ist derart, daß das Geflecht beziehungsweise die Stränge aus den Fasern und die Achse des Gegenstandes einen Winkel ausbilden, damit der stabförmige oder rohrförmige Gegenstand einen größeren Widerstand gegen 5 Biegung und Torsion leistet.
Email: PATMENeC0MPUSERVE.COM · Internet: http://ourworld.compuserve.com/homspages/r_s
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Der stabförmige oder rohrförmige Gegenstand wird aber oftmals nur örtlich von einem faserverstärkten Kunststoffverbundwerkstoff verstärkt, so daß ein bestimmter Bereich des stabförmigen 5 oder rohrförmigen Gegenstandes einen größeren Biegewiderstand leistet.
Die Vorgehensweise der Verstärkung eines bestimmten Bereiches des stabförmigen Gegenstandes ist sehr aufwendig und darüber hinaus sehr teuer. Zudem führt eine örtliche Verstärkung eines stabförmigen Gegenstandes oftmals zu einer Zunahme der Dicke beziehungsweise des Durchmessers und des Gewichtes des stabförmigen Gegenstandes.
Darüber hinaus kann das Geflecht aus verflochtenen Fasern den ästhetischen Gesamteindruck des stabförmigen Gegenstandes negativ beeinflussen. Der mit dem Fasergeflecht verstärkte stabförmige Gegenstand ist auch bruchanfällig aufgrund von Spannungskonzentration. Zur Vermeidung dieses Nachteiles müssen die Bereiche, bei denen die Spannungskonzentration dazu neigt aufzutreten, mit einem Fasergewebe verstärkt werden. Die Aufbringung eines Fasergewebes sorgt unweigerlich für einen Anstieg der Kosten bei der Herstellung des stabförmigen Gegenstandes.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher zur Beseitigung der geschilderten Nachteile die Aufgabe zugrunde, einen stabförmigen mit einem Fasergeflecht verstärkten Gegenstand zu schaffen, der die Spannungskonzentration am verstärkten Bereich des stabförmigen Gegenstandes vermeidet.
Nach einer weiteren Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung soll das Fasergeflecht so angeordnet sein, daß der Widerstand des stabförmigen Gegenstandes gegen Biegung und Torsion vergrößert wird, wobei das Fasergeflecht gleichzeitig so angeordnet
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sein soll, daß der ästhetische äußere Gesamteindruck des stabförmigen Gegenstandes verbessert wird.
Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist ein faserverstärkter Gegenstand von stabförmiger Ausbildung vorgesehen. Der Gegenstand besteht aus einem rohrförmigen Körper und einer Vielzahl von Fasergeflechten beziehungsweise Fasersträngen. Jedes der Fasergeflechte {Faserstränge) besitzt dabei wenigstens einen ersten Bereich, der parallel zur Achse des rohrförmigen Körpers verläuft und wenigstens einen zweiten Bereich, der einen Winkel mit der Achse des rohrförmigen Körpers ausbildet. Der rohrförmige Körper wird dabei von den Fasergeflechten so verstärkt, daß er einen erhöhten Widerstand gegen Biegung und Torsion leistet, ohne den ästhetischen Gesamteindruck des stabförmigen Gegenstandes negativ zu beeinflussen.
Die Aufgabe, Merkmale, Funktionen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
Fig. 1-A eine Ansicht von vorne auf eine erste bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 1-B eine vergrößerte Teilansicht des zweiten Bereiches des Fasergeflechtes der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Richtung der Linie 2-2 nach Fig. 1-A;
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Seite -A-
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Richtung der Linie 3-3 nach Fig. 1-A;
Fig. 4 eine Schnittansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung, wobei der Schnitt entlang der gleichen Richtung wie bei Fig. 2 verläuft;
Fig. 5 eine Ansicht von vorne auf eine dritte bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung; 10
Fig. 6 eine Schnittansicht eines Bereiches entlang der Richtung der Linie 6-6 nach Fig. 5;
Fig. 7-A eine Ansicht von vorne auf eine vierte bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7-B eine vergrößerte Teilansicht des zweiten Bereiches des Fasergeflechtes nach der vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
20
Fig. 8 eine Ansicht von vorne auf eine fünfte bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 eine Ansicht von vorne auf eine sechste bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 eine Ansicht von vorne auf eine siebte bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 11 eine Ansicht von vorne auf eine achte bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie es aus Fig. 1 bis 3 der Zeichnung ersichtlich ist, weist der dargestellte stabförmige Gegenstand 10 gemäß der vorliegen-
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den Erfindung einen Körper 12 und eine Vielzahl erster Fasergeflechte 14 und zweiter Fasergeflechte 16 auf.
Der Körper 12 besitzt eine rohrförmige Ausbildung und ist aus einem thermoplastischen oder mittels Wärme aushärtbaren Kunststoffwerkstoff gebildet und mit einem axialen Durchlaß 20 versehen. Wie leicht ersichtlich ist, weist der Körper 12 dabei eine bestimmte Länge und Dicke oder Stärke auf. Der Körper 12 kann auch ohne inneren Hohlraum d.h. vollflächig ausgebildet sein.
Das erste Fasergeflecht 14 kann aus Karbonfasern, Borfasern, Glasfasern, Titanfasern, den Fasern unter der Marke "DYNEEMA" der DSM Corporation, Niederlande oder den Fasern unter der Marke "KEVLAR" der DuPont Corporation, USA, gefertigt sein. Solche Fasern, wie sie vorstehend genannt worden sind, besitzen eine hohe Festigkeit und Widerstandsfähigkeit. Das erste Fasergeflecht 14 wird an der äußeren Oberfläche des Körpers 12 herum so angeordnet, daß es in einem Abstand zu einem anderen verläuft und aufgeteilt ist in einen ersten Abschnitt 41 an einem Ende des Körpers 12, einen zweiten Abschnitt 42 an einem mittleren Bereich des Körpers 12 und einen dritten Abschnitt 43 entsprechend einem anderen Ende des Körpers 12.
Der erste Abschnitt 41 und der dritte Abschnitt 43 verlaufen parallel zur Achse des Körpers 12, während der zweite Abschnitt 42 einen ersten vorbestimmten Winkel (+&agr;) mit der Achse des Körpers 12 ausbildet. Beide Enden des Körpers 12 sind dabei mit dem ersten Abschnitt 41 beziehungsweise dem dritten Abschnitt 43 verbunden.
Das zweite Fasergeflecht 16 ist ähnlich dem ersten Fasergeflecht 14 aufgebaut derart, daß es aus gleichen Werkstoff besteht und in der gleichen Weise angeordnet ist. Das zweite Fa-5 sergeflecht 16 ist dabei aufgeteilt in einen vierten Abschnitt
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64 entsprechend dem einen Ende des Körpers 12, einen fünften Abschnitt 65 entsprechend dem mittleren Bereich des Körpers 12 und einem sechsten Abschnitt 66 entsprechend dem anderen Ende des Körpers 12. Der vierte Abschnitt 64 und der sechste Abschnitt 66 verlaufen parallel zur Achse des Körpers 12, während der fünfte Abschnitt 65 einen zweiten vorbestimmten Winkel (-&agr;) mit der Achse des Körpers 12 ausbildet. Aufgrund der Tatsache, daß der erste vorbestimmte Winkel {+&agr;) entgegengesetzt zum zweiten vorbestimmten Winkel (-&agr;) verläuft, bilden der zweite Bereich 42 und der fünfte Bereich 65 ein Netzwerk aus und zwar aufgrund ihrer Überlagerung, wie es in Fig. 1-B und Fig. 3 dargestellt ist.
Der rohrförmige Körper 12 wird von den ersten Fasergeflechten 14 und den zweiten Fasergeflechten 16 verstärkt, deren Abschnitte gleichförmig beziehungsweise ohne Unterbrechung verlaufend angeordnet sind, um die Möglichkeit einer Spannungskonzentration zu verringern. Darüber hinaus dient das Netzwerk, welches von dem zweiten Abschnitt 42 und dem fünften Abschnitt 65 gebildet wird, dazu, den ästhetischen Eindruck des rohrförmigen Körpers 12 zu verbessern. Da der zweite Abschnitt 42 und der fünfte Abschnitt 65 im mittleren Bereich des rohrförmigen Körpers 12 angeordnet sind, wird der Widerstand des mittleren Bereiches des rohrförmigen Körpers 12 gegen Biegung und Torsion beträchtlich vergrößert und zwar aufgrund des Netzwerkes, welches vom zweiten Abschnitt 42 und vom fünften Abschnitt 65 gebildet wird.
Nachfolgend wird auf Fig. 4 Bezug genommen werden. Der stabför-0 mige Gegenstand 10 nach der vorliegenden Erfindung ist an seiner äußeren Oberfläche mit einer Abdeckung 18 versehen, die daran befestigt ist und zwar zum Schutz der ersten Fasergeflechte 14 und der zweiten Fasergeflechten 16 bei der mechanischen Bearbeitung des stabförmigen Gegenstandes 10. Die Schutz-
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abdeckung 18 kann dabei ein transparenter Werkstoff zur Beschichtung sein, wie beispielsweise ein Überzug aus Glasfasern.
Wie es in Fig. 5 und 6 der Zeichnung dargestellt ist, ist der rohrförmige Körper 12 mit zwei Gruppen 15 erster Fasergeflechte und zwei Gruppen 17 zweiter Fasergeflechte versehen, die abwechselnd an der äußeren Oberfläche des rohrförmigen Körpers 12 angeordnet sind. Jede der beiden Gruppen 15 erster Fasergeflechte besteht aus drei ersten Fasergeflechten 14, während jede der beiden Gruppen 17 zweiter Fasergeflechte aus drei ersten Fasergeflechten 16 besteht. Die ersten Fasergeflechtsgruppen 15 und die zweiten Fasergeflechtsgruppen 17 sind im mittleren Bereich des rohrförmigen Körpers 12 angeordnet, so daß sie vier Netzwerkbereiche bilden, die der Verbesserung des ästhetischen Eindruckes des rohrförmigen Körpers 12 und der Erhöhung des Widerstandes des mittleren Bereiches des rohrförmigen Körpers 12 gegen Biegung und Torsion dienen.
Wie es in Fig. 7 der Zeichnung dargestellt ist, weist der stabförmige Gegenstand 10 gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung eine solche Ausbildung auf, daß die ersten Fasergeflechte 14 jeweils mit einem siebten Abschnitt 47 versehen sind, der einen ersten vorbestimmten Winkel {+ß) mit der Achse des rohrförmigen Körpers 12 ausbildet, und die zweiten Fasergeflechte 16 jeweils mit einem achten Abschnitt 68 versehen sind, der einen zweiten vorbestimmten Winkel (-ß) mit der Achse des rohrförmigen Körpers 12 ausbildet und darüber hinaus der siebte Abschnitt 47 und der achte Abschnitt 68 ein Netzwerk ausbilden. Da sich die &agr;-Winkel, die 0 von dem zweiten Abschnitt 42 und dem fünften Abschnitt 65 gebildet werden, in der Gradzahl von den ß-Winkeln, die von dem siebten Abschnitt 47 und dem achten Abschnitt 68 gebildet werden, unterscheiden, unterscheiden sich so auch die damit gebildeten Netzwerkbereiche voneinander hinsichtlich des Widerstandes gegen Biegung und Torsion. Darüber hinaus wird das Netzwerk
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des rohrförmigen Körpers 12 nach der vierten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung von den ersten Fasergeflechten 14 und den zweiten Fasergeflechten 16 durch Weben anstelle von Überlagerung beziehungsweise Übereinanderschichtung gebildet.
Wie es in Fig. 8 der Zeichnung dargestellt ist, verläuft der erste Abschnitt 41 der ersten Fasergeflechte 14 und der vierte Abschnitt 64 der zweiten Fasergeflechte 16 parallel zur Achse des rohrförmigen Körpers 12 ausgerichtet. Der dritte Abschnitt 43 der ersten Fasergeflechte 14 und der sechste Abschnitt 66 der zweiten Fasergeflechte 16 verläuft dahingegen nicht zum ersten Abschnitt 41 und zum vierten Abschnitt 64 ausgerichtet.
Wie es in Fig. 9, 10 und 11 dargestellt ist, kann der erste Abschnitt 41 und der vierte Abschnitt 64 oder der zweite Abschnitt 42 und der fünfte Abschnitt 65 verändert werden hinsichtlich seines Ortes der Anbringung und der Größe und zwar in Abhängigkeit von den Anforderungen oder der Spezifikation des stabförmigen Gegenstandes 10 nach der Erfindung. Aus einem Vergleich der Fig. 9 und der Fig. 7 kann festgestellt werden, daß die stabförmigen Gegenstände 10 nach der sechsten Ausführungsform und der vierten Ausführungsform hinsichtlich ihrer Festigkeit ähnlich verstärkt ausgebildet sind. Jedoch besitzen sie einen unterschiedlichen ästhetischen Gesamteindruck. Wie es anhand von Fig. 10 ersichtlich ist, kann die vorliegende Erfindung auch auf ein sich verjüngendes Rohr oder einen sich verjüngenden Stab angewandt werden. Darüber hinaus ist die Erfindung auch auf einen stabförmigen Gegenstand 10 anwendbar, der einen sich verjüngenden Körper mit einem Erweiterungsbereich 19 besitzt, der von den Netzwerken aus den ersten Fasergeflechten 14 und den zweiten Fasergeflechten 16 gebildet wird und zwar um Stösse beziehungsweise Schwingungen zu absorbieren.
Patentanwälte Reinhardt &. Söilner DE 1109 Seite -9-
Nach der Erfindung ist daher ein faserverstärkter Gegenstand mit einem rohrförmigen Körper und einer Vielzahl von Fasergeflechten zur Verstärkung des rohrförmigen Körpers vorgesehen. Die Fasergeflechte besitzen dabei einen ersten Abschnitt, der parallel zur Achse des rohrförmigen Körpers verläuft und einen zweiten Abschnitt, der mit der Achse des rohrförmigen Körpers einen Winkel ausbildet. Die zweiten Abschnitte der Fasergeflechte bilden dabei ein Netzwerk aus, welches eine Verbesserung des Widerstandes des Gegenstandes gegen Biegung und Torsion erbringt.
Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird in übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen.

Claims (13)

# 4 ft » Patentanwälte Re'mbardt&Söüner DE 1109 Seite -10- Deutsches Gebrauchsmuster Chin-San YOU DE 1109 Schutzanspräche
1. Faserverstärkter Gegenstand mit:
- einem rohrförmigen oder stangenförmigen Körper (12) von hohler oder vollflächiger Ausbildung; und
- einer Vielzahl erster Fasergeflechte (14) an dem rohrförmigen Körper (12) derart, daß die Fasergeflechte (14) parallel zueinander verlaufen und sich die ersten Fasergeflechte (14) entlang der Richtung der Achse des rohrförmigen Körpers (12) erstrekken; wobei
- die ersten Fasergeflechte (14) einen ersten Abschnitt (41) parallel zu der Achse des rohrförmigen Körpers (12) und einen zweiten Abschnitt (42) aufweisen, der einen ersten Winkel (&agr;) 5 mit der Achse des rohrförmigen Körpers (12) ausbildet.
Patentanwälte Reinhardt & 5ö!lner DE 1109 Seite -11-
2. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper (12) eine sich verjüngende Form aufweist.
3. Gegenstand nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl zweiter Fasergeflechte (16), wobei die zweiten Fasergeflechte einen vierten Abschnitt (64) parallel zu der Achse des rohrförmigen Körpers (12) und die zweiten Fasergeflechte (16) einen fünften Abschnitt (65) aufweisen, der einen ersten Winkel (&agr;) mit der Achse des rohrförmigen Körpers (12) ausbildet.
4. Gegenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (42) und der fünfte Abschnitt (65) zur Bildung eines Netzwerkes übereinander liegend angeordnet sind.
5. Gegenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (42) und der fünfte Abschnitt (65) zur Bildung eines Netzwerkes verwoben angeordnet sind.
6. Gegenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Fasergeflechte (14) einen dritten Abschnitt (43) parallel zu der Achse des rohrförmigen Körpers (12) angeordnet aufweisen und daß die zweiten Fasergeflechte (16) einen sechsten Abschnitt (66) parallel zu der Achse des rohrförmigen Körpers
(12) angeordnet aufweisen.
7. Gegenstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (41) und der dritte Abschnitt (43) zueinander ausgerichtet verlaufen.
8. Gegenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper (12) mit einer transparenten Beschichtung daran angeordnet versehen ist derart, daß die ersten Fasergeflechte (14) und die zweiten Fasergeflechte (16) zwischen dem
Patentanwälte Reinhardt & Söllner
DE 1109
rohrförmigen Körper geordnet sind.
;i2) und der transparenten Beschichtung an-
9. Gegenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Fasergeflechte (14) einen siebten Abschnitt (47) aufweisen, der einen zweiten Winkel (ß) zur Achse des rohrförmigen Körpers (12) ausbildet und daß die zweiten Fasergeflechte (16) einen achten Abschnitt (68) aufweisen, der einen zweiten Winkel (ß) zur Achse des rohrförmigen Körpers (12) ausbildet.
10. Gegenstand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die vom siebten Abschnitt (47) und vom achten Abschnitt (68) ausgebildeten zweiten Winkel (ß) von den ersten vom zweiten Abschnitt (42) und vom fünften Abschnitt (65) ausgebildeten Winkeln (&agr;) unterscheiden.
11. Gegenstand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Winkel (ß) von gleichem Betrag und entgegengesetzt gerichtet ausgebildet sind und daß die ersten Winkel (&agr;) von gleichem Betrag und entgegengesetzt gerichtet ausgebildet sind.
12. Gegenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Fasergeflechte (14) parallel zueinander zur Bildung einer ersten Fasergeflechtsgruppe (15) und daß die zweiten Fasergeflechte (16) zur Bildung einer zweiten Fasergeflechtsgruppe (17) parallel zueinander angeordnet sind.
13. Gegenstand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper (12) mit einem erweiterten Abschnitt (19) versehen ist und daß das von dem zweiten Abschnitt (42) und dem fünften Abschnitt (65) gebildete Netzwerk an dem erweiterten Abschnitt (19) angeordnet ist.
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