WO1999036250A1 - Verfahren zur herstellung einer rohrförmigen tragstruktur - Google Patents

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WO1999036250A1
WO1999036250A1 PCT/DE1999/000040 DE9900040W WO9936250A1 WO 1999036250 A1 WO1999036250 A1 WO 1999036250A1 DE 9900040 W DE9900040 W DE 9900040W WO 9936250 A1 WO9936250 A1 WO 9936250A1
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outer skin
frame
separating edge
core
wheel frame
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PCT/DE1999/000040
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Inventor
Jörg PAULY
Original Assignee
M 1 - Sporttechnik Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/70—Completely encapsulating inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/02—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C44/12—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/86—Incorporated in coherent impregnated reinforcing layers, e.g. by winding
    • B29C70/865—Incorporated in coherent impregnated reinforcing layers, e.g. by winding completely encapsulated

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a tubular support structure according to the preamble of claim 1 and support structures which are manufactured in particular by this method.
  • Such a method is used in particular for the production of two-wheel frames.
  • this method can also be used in other areas of technology and products in which a high-strength supporting structure with a low weight is desired.
  • the frame type mainly used here is the so-called monocoque frame, which is not only made entirely of plastic, but is also made from one piece. Compared to metal and plastic frames made from individual components, it is stiffer and therefore less dampens the driving force. In addition, it can be made more aerodynamic by using fiber composite technology in contrast to classic metal processing. Such a method for producing a high-quality two-wheel frame is described for example in DE 43 08 370 C2.
  • a solid fusible core is first formed in an auxiliary mold with the shape of the inner surface of the desired shaped body.
  • a core body provided with a jacket is formed by completely enveloping the core with an elastic, gas-tight jacket material.
  • a molded body blank is then created by wrapping the core body with a fiber material, which blank is impregnated with reactive plastic either before or after the wrapping.
  • the molded body blank is inserted into a divisible mold and a pressure medium is fed directly into the gap between the surface of the solid core and the inner surface of the shell via the shell opening, so that the impregnated fiber material is pressed against the inner wall of the mold.
  • the shaped body blank is then cured by the action of pressure and heat and then the core is melted and let out of the now finished shaped body.
  • the invention has the object of providing a support structure and process for producing 'a supporting structure such to provide, in which the method and apparatus technical effort is reduced to a minimum.
  • the foam core has several advantageous properties. On the one hand, it serves as a positioning element in the gluing or pressing and additionally, as will be explained later, during the pressing step takes over the function of the pressure generator from the inside, which means the complex and complicated use of a fusible core and a gas-tight jacket or its Applying pressure to the fiber material for shaping.
  • the foam core also serves as a support for the reinforcing elements, which can be attached both to and in the core. This enables high-strength, but also space-saving support structures to be produced.
  • an outer skin which is manufactured using the deep-drawing process, offers the advantage of a freer design of the geometric shape than, for example, in classic metal processing, and on the other hand you get surfaces that no longer need to be reworked.
  • the method on which the invention is based allows fasteners or inserts to be anchored therein via undercuts even while the outer skin is being deep drawn. This prevents destruction of the support structure when such inserts are retrofitted.
  • prefabrication of the outer skin in the deep-drawing process offers the possibility of adapting it to recesses preformed in the core, so that three-dimensional structures, such as e.g. Names, logos, images, embossments and hollows can be formed on the surface of the supporting structure.
  • the core is covered with a layer of fiber material before the outer skin is connected to the foam core covered with reinforcing elements, an improvement in the strength of the construction of the supporting structure according to the invention is achieved with only a slight increase in weight.
  • the separating edge formed during the pressing is brought into a predetermined shape with predetermined dimensions in an additional method step.
  • This separating edge offers several advantages. By precisely matching the number of reinforcing fibers pressed in the separating edge, the separating edge can be used as a highly stable load-bearing element.
  • the geometry of the separating edge which is preferably rounded off in the transition to the actual frame, prevents indentations and also achieves technical advantages such as an optimized flow of force.
  • Fastenings for example for containers, can also be attached to the separating edge. It is also possible to integrate components, such as metal holders for fasteners, in the separating edge.
  • the separating edge is covered with padding, the cyclist receives optimal protection when it hits the frame, especially in the event of a fall. Furthermore, despite the aesthetic aspect, the covering edge of the separating edge does not dispense with the stabilizing properties of the separating edge.
  • Figure 1 is a schematic plan view of a two-wheel frame according to a support structure of the present invention
  • FIG. 2 shows a cross section along the axis X-X 'indicated in FIG. 1 of a two-wheel frame according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a cross section along the axis X-X 'indicated in FIG. 1 of a two-wheel frame according to a further embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows a cross section along the axis X-X 'indicated in FIG. 1 of a two-wheel frame according to the invention with a further development on the separating edge;
  • FIG. 5 shows a cross section along the axis X-X 'of a two-wheeled frame indicated in FIG. 1, in which recesses are provided or inserts are anchored in the outer skin via undercuts.
  • the description of the figures describes the manufacture of a support structure according to the first embodiment.
  • Figure 1 shows a preferred embodiment in which the support structure is designed as a two-wheel frame 1.
  • This has a curved central region (central support), at the end sections of the steering head with a receptacle for the steering head tube 32 and a receptacle 26 are designed for the bottom bracket.
  • a freely projecting seat post support with a receptacle 34 for the seat tube is formed approximately in the central region of the central body.
  • a circumferential separating edge 10 is formed, which is covered with padding 12 in the section between the control head tube 32 and the seat tube 34.
  • special fixing or reinforcement elements 24, a 'front cover 30 and a contour provided with a logo 20 can be seen on the bicycle frame. 1
  • the frame is designed as a closed profile, for example with an oval cross section.
  • Figures 3, 4 and 5 shown below are cross sections taken along the axis X-X 'of a frame strut.
  • the cross sections of the two-wheel frames 1 according to the preferred embodiments have an approximately elliptical or oval shape, the straight line containing the focal points representing the axis of symmetry or vertical axis V of the shape and lying within the frame plane.
  • the separating edge 10 is also aligned along this vertical axis V.
  • a step is formed at approximately a quarter of the total height of the mold in the vertical direction from above, in which a lower section with a larger radius of curvature merges into an upper section with a smaller radius of curvature.
  • the reinforcement elements 4 attached to or in the foam core 2 are arranged approximately symmetrically with respect to the vertical axis V both in the upper and in the lower section and thereby extend the separating edge 10.
  • FIG. 2 shows a cross section of a two-wheeled frame 1, which is produced according to the first embodiment of the method according to the invention.
  • the two-wheeled frame 1 produced according to the method described below has a core 2, which is not necessarily designed with the comparatively simple cross-section shown in FIG. 2, but in which three-dimensional structures can also be incorporated (see FIG. 5).
  • the core 2 for example, (expandable polystyrene) of an EPS, PU (polyurethane) foam or similar materials loading 'is, is usually supplied by suppliers in the desired configuration, and has already been provided with recesses 20 for receiving further Provide components (for inserts, brackets, etc.).
  • reinforcement elements 4 which consist, for example, of metal, injection molding or carbon, can be foamed directly or subsequently introduced into the core 2. Furthermore, the reinforcing elements 4 and inserts or holders can be attached to the core outer surface 2 subsequently.
  • Aluminum for example, can be used as the metal for the reinforcing elements.
  • the positioning or fastening is carried out by means of special adhesives or adhesive tapes or by mechanical connections, such as for example plug-in or press connections in prefabricated or foamed placeholders or clamps or the like. A combination of several variants is also conceivable.
  • the core 2 provided with reinforcing elements 4 is covered according to a specially developed and tested occupancy plan with an intermediate layer of fiber material 8, which consists for example of glass, aramite, polyamide, carbon fibers or carbon fibers etc. or their mixed materials. It is also conceivable to use a so-called “sandwich” structure instead of the simple layer of fiber material 8, in which rigid foam plates are inserted between two layers of fiber material. However, it is important to align the assignment according to whether a separating edge 10 that is created during pressing should be retained as a stabilizing element on the finished two-wheeled frame 1, or whether it is cut off during post-processing. So that the separating edge 10 receives its high-strength structure, part of the assignment must be integrated in it.
  • the molded part or core 2, which is made of fiber material 8, is also called “mummy".
  • the step of covering the core 2 with an intermediate layer of fiber material 8 can be omitted.
  • Resin which consists, for example, of epoxy or PU resin, is applied in defined amounts to the mummy or core 2 created in this way.
  • the resin can be applied automatically by a computer-controlled spraying system, by a bar caster or manually by spreading the amount of resin with a brush or doctor blade.
  • the "wet" mummy provided with the fresh resin application or the resin-coated core 2 is then brought to the press system, which usually has a press mold with two movable mold halves.
  • the press system which usually has a press mold with two movable mold halves.
  • an outer skin 6 made of a thermoplastic film 6 or a layer 6 of shock-absorbing material is introduced into the mold surfaces of the two mold halves in each case using the vacuum deep-drawing method.
  • the thermoplastic film 6 consists, for example, of ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), ASA (acrylic rubber-styrene-acrylonitrile), PC (polycarbonate) or PMMA (polymethylmedacrylate) and the layer 6 damping material, for example made of EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer) or foamed PE (polyethylene) plates.
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • ASA acrylic rubber-styrene-acrylonitrile
  • PC polycarbonate
  • PMMA polymethylmedacrylate
  • the layer 6 damping material for example made of EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer) or foamed PE (polyethylene) plates.
  • one film web is aligned with respect to the lower or upper mold half, heated and a vacuum is applied so that the film webs lie completely over the mold surfaces of the respective mold halves. This negative pressure is maintained until the "wet" mummy or core 2 is inserted into the mold. After pressing in the mold, the thermoplastic film 6 or the layer 6 of damping material form the outer skin 6 of the supporting structure 1. This process is known in the technical literature as the "double deep-drawing process".
  • preform the surface layer 6 or outer skin 6 in special separate deep-drawing molds it is also possible to preform the surface layer 6 or outer skin 6 in special separate deep-drawing molds. It is also conceivable to produce the outer skin 6 separately instead of using the deep-drawing process in other processes, such as, for example, the RTM (resin transfer molding) process. In this variant, the solidified outer skin 6, which already has the relevant contours, is inserted into the production mold in a further operation. This separate preforming of the outer skin 6 makes it possible to achieve short cycle times.
  • the "wet" mummy or core 2 is in one of the
  • Molded halves of the production mold are inserted, the position being fixed with reference to the prefabricated outer skin element 6 via components which were inserted in the mold half in an initial process step.
  • the mold is then closed after a predetermined time or pressure curve. If the mold halves have been moved towards one another or pressed to a distance of approximately 1 to 2 mm, the complete closing takes place only after a certain period of time in order to ensure that the excess resin required for the process is driven off.
  • the foam core 2 is dimensioned such that it has a local oversize together with the fiber covering 8 in the press mold, which means that a press pressure can be built up from the inside. This pressing pressure distributes the resin on the surface and presses it through the fiber layers 8 so that they are all sufficiently impregnated with synthetic resin.
  • the separating edge 10 that arises during pressing deserves special attention.
  • the occupancy with fiber material 8 is made more generous in order to ensure that a high-strength separating edge 10 is formed during pressing with part of the occupancy.
  • the press edge gap which can be designed differently, is dimensioned so that an optimal resin content is achieved.
  • a particular advantage of the separating edge 10 lies in the fact that, on the one hand, special reinforcing elements 24, especially for reinforcement in the tension / compression area, and on the other hand components 24, such as metal receptacles for fastenings, can be integrated into it.
  • the two-wheel frame 1 is finally cured at the pressure and the temperature required for the method, depending on the requirement, for about 30 minutes. It is particularly important here that a stabilized state of hardening is ensured in order to ensure that to avoid borrowing of frame 1. To optimize the cycle time, it is also possible to subsequently temper the two-wheeled frame 1 in special holders.
  • the pressing process is understood not only as the pressure / temperature application in a pressing tool, but also any pressure increase, for example by chemical reactions (cf. RIM (Reaction Injection Molding) process) or others.
  • RIM Reaction Injection Molding
  • the product obtained after the pressing process is distinguished by an excellent surface quality, so that the subsequent finishing of the supporting structure 1 essentially consists of the finishing of the separating edge 10 in order to remove possible sharp corners or edges. Furthermore, any openings that may be provided, such as for bottom bracket 26 or headset, must be drilled out or milled.
  • the separating edge 10 is cut off with special tools, such as milling devices, in order to obtain an aesthetic shape with the additional effect of a lower weight.
  • the parts necessary for the operation of a two-wheeler such as guides, headsets, bottom brackets, etc. are attached to the frame 1.
  • an insert can be integrated here or a seal can be created using a blowing agent-containing synthetic resin.
  • the relatively soft thermoplastic film 6 or layer 6 of damping material must be removed from the bottom bracket receptacle 26 in order to avoid any play that may subsequently occur.
  • a metal O-ring on the headset can provide the necessary reinforcement.
  • a front cover 30 (see FIG. 1), a so-called “front cover”, can be attached in the control head area, which consists, for example, of metal such as aluminum, injection molding, carbon, etc.
  • Figure 3 shows a cross section of a two-wheel frame 1, which is made according to another embodiment of the method according to the invention.
  • the separating edge 10 formed during the pressing which in this respect lies in the frame plane, is brought into a predetermined shape with predetermined dimensions in a further method step during the post-processing, for example by means of milling devices.
  • this is rounded off and can have a dimension or width B of approximately 10 to 30 mm in a horizontal plane perpendicular to the frame plane V.
  • the separating edge 10 not only has the advantage that it improves the stability of the two-wheel construction, but also that it can also be used to fasten components.
  • the geometry of the separating edge 10, which is preferably rounded in the transition to the actual frame, prevents indentations and also achieves technical advantages such as an optimized flow of force.
  • FIG. 4 shows a cross section along the axis X-X 'indicated in FIG. 1 of a two-wheel frame according to the invention with a development on the separating edge;
  • the separating edge 10 is covered here with an elastic padding 12, which consists, for example, of EVA or foamed PE or PU panels. This not only gives the cyclist protection in the event of a rough impact on the frame, especially in the event of a fall, but the aesthetic aspect is also taken into account by hiding the separating edge 10 under the padding 12.
  • FIG. 5 shows a cross section along the axis X-X 'indicated in FIG. 1 of a two-wheel frame 1, which has the cross section shown in FIG. 4.
  • recesses 20 are provided or inserts 22 are anchored in the outer skin via undercuts.
  • Possibilities for receiving peripheral components such as inserts 22, fastening elements 22 or cutouts 20 are illustrated below.
  • One measure consists in permanently anchoring inserts 22, such as fastening elements, in the outer skin 6 via undercuts.
  • inserts 22 to be anchored in the outer skin 6 are fixed in the upper mold half with pins etc.
  • the subsequent deep-drawing of the surface or outer skin 6 consisting of the thermoplastic film 6 or the layer 6 of damping material through the thermal deformation of the outer skin suitably surrounds the inserts 22 inserted into the mold half.
  • the inserts 22 are anchored stably and permanently in the outer skin 6 via undercuts.
  • Another measure consists in creating two- or three-dimensional structures 20, such as recesses 20 or elevations 20, on the frame 1.
  • these structures 20 must be taken into account in or on the core 2 covered with fiber material 8 and on the other hand in the prefabricated outer skin 6.
  • the deep-drawing processes in which the desired three-dimensional structure 20 only has to be formed in the corresponding mold half, offer a simple possibility of also producing complicated three-dimensional structured surface layers. It is conceivable to use the cutouts 20 thus created by subsequently gluing, gluing, screwing on or chemical or thermal welding of inserts, fastening elements, decorative elements etc. as functional devices or simply leaving them as an aesthetic feature.
  • An advantage of the frame construction according to the invention is that, for example, a full carbon frame can also be produced with the same molds or molds.
  • the fiber layer 8 applied to the core 2 and the outer skin 6 surrounding this fiber layer 8 it is possible to use Prebreg (fiber material impregnated with reactive plastic) made of synthetic resin, Prebreg with thermoplastic or wet laminate.
  • the mold halves must be heatable here.
  • the invention is in no way related to the production of Two-wheel frame 1 limited, but also extends to other areas of application.
  • a method for producing a support structure 1, in particular a two-wheeled frame 1, which has at least one strut made of plastic, the strut having a foam core 2 provided with reinforcing elements 4, which is surrounded by an outer skin 6 ' and connected to it by means of a resin is.
  • the core In order to improve the stability of the support structure 1, it is possible to provide the core with a layer of fiber material 8 before the outer skin 6 is applied, or to use the separating edge 10 obtained during the pressing of the support structure as a functional device, with and without special reinforcing elements 24 ensures a high-strength structure.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung einer Tragstruktur, insbesondere eines Zweiradrahmens, der zumindest eine aus Kunststoff hergestellte Strebe aufweist, wobei die Strebe einen mit Verstärkungselementen (4) versehenen Schaumkern (2) hat, der von einer Außenhaut (8) umgeben und mittels eines Harzes mit dieser verbunden ist. Um die Stabilität der Tragstruktur zu verbessern, ist es dabei möglich, den Kern vor dem Aufbringen der Außenhaut mit einer Lage aus Fasermaterial zu versehen bzw. die beim Pressen der Tragstuktur erhaltene Trennkante als funktionelle Einrichtung zu verwenden, die mit und ohne zusätzliche Verstärkungselemente eine hochfeste Struktur gewährleistet.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung einer rohrförmigen Tragstruktur
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer rohrförmigen Tragstruktur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und Tragstrukturen, die insbesondere nach diesem Verfahren hergestellt sind.
Ein derartiges Verfahren wird insbesondere zur Herstellung von Zweiradrahmen verwendet. Dieses Verfahren ist jedoch auch bei anderen Technologiegebieten und Pro- dukten anwendbar, bei denen eine hochfeste Tragstruktur mit geringem Eigengewicht erwünscht ist.
Obwohl die Geschichte des Zweirads lang und erfolgreich ist, wurde in kaum einem anderen Industriezweig so wenig für die Sicherheit des Benutzers getan wie im Fahrradbau. Gegenwärtig gehen schätzungsweise immerhin rund zehn Prozent aller Fahrradunfälle auf technische Fehler zurück, wobei solche ohne Beteiligung anderer Verkehrsteilnehmer selten erfaßt werden. Vor allem die großen me- chanischen Belastungen der Fahrradbestandteile, wie beispielsweise Rahmen, Gabel, Lenker oder Sattelstütze, bzw. das häufige Auftreten dieser Belastungen können zu Rissen oder Ermüdungsbrüchen des Materials der Bestandteile führen.
Damit ein Fahrradbestandteil als betriebsfest gelten kann, muß seine Funktionalität auf eine Zeit ausgelegt sein, die seiner voraussichtlichen Benutzungsdauer, im Durchschnitt zehn Jahre, entspricht. Zur Veranschauli- chung der auf ein Zweirad einwirkenden Belastungen sei hier das folgende Rechenbeispiel gegeben. Unter der Annahme, daß der Besitzer eines Zweirades mit zehnjähriger Gebrauchsdauer jeden Tag zur Arbeit fährt (212 Tage pro Jahr je zweimal zehn Minuten) sowie pro Jahr 100 Einkaufsfahrten von jeweils ebenfalls zehn Minuten unternimmt, ergibt sich eine geforderte Gesamtnutzungsdauer von 52.400 Minuten. In Untersuchungen wurde festgestellt, daß während dieser Zeit an vielen Bauteilen rund 250.000 Belastungen im Bereich der Dauerfestigkeit, d.h. der Belastung, der ein Bestandteil beliebig oft ausgesetzt sein darf, und solche um die halbe Dauerfestigkeit mehr als einmillionmal autreten. Hierbei sind Extremsituationen, wie bespielsweise die Fahrt im Wiegetritt, durch Schlaglöcher oder bei einer Vollbremsung noch gar nicht erfaßt .
Um ein hochwertiges bzw. sicheres Fahrrad zu konstru- ieren, ist es wichtig, daß der zu fertigende Gegenstand genau geplant und entwickelt wird und daß hochwertige Materialien verwendet und diese nach modernsten technischen Gesichtspunkten zusammengefügt werden. Aus wirtschaftlichen Gründen ist die Berücksichtigung dieser Kriterien in ausreichendem Maß bei herkömmlichen preiswerten Zweirä- dern nicht möglich.
Ein Gebiet, in dem hochwertige Zweiräder benötigt werden, ist der Radrennsport. Um hier gute Resultate er- zielen zu können, ist es wichtig, daß die Sportgeräte unter den drei Aspekten Aerodynamik, Steifigkeit und Gewicht gefertigt werden, wobei diesen Aspekten je nach Anwendung unterschiedliche Bedeutung beigemessen wird. Der hierbei vorwiegend verwendete Rahmentyp ist der soge- nannte Monocoque-Rahmen, der nicht nur vollständig aus Kunststoff besteht, sondern auch aus einem Stück gefertigt ist. Gegenüber Metall- und Kunststoffrahmen aus Einzelkomponenten ist er steifer und dämpft somit die Antriebskraft weniger. Außerdem kann er durch den Einsatz von Faserverbundtechnologie im Gegensatz zur klassischen Metallverarbeitung aerodynamischer gestaltet werden. Ein derartiges Verfahren zur Herstellung eines hochwertigen Zweiradrahmens ist beispielsweise in der DE 43 08 370 C2 beschrieben. Hier wird zuerst ein massiver schmelzbarer Kern in einer Hilfsform mit der Gestalt der Innenoberfläche des gewünschten Formkörpers ausgebildet . Anschließend wird ein mit einem Mantel versehener Kernkörper durch vollständiges Umhüllen des Kerns mit einem elastischen gasdichten Mantelmaterial ausgebildet. Hier- aus wird dann durch Umwickeln des Kernkörpers mit einem Faserwerkstoff ein Formkörperrohling erstellt, der entweder vor oder nach dem Umwickeln mit reaktivem Kunststoff getränkt wird. Der Formkörperrohling wird in eine teilbare Form eingelegt und ein Druckmedium direkt in den zwischen der Oberfläche des massiven Kerns und der Innenfläche des Mantels befindlichen Spalt über die Mantelöffnung zugeführt wird, so daß der getränkte Faserwerkstoff an die Innenwand der Form gedrückt . Der Formkörperrohling wird dann durch Einwirken von Druck und Wärme ausgehärtet und anschließend der Kern aufgeschmolzen und aus dem nun fertigen Formkörper abgelassen.
Dieses Verfahren hat jedoch einige Nachteile. Es wurde unter dem Gesichtspunkt entwickelt, daß damit Fom- körper mit komplexer Gestalt und minimiertem Eigengewicht hergestellt werden können. Wie man anhand der obigen Ausführungen jedoch erkennen kann, ist es bezüglich des Verfahrens- und vorrichtungstechnischen Aufwands sehr intensiv, da zum einen mehrere Formwerkzeuge benötigt werden und zum anderen die Formgebung mittels des schmelzbaren Kerns viele Arbeitschritte erfordert. Dies führt unweigerlich zu hohen Taktzeiten. Ein weiterer Aspekt ist der hohe Energiebedarf bei der Herstellung, da zu der Wärme- aushärtung, noch das Schmelzen des Wachses beim Formen und Entformen dazugerechnet werden müssen. Derartige Verfahren sind sehr kostenintensiv und eher für die Herstellung kleinerer Serien, die nach Kundenwunsch gefertigt werden, als für den großtechnischen Einsatz geeignet.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Tragstruktur und Verfahren zur Herstellung' einer derartiger Tragstruktur zu schaffen, bei dem der Verfahrens- und vorrichtungstechnische Aufwand auf ein Minimum reduziert ist.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich der Tragstruktur, insbesondere des Zweiradrahmens, durch die Merkmale des Patentanspruchs 10 gelöst.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer rohrförmigen Tragstruktur, insbesondere eines Zwei- radrahmens, hat der Schaumkern mehrere vorteilhafte Eigenschaften. Zum einen dient er als Positionierungselement bei der Verklebung bzw. Verpressung und übernimmt zusätzlich, wie später noch erläutert wird, während des Schritts des Pressens die Funktion des Preßdruckerzeugers von Innen, was die aufwendige und komplizierte Verwendung eines schmelzbaren Kerns und eines gasdichten Mantels bzw. dessen Druckbeaufschlagung auf das Fasermaterial zur Formgebung überflüssig macht. Weiter dient der Schaumkern als Träger für die Verstärkungselemente, die sowohl auf als auch im Kern befestigt sein können. Dadurch können hochfeste, aber auch platzsparende Tragstrukturen hergestellt werden.
Durch die Verwendung einer Außenhaut, die im Tiefziehverfahren hergestellt wird, bietet sich zum einen der Vorteil einer freieren Gestaltung der geometrischen Form als beispielsweise bei der klassischen Metallverarbeitung und zum anderen erhält man Oberflächen, die nicht mehr nachbearbeitet werden müssen. Außerdem entfallen de- korative Arbeiten, wie beispielsweise das Lackieren, da vorzugsweise das gesamte Dekor schon auf bzw. unter der Außenhaut aufgebracht ist .
Das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren erlaubt es, schon während des Tiefziehens der Außenhaut, daß Befestigungselemente bzw. Einsätze darin über Hinterschnitte verankert werden. Dadurch wird eine Zerstörung der Tragstruktur beim nachträglichen Anbringen solcher Einsätze vermieden.
Desweiteren bietet das Vorfertigen der Außenhaut im Tiefziehverfahren die Möglichkeit, diese an im Kern vorgeformte Aussparungen anzupassen, so daß auf einfache Weise dreidimensionale Strukturen, wie z.B. Namen, Logos, Bilder, Prägungen und Mulden auf der Oberfläche der Tragstruktur ausgebildet werden können.
Belegt man den Kern vor dem Verbinden der Außenhaut mit dem mit Verstärkungselementen belegten Schaumkern mit einer Lage aus Fasermaterial, so wird dadurch eine Verbesserung der Festigkeit der Konstruktion der erfindungsgemäßen Tragstruktur mit nur geringer Gewichtszunahme erreicht .
Es ist weiter möglich, die Außenhaut des Zweiradrahmens, zumindest teilweise aus einer Schicht aus dämpfendem Material auszubilden. Diese Maßnahme bringt den Vorteil, daß die Rahmenstruktur beim Zusammenprallen mit einem massiven Körper geschützt ist . Eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ergibt sich daraus, daß in einem weiteren Verfahrensschritt die beim Pressen entstandene Trennkante entfernt wird. Dadurch wird zum einen eine Verringerung des Rahmengewichts bewirkt und zum anderen erhält man glatte bzw. runde Oberflächen, wodurch der ästhetische Aspekt berücksichtigt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die beim Pressen entstandene Trennkante in einem zusätzlichen Verfahrensschritt in eine vorbestimmte Form mit vorbestimmten Ausmaßen gebracht. Diese Trennkante bietet dabei mehrere Vorteile. Durch genaues Abstimmen der Anzahl der in der Trennkante verpreßten Verstärkungsfasern kann die Trennkante als hochstabiles lastragendes Element genutzt werden. Durch die Geometrie der Trennkante, die vorzugsweise im Übergang zum eigentlichen Rahmen abgerundet ist, werden Einzüge vermieden und auch technische Vorteile wie ein optimierter Kraftfluß erzielt. Desweite- ren können an der Trennkante Befestigungen, beispielsweise für Behälter, angebracht werden. Es ist auch möglich, Bauteile, wie beispielsweise Metallaufnahmen für Befestigungen, in der Trennkante zu integrieren.
Bedeckt man in einer Weiterbildung die Trennkante mit einer Polsterung, so erfährt der Radfahrer beim Aufprall auf den Rahmen, vor allem bei einem Sturz, einen optimalen Schutz. Desweiteren wird durch die Abdeckung der Trennkante, trotz Berücksichtigung des ästhetischen Aspekts, nicht auf die stabilisierenden Eigenschaften der Trennkante verzichtet.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Draufsicht auf einen Zwei- radrahmen gemäß einer Tragstruktur der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 einen Querschnitt entlang der in Figur 1 an- gedeuteten Achse X-X' eines Zweiradrahmens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 einen Querschnitt entlang der in Figur 1 angedeuteten Achse X-X' eines Zweiradrahmens gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 4 einen Querschnitt entlang der in Figur 1 angedeuteten Achse X-X' eines erfindungsgemäßen Zweiradrahmens mit einer Weiterbildung an der Trennkante;
Figur 5 einen Querschnitt entlang der in Figur 1 angedeuteten Achse X-X' eines Zweiradrahmens, bei dem Aussparungen vorgesehen sind bzw. Einsätze in der Außenhaut über Hinterschnitte verankert sind.
Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Tragstruktur 1 ist in der Figurenbeschreibung die Herstellung einer Tragstruktur gemäß der ersten Ausführungs- form beschrieben.
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, bei der die Tragstruktur als Zweiradrahmen 1 ausgebildet ist.
Dieser hat einen gekrümmten Zentralbereich (Mittelträger) , an dessen Endabschnitten der Lenkkopf mit einer Aufnahme für das Lenkkopfröhr 32 und eine Aufnahme 26 für das Tretlager ausgebildet sind. Etwa im Mittelbereich des Zentralkörpers ist ein frei auskragender Sattelstützträger mit einer Aufnahme 34 für das Sattelrohr ausgebildet. Zur Stabilisierung der Rahmenstruktur 1 ist eine umlaufende Trennkante 10 ausgebildet, die in dem Abschnitt zwischen Steuerkopfröhr 32 und Sattelrohr 34 mit einer Polsterung 12 abgedeckt ist. Desweiteren sind spezielle Befestigungs- bzw. Verstärkungselemente 24, eine' vordere Abdeckung 30 und ein mit einem Umriß versehenes Logo 20 am Zweiradrahmen 1 zu erkennen. Zur Erhöhung der Torsionssteifigkeit ist der Rahmen als geschlossenes Profil, beispielsweise mit ovalem Querschnitt, ausgebildet.
Die im folgenden gezeigten Figuren 3,4 und 5 sind Querschnitte, die entlang der Achse X-X' einer Rahmenstrebe genommen worden sind. Die Querschnitte der Zwei- radrahmen 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsformen weisen eine annähernd elliptische bzw. ovale Form auf, wobei die die Brennpunkte enthaltende Gerade die Symmetrieachse bzw. vertikale Achse V der Form darstellt und innerhalb der Rahmenebene liegt. Die Trennkante 10 ist ebenso entlang dieser vertikalen Achse V ausgerichtet. Bei ungefähr einem Viertel der gesamten Höhe der Form in vertikaler Richtung von oben her gesehen ist eine Stufe ausgebildet, bei welcher ein unterer Abschnitt mit größerem Krümmungsradius in einen oberen Abschnitt mit kleinerem Krümmungsradius übergeht. Die an bzw. in dem Schaumkern 2 angebrachten Verstärkungselemente 4 sind sowohl im oberen als auch unteren Abschnitt annähernd symmetrisch bezüglich der vertikalen Achse V angeordnet und überstrecken dabei die Trennkante 10.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt eines Zweiradrahmens 1, der gemäß der ersten Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Verfahrens hergestellt ist. Der nach dem folgenden beschriebenen Verfahren hergestellte Zweiradrahmen 1 hat einen Kern 2, der nicht notwendigerweise mit dem in Figur 2 dargestellten vergleichsweise einfach aufgebauten Querschnitt ausgebildet ist, sondern bei dem auch dreidimensionale Strukturen eingearbeitet sein können (vgl. Figur 5). Der Kern 2, der beispielsweise aus einem EPS- (schaumfähigen Polystyrol) , PU- (Polyuretan) Schaum oder ähnlichen Materialien be- ' steht, wird üblicherweise von Zulieferern in der ge- wünschten Ausgestaltung angeliefert und ist bereits mit Ausnehmungen 20 zur Aufnahme von weiteren Bauelemente (für Einsätze, Halterungen, usw.) versehen.
Bei der Ausbildung des Kerns 2 ist es möglich Ver- Stärkungselemente 4, die beispielsweise aus Metall, Spritzguß oder Carbon bestehen, direkt einzuschäumen oder nachträglich in den Kern 2 einzubringen. Des weiteren können die Verstärkungselemente 4 sowie Einsätze oder Halterungen nachträglich an der Kernaußenfläche 2 ange- bracht werden. Als Metall für die Verstärkungselemente kann beispielsweise Aluminium verwendet werden. Die Positionierung bzw. Befestigung erfolgt dabei durch spezielle Klebstoffe bzw. Klebebänder oder durch mechanische Verbindungen, wie beispielsweise Steck- oder Preßverbindun- gen in vorgefertigten oder geschäumten Platzhaltern bzw. Klammern oder dergleichen. Es ist auch eine Kombination mehrerer Varianten denkbar.
Der mit Verstärkungselementen 4 versehene Kern 2 ist nach einem speziell entwickelten und getesteten Belegungsplan mit einer Zwischenlage aus Fasermaterial 8, das beispielsweise aus Glas-, Aramit-, Polyamid-, Kohlefasern bzw. Carbonfasern etc. oder deren Mischmaterialien besteht, belegt. Es ist des weiteren denkbar, anstatt der einfachen Schicht aus Fasermaterial 8 eine sogenannte "Sandwich" -Struktur zu verwenden, bei der Hartschaum- platten zwischen zwei Lagen aus Fasermaterial eingebracht sind. Wichtig jedoch ist es, die Belegung danach auszurichten, ob eine beim Pressen entstehende Trennkante 10 als stabilisierendes Element am fertigen Zweiradrahmen 1 erhalten bleiben soll, oder ob diese bei der Nachbearbeitung abgetrennt wird. Damit nämlich die Trennkante 10 ihre hochfeste Struktur erhält, muß ein Teil der Belegung in ihr integriert sein. Der mit Fasermaterial 8 beigte Formling bzw. Kern 2 wird auch "Mumie" genannt.
Kommt es vor allem auf ein geringes Gewicht und weniger auf eine hochfeste Konstruktion der Tragstruktur 1 an, so kann der Schritt des Belegens des Kerns 2 mit einer Zwischenlage aus Fasermaterial 8 weggelassen werden.
Auf die derart erstellte Mumie bzw. den Kern 2 wird Kunstharz (Matrix) , das beispielsweise aus Epoxyd- oder PU-Harz besteht, in definierten Mengen aufgetragen. Ein Zusatz von Treibmittel im Kunstharz, vor allem bei Epoxyd-Harz, kann von Vorteil sein. Der Harzauftrag kann automatisch durch eine computergesteuerte Spritzanlage, durch eine Balkengießanlage oder manuell durch Verteilen der Harzmenge mittels Pinsel oder Streichrakel erfolgen.
Die mit dem frischen Harzauftrag versehene "nasse" Mumie bzw. der harzbeschichtete Kern 2 wird dann zur Preßanlage gebracht, die üblicherweise eine Preßform mit zwei beweglichen Formhälften hat. Vor dem Einlegen der Mumie bzw. des Kerns 2 in die Preßform wird in die Form- flächen der beiden Formhälften jeweils im Vakuumtiefzieh- verfahren eine Außenhaut 6 aus einer thermoplastischen Folie 6 bzw. einer Schicht 6 aus stoßdämpfendem Material eingebracht. Die thermoplastische Folie 6 besteht be- spielsweise aus ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) , ASA (Acrylkautschuk-Styrol-Acrylnitril) , PC (Polycarbonat) oder PMMA (Polymethylmedacrylat ) und die Schicht 6 aus dämpfendem Material beispielsweise aus EVA- (Ethylen- Vinylacetat-Copolymerisat) oder geschäumten PE- (Polyethylen) Platten.
Dabei wird jeweils eine Folienbahn mit Bezug zur unteren bzw. oberen Formhälfte ausgerichtet, erwärmt und es wird ein Vakuum angelegt, so daß die Folienbahnen voll- flächig an den Formflächen der jeweiligen Formhälften anliegen. Dieser Unterdruck wird aufrecht erhalten bis die "nasse" Mumie bzw. der Kern 2 in die Form eingelegt ist. Die thermoplastische Folie 6 bzw. die Schicht 6 aus dämpfendem Material bilden nach dem Pressen in der Form die Außenhaut 6 der Tragstruktur 1. Dieses Verfahren ist in der Fachliteratur als "Doppeltiefziehverfahren" bekannt.
Statt die Außenhaut 6 der Tragstruktur 1 bzw. des Zweiradrahmens 1 gleich in den beweglichen Formhälften der Preßform vorzufertigen, ist es auch möglich, die Oberflächenschicht 6 bzw. Außenhaut 6 in speziellen sepa- raten Tiefziehformen vorzuformen. Dabei ist es auch denkbar, die Außenhaut 6 statt im Tiefziehverfahren in anderen Verfahren, wie beispielsweise dem RTM (Resin-Tranfer- Molding) -Verfahren, separat zu fertigen. Die erstarrte Außenhaut 6, die bereits die relevanten Konturen auf- weist, wird bei dieser Variante in einem weiteren Arbeitsgang in die Produktionsform eingelegt. Durch dieses separate Vorformen der Außenhaut 6, ist es möglich kurze Taktzeiten zu erreichen.
Die "nasse" Mumie bzw. der Kern 2 wird in eine der
Formhälften der Produktionsform eingelegt, wobei die Lagefixierung mit Bezug zum vorgefertigten Außenhautelement 6 über Bauelemente erfolgt, die in einem anfänglichen Verfahrensschritt als Einlegeteile in die Formhälfte ein- gelegt worden sind. Anschließend wird die Preßform nach einem vorbestimmten Zeit- bzw. Druckverlauf geschlossen. Sind die Formhälften bis auf einen Abstand von ungefähr 1 bis 2 mm aufeinander zubewegt bzw. gepreßt worden, so erfolgt das vollständige Schließen erst nach einer bestimmten Zeitdauer, um den Austrieb des für das Verfahren notwendigen Harzüberschusses zu gewährleisten. Der Schaumkern 2 ist dabei so dimensioniert, daß er zusammen mit der Faserbelegung 8 in der Preßform ein lokales Übermaß hat, wodurch bewirkt wird, daß ein Preßdruck von Innen aufgebaut werden kann. Dieser Preßdruck verteilt das Harz auf der Oberfläche und preßt es durch die Faserlagen 8 hindurch, so daß diese alle ausreichend mit Kunstharz durchtränkt werden.
Eine besondere Beachtung verdient in diesem Zusammen- hang die beim Pressen entstehende Trennkante 10. In dem Bereich, in dem die beiden Außenhauthälften 6 aneinander- grenzen, kann auf Grund der Geometrie nur wenig Preßdruck erzeugt werden, da dieser vornehmlich in Preßrichtung wirkt, nicht aber senkrecht dazu. Aus diesem Grund wird in dem Fall, in dem es wünschenswert ist die Belegung mit Fasermaterial 8 großzügiger gestaltet, um zu gewährleisten, daß mit einem Teil der Belegung eine hochfeste Trennkante 10 beim Pressen ausgebildet wird. Der Preßkantenspalt, der unterschiedlich ausgeführt sein kann, ist dabei so dimensioniert, daß ein optimaler Harzgehalt erreicht wird. Ein besonderer Vorteil der Trennkante 10 liegt darin, daß zum einen spezielle Verstärkungselemente 24, vor allem zur Verstärkung im Zug-/Druckbereich, und zum anderen Bauteile 24, wie beispielsweise Metallaufnah- men für Befestigungen, in ihr integriert werden können.
Der Zweiradrahmen 1 wird schließlich bei dem für das Verfahren notwendigen Druck und der entsprechenden Temperatur je nach Anforderung ungefähr 30 min ausgehärtet. Es ist hierbei besonders wichtig, daß auf einen stabilisierten Aushärtungszustand geachtet wird, um einen nachträg- liehen Verzug des Rahmens 1 zu vermeiden. Zur Optimierung der Taktzeit ist es außerdem möglich, den Zweiradrahmen 1 in speziellen Halterungen nachträglich zu Tempern.
Unter Preßvorgang wird nicht nur die Druck- /Temperaturbeaufschlagung in einem Preßwerkzeug, sondern jedwede Druckerhöhung, beispielsweise durch chemische Reaktionen (vgl. RIM (Reaction-Injection-Moulding) - Verfahren) oder sonstige, verstanden.
Das nach dem Preßvorgang erhaltene Produkt zeichnet sich durch eine exzellente Oberflächenqualität aus, so daß die anschließende Nachbearbeitung (Finish) der Tragstruktur 1 im wesentlichen aus der Nachbearbeitung der Trennkante 10 besteht, um mögliche scharfe Ecken oder Kanten zu entfernen. Desweiteren müssen noch eventuell vorgesehene Öffnungen, wie beispielsweise für Tretlager 26 oder Steuersätze, aufgebohrt bzw. gefräst werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Trennkante 10 mit speziellen Werkzeugen, wie beispielsweise Fräsvorrichtungen, abgetrennt, um so eine ästhetische Gestalt mit dem zusätzlichen Effekt eines geringeren Gewichts zu erhalten.
Es liegt auf der Hand, daß durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise ein sehr hoher Automatisierungsgrad erzielbar ist, wodurch eine preisgünstige und damit auch in Hochlohnländern durchführbare Fertigung möglich ist .
Nachdem die eigentliche Tragstruktur 1 fertig bearbeitet ist, werden die für den Betrieb eines Zweirades notwendigen Teile, wie Führungen, Steuersätze, Tretlager, usw. am Rahmen 1 angebracht. Um eine Abdichtung des Kerns gegen Wasser beispielsweise in der Tretlageraufnähme 26 zu erreichen, kann hier ein Einsatz integriert sein oder mittels eines treibmittelhaltigen Kunstharzes eine Abdichtung erzeugt werden. Gegebenenfalls muß an der Tret- lageraufnahme 26 die relativ weiche thermoplastische Folie 6 bzw. Schicht 6 aus dämpfendem Material entfernt werden, um ein eventuell nachträglich auftretendes Spiel zu vermeiden. Am Steuersatz kann ein O-Ring aus Metall die notwendige Verstärkung erzielen.
Zur Verbesserung der optischen Wirkung kann im Steu- erkopfbereich eine vordere Abdeckung 30 (siehe Figur 1) , ein sogenanntes "Front-Cover" , angebracht werden, das beispielsweise aus Metall wie Aluminium, Spritzguß, Carbon, usw. besteht.
Eine Lackierung des Zweiradrahmens 1 erübrigt sich, da das komplette Dekor schon auf bzw. unter der Außenhaut 6 aufgedruckt ist . Im Bedarfsfall können noch Aufkleber zur zusätzlichen Dekorierung verwendet werden.
Figur 3 zeigt einen Querschnitt eines Zweiradrahmens 1, der gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist.
Bei dieser Ausführungsform wird die beim Pressen ent- standene Trennkante 10, die diesbezüglich in der Rahmenebene liegt, in einem weiteren Verfahrensschritt bei der Nachbearbeitung beispielsweise mittels Fräsvorichtungen in eine vorbestimmte Form mit vorbestimmten Ausmaßen gebracht. Um die Verletzungsgefahr beim ungewollten Kontakt mit der Trennkante 10 zu minimieren, wird diese abgerundet und kann in einer zur Rahmenebene V senkrecht liegenden horizontalen Ebene eine Abmessung bzw. Breite B von ungefähr 10 bis 30 mm haben. Wie oben schon erwähnt, hat die Trennkante 10 nicht nur den Vorteil, daß sie die Sta- bilität der Zweiradkonstruktion verbessert, sondern, daß sie auch zur Befestigung von Bauteilen dienen kann. Des- weiteren werden durch die Geometrie der Trennkante 10, die vorzugsweise im Übergang zum eigentlichen Rahmen abgerundet ist, Einzüge vermieden und auch technische Vorteile wie ein optimierter Kraftfluß erzielt.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt entlang der in Figur 1 angedeuteten Achse X-X' eines erfindungsgemäßen Zwei- radrahmens mit einer Weiterbildung an der Trennaknte;
Gemäß Figur 4 wird hier die Trennkante 10 mit einer elastischen Polsterung 12, die beispielsweise aus EVA- oder geschäumten PE- bzw. PU-Platten besteht, abgedeckt. Dadurch erhält der Radfahrer nicht nur Schutz beim unsanften Aufprall auf den Rahmen, vor allem bei einem Sturz, sondern es wird weiterhin der ästhetischen Aspekt berücksichtigt, indem die Trennkante 10 unter der Polsterung 12 verborgen wird.
Figur 5 zeigt einen Querschnitt entlang der in Figur 1 angedeuteten Achse X-X' eines Zweiradrahmens 1, der den in Figur 4 dargestellten Querschnitt aufweist. Bei dieser Ausführungsform sind Aussparungen 20 vorgesehen sind bzw. Einsätze 22 in der Außenhaut über Hinterschnitte verankert. Im folgenden sollen Möglichkeiten zur Aufnahme von Peripheriebauteilen, wie Einsätzen 22, Befestigungselementen 22 oder Aussparungen 20 veranschaulicht werden.
Eine Maßnahme besteht darin, Einsätze 22, wie beispielsweise Befestigungselemente, über Hinterschnitte dauerhaft in der Außenhaut 6 zu verankern. Dabei werden beim Schritt der Vorfertigung der Außenhaut 6 vor dem Tiefziehen die in der Außenhaut 6 zu verankernden Einsätze 22 mit Stiften etc. in der oberen Formhälfte fixiert. Beim anschließenden Tiefziehen der Oberfläche bzw. Außenhaut 6 bestehend aus der thermoplastischen Folie 6 bzw. der Schicht 6 aus dämpfendem Material werden durch die thermische Verformung der Außenhaut die in die Formhälfte eingelegten Einsätze 22 von dieser passend umgeben. Nach dem anschließenden Abkühlen der so ausgebildeten Außenhaut 6 sind die Einsätze 22 stabil und dauerhaft über Hinterschnitte in der Außenhaut 6 verankert .
Eine weitere Maßnahme besteht darin, zwei- bzw. dreidimensionale Strukturen 20, wie beispielsweise Aussparungen 20 oder Erhöhungen 20, am Rahmen 1 zu schaffen. Zum einen müssen diese Strukturen 20 dabei in bzw. auf dem mit Fasermaterial 8 belegten Kern 2 und zum anderen in der vorgefertigten Außenhaut 6 berücksichtigt sein. Gerade hier bieten die Tiefziehverfahren, bei denen die gewünschte dreidimensionale Struktur 20 nur in der entspre- chenden Formhälfte ausgebildet sein muß, eine einfache Möglichkeit, auch komplizierte dreidimensionale strukturierte Oberflächenschichten herzustellen. Es ist denkbar die so entstandenen Aussparungen 20 durch nachträgliches Ankleben, Einkleben, Anschrauben oder chemisches bzw. thermisches Anschweißen von Einsätzen, Befestigungselementen, Dekorelementen etc. als funktioneile Einrichtungen zu verwenden oder als ästhetisches Merkmal einfach stehen zu lassen.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Rahmenkonstruktion ist, daß mit den gleichen Formen bzw. Formwerkzeugen beispielsweise auch ein Voll-Carbon Rahmen gefertigt werden kann. Statt der auf dem Kern 2 aufgebrachten Faserlage 8 und der diese Faserlage 8 umgebenden Außenhaut 6 kann Prebreg (mit reaktivem Kunststoff getränktes Fasermaterial) aus Kunstharz, Prebreg mit Thermoplast oder Naßlaminat verwendet werden. Die Formwerkzeughälften müssen hier allerdings beheizbar sein.
Wie jedoch bereits Eingangs angedeutet worden ist, ist die Erfindung keineswegs auf die Herstellung von Zweiradrahmen 1 beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf andere Anwendungsgebiete .
Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung einer Tragstruktur 1, insbesondere eines Zweiradrahmens 1, der zumindest eine aus Kunststoff hergestellte Strebe aufweist, wobei die Strebe einen mit Verstärkungselementen 4 versehenen Schaumkern 2 hat, der von einer Außenhaut 6' umgeben und mittels eines Harzes mit dieser verbunden ist. Um die Stabilität der Tragstruktur 1 zu verbessern, ist es dabei möglich, den Kern vor dem Aufbringen der Außenhaut 6 mit einer Lage aus Fasermaterial 8 zu versehen bzw. die beim Pressen der Tragstruktur erhaltene Trennkante 10 als funktioneile Einrichtung zu verwenden, die mit und ohne spezielle Verstärkungselemente 24 eine hochfeste Struktur gewährleistet.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer rohrförmigen Tragstruktur (1) , insbesondere eines Zweiradrahmens (1) , mit den Schritten:
Ausbilden eines mit Verstärkungselementen (4) versehenen Schaumkerns (2)
Aufbringen einer Harzschicht auf den Kern (2)
Herstellen einer Außenhaut (6) und
- Verbinden der Außenhaut (6) mit dem belegten Schaumkern (2) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhaut (6) im Tiefziehverfahren vorgefertigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, daß der Schaumkern (2) vor dem Verbinden der Außenhaut (6) mit dem belegten Schaum- kern (2) mit einer Lage aus Fasermaterial (8) belegt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, daß die beim Pressen entstandene Trennkante (10) entfernt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, daß die beim Pressen entstandene Trennkante (10) in eine vorbestimmte Form mit vorbestimmten Ausmaßen gebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, daß die Trennkante (10) mit einer Polsterung (12) abgedeckt ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhaut (6) zumindest teilweise aus einer Schicht (6) aus dämpfendem Material besteht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, daß Ein- sätze (22) während des Tiefziehverfahrens der Außenhaut
(6) über Hinterschnitte in dieser dauerhaft verankert werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder dreidimensionale Strukturen
(20) auf der Tragstruktur (1) , wie Namen, Logos, Bilder, Prägungen und Mulden ausgebildet werden.
10. Zweiradrahmen (1) mit zumindest einer aus Kunstoff hergestellten Strebe, insbesondere hergestellt nach einem
Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strebe einen mit Verstärkungselementen (4) versehenen Schaumkern (2) hat, der von einer Außenhaut (6) umgeben und mittels eines Harzes mit dieser ver- bunden ist.
11. Zweiradrahmen (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhaut (6) aus einem Thermoplast hergestellt ist.
12. Zweiradrahmen (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schaumkern (2) und der Außenhaut (6) eine Lage aus Fasermaterial (8) ausgebildet ist .
13. Zweiradrahmen (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhaut (6) aus mehreren Teilen besteht, wobei an den aneinander angrenzenden Umfangsrändern der Teile eine Trennkante (10) aus- gebildet ist.
14. Zweiradrahmen (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkante (10) in der Rahmenebene (V) des Zweiradrahmens (1) liegt und in einer dazu senkrech- ten horizontalen Ebene eine Breite (B) von etwa 10 bis 30 mm aufweist.
15. Zweiradrahmen (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkante (10) von einer Polste- rung (12) umgeben wird.
16. Zweiradrahmen (1) nach einem der Ansprüche 13 bis
15, dadurch gekennzeichnet, daß spezielle Verstärkungselemente (24) im Zug-/Druckbereich angebracht sind.
17. Zweiradrahmen (1) nach einem der Ansprüche 10 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente (4,24) aus Metall wie Aluminium und/oder der Kern (2) aus einem PU- oder EPS-Schaum und/oder die Außenhaut (6) aus einer ABS-, ASA- , PC- oder PMMA-Folie und/oder die Polsterung (12) sowie die Schicht (6) aus dämpfendem Material aus EVA- oder geschäumtem PE-Material besteht.
18. Zweiradrahmen (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuerkopf eine vordere
Abdeckung (30) angebracht ist.
19. Zweiradrahmen (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Schutzabdeckung (30) aus Metall wie Aluminium, Spritzguß oder Carbon besteht.
20. Zweiradrahmen (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial (8) Kohle- fasern aufweist.
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