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Die Erfindung betrifft einen Ski, mit einer Einrichtung zum unsymmetrischen Mindern von Biegeschwingungen des Skis, welche aus mindestens einem zugfesten biegeelastischen Element besteht, welches zumindestens an einem seiner beiden Enden mit dem Skibrett über eine schubstarre Halterung verbunden ist und oberhalb, vorzugsweise im Abstand zur Skioberseite verläuft.
Es ist bekannt den Skikörper als Biegeträger auszubilden, der zum Zweck einer besseren Anpassung an das Gelände und an die auftretenden Belastungen eine über die Skilänge variable Verteilung der Biegesteifigkeit aufweist. Als Konstruktionssystem werden sogenannte Verbundkonstruktionen verwendet, bei denen verschiedene Funktionen durch unterschiedliche Bauteile erfüllt werden. Zur Erzielung einer entsprechenden Biegesteifigkeitsverteilung werden insbesondere in den druckseitigen und zugseitigen Randbereichen des Skikörpers Schichten aus Werkstoffen hoher Steifigkeit und Festigkeit angeordnet, nach denen dieser Konstruktionstyp den Namen "Sandwichkonstruktion" erhielt.
Werden diese Schichten als Stege auch über die Seitenwände der im wesentlichen rechteckigen Skiquerschnitte erstreckt, so spricht man von"Kastenkonstruktionen". Die als "Tragende Gurte bzw. Stege" bezeichneten Schichten hoher Steifigkeit und Festigkeit sind mit dem dazwischenliegenden, sie distanzierenden Stützkern an der gesamten Kontaktfläche kraftschlüssig verbunden, wobei als Fügeverfahren überwiegend die Verklebung angewendet wird.
Die im Querschnitt einer derartigen Konstruktion auftretenden Dehnungen sind bei einer Biegebelastung im wesentlichen proportional zum Abstand von der neutralen Zone des Querschnittes, sowie von der Schubsteifigkeit des Stützkerns und eventueller schubweicher Zwischenschichten.
Die früher ausschliesslich verwendeten Konstruktionen mit im wesentlichen homogenen Querschnitten, wie sie im traditionellen Holzski verkörpert sind, werden heute nur mehr in geringem Ausmass eingesetzt.
Die Variation der Biegesteifigkeit derartiger Konstruktionen über die Länge erfolgt zumeist durch Veränderung der Stützkernhöhe, die teilweise durch eine Veränderung der Gurtdicke unterstützt sein kann. Es sind auch Konstruktionen bekannt, bei denen durch verschiedene Massnahmen die Biegesteifigkeit unterschiedlich eingestellt werden kann.
In der AT-PS Nr. 272903 ist eine Skikonstruktion mit mindestens einem, sich im wesentlichen in deren Längsrichtung erstreckenden, die Biegesteifigkeit des Skikörpers verändernden, einstellbaren Versteifungselement geoffenbart, das stabförmig und mit in verschiedenen Querschnittsrichtungen unterschiedlicher Biegesteifigkeit ausgebildet und drehbar in bzw. auf dem Ski gelagert ist. Die Versteifungselemente liegen bei dieser Ausführungsform nahe an bzw. in der neutralen Zone, so dass der Verstellmechanismus nicht sehr effektiv ist, obwohl der Aufwand hoch ist.
In der AT-PS Nr. 304319 wird vorgeschlagen, temperaturabhängig eine Steifigkeitsänderung dadurch herbeizuführen, dass in in Skilängsrichtung verlaufenden Rohren enthaltenes Wasser bei Unterschreitung des Gefrierpunktes gefriert. Diese Ausführung gestattet lediglich eine sprunghafte Änderung bei der Gefriertemperatur und ist darüber hinaus infolge der unvermeidbaren Nähe zur neutralen Zone nicht sehr effektiv.
Ein wesentlicher Nachteil aller Konstruktionen, die als Biegeträger ausgebildet sind, ist die bezüglich der Nullage symmetrische Verformbarkeit. Dadurch können sie durch stossartige Belastungen zu Biegeschwingungen angeregt werden, die das Fahrverhalten nachteilig beeinflussen. Wie die Praxis zeigt, sind auf Grund der Bodenunebenheiten beim Skifahren immer relativ grosse Bereiche des Skis nicht in Kontakt mit dem Boden und daher frei schwingungsfähig. Aus diesem Grund wurde schon wiederholt vorgeschlagen, die bei als Biegeträger ausgebildeten Skikonstruktionen unvermeidlichen Schwingungen durch geeignete Dämpfungsmassnahmen abzuschwächen.
Die am 15. 1. 1972 bekanntgemachte österreichische Patentanmeldung A 11134/69 offenbart einen Ski, bei dem im Bereich der Oberseite eine Dämpfungsschicht angeordnet ist, die aus einer Folie aus Polymeren und einer diese abdeckenden Metallfolie gebildet ist. Derartige Dämpfungseinrichtungen zeigen zwar einen nachweisbaren Effekt, der sich aber in der Praxis als völlig unzureichend erwiesen hat.
Die CH-PS Nr. 558185 beschreibt einen schwingungsgedämpften Ski, der in seinem den Schwingungen ausgesetzten Teil oder in einem am Ski befestigten Körper mindestens eine mit fliessfähigem Material teilweise gefüllte Kammer enthält. In der Praxis erweist sich der derart erzielbare Effekt als unzureichend, so dass die vorgeschlagene Lösung keine wirtschaftliche Bedeutung erlangt hat.
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Die DE-OS 1428966 offenbart eine Skikonstruktion mit fest eingebauten oder auswechselbaren elastischen Elementen. Diese sind entweder als Zugelemente an der Unterseite des Skis oder als mechanische oder hydraulische Druckelemente oberhalb der neutralen Zone angeordnet. Da die elastischen Elemente in den Skikörper eingebaut sind, müssen sie zwangsläufig in der Nähe der neutralen Biegezone liegen und sind daher nur schlecht wirksam. Darüber hinaus sind die erforderlichen konstruktiven Massnahmen sehr aufwendig und verursachen bei ausreichender Festigkeit eine unzulässige Erhöhung des Skigewichtes.
Die AT-PS Nr. 327754 beschreibt eine Vorrichtung zum Dämpfen der auf einen Ski einwirkenden Stösse, mit einem auf dem Ski, vorzugsweise im Bereich der Bindung befestigten Dämpfungselement, das über ein Gestänge mit dem vorderen und/oder hinteren Skiende verbunden ist. Das Gestänge wird beim Auftreten von Biegeschwingungen im Dämpfungselement in Skilängsrichtung hin- und hergeschoben, wodurch die Grösse dieser Bewegung herabgesetzt wird. Eine unsymmetrische Schwingungsdämpfung ist hiebei weder beabsichtigt noch möglich.
Eine ähnliche Vorrichtung wird in der DE-OS 2227017 geoffenbart. Zum Unterschied zur AT-PS Nr. 327754 ist jedoch ein einseitig wirksames Dämpfungselement vorgesehen, welches nach oben gerichtete Bewegungen stärker bremst als Bewegungen nach unten, d. h. die durch Bodenunebenheiten bedingte Auslenkung des Skis nach oben wird erschwert, während das nachfolgende Zurückschwingen nach unten kaum verhindert wird.
Letztlich ist durch die FR-PS Nr. 2. 448. 360 eine Vorrichtung zur einstellbaren Verringerung der Vorspannhöhe bzw. zur Verlängerung der Kontaktlänge eines Skis bekanntgeworden. Zu diesem Zweck ist ein Seil vorgesehen, dessen Enden einerseits im Bereich der Bindung und anderseits im vorderen Bereich des Skis vor der Skischaufel gelenkig befestigt sind. Etwa in der Mitte des Seils ist ein Stützelement für das Seil im Ski befestigt, dessen Höhe durch eine Gewindeverbindung verstellbar ist. Ausserdem ist in der Gewindeverbindung ein mit einer Feder belasteter Stössel vorgesehen, der das Seil trägt. Wird die Höhe des Stützelements vergrössert, so streckt sich der Ski, wodurch die von Haus aus vorhandene Vorspannhöhe verringert bzw. die Kontaktlänge grösser wird.
Durch das Vorhandensein der Feder wird zwar eine Auslenkung des Skis nach unten erschwert, aber dennoch ermöglicht. Zusätzlich kann es durch die Feder zu unerwünschten Resonanzschwingungen kommen.
Die den vorbekannten Lösungen anhaftenden Nachteile werden bei einem Ski der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass das biegeelastische Element bandförmig ist und an seinen beiden Enden über eine schubstarre Halterung mit dem Skibrett verbunden ist und sich beim Durchbiegen des Skis elastisch verbiegt.
Die Erfindung wird an Hand von Fig. 1 bis 6 durch Beschreibung mehrerer Ausführungsformen erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein. Es sind jeweils Seitenansichten der erfindungsgemässen Skikonstruktion dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Skikonstruktion mit einem Skibrett --1--, das im Bereich des Skivorderteils die aufgebogene Skischaufel aufweist. Im Bereich der Schaufel und im vorderen Skiteil vor dem zur Montage der Skibindung vorgesehenen Bereich sind auf dem Skibrett-l-schubstarre Halterungen --3-- angebracht, die als Stützpunkt für ein biegeelastisches Element --2-- dienen,
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spielsweise aus Holz, verstärkten oder unverstärkten Kunststoffen, oder aber auch aus metallischen Werkstoffen. Ihre Form kann beliebig sein, insbesondere können die Ecken abgerundet oder zur Gewichtserleichterung Ausnehmungen angebracht werden. Die Befestigung am Skibrett - kann entweder durch Schrauben, Kleben oder andere Fügeverfahren erfolgen.
Ebenso können die Halterungen --3-- als integrierte Vorsprünge des Skibretts --1-- ausgebildet sein. Das biegeelastische Element --2-- ist bandförmig ausgeführt und kann beliebige Querschnittsform aufweisen. Es besteht aus beliebigen Werkstoffen, deren Elastizitätsmodul etwa in der gleichen Grössenordnung liegt wie der des Skibrett Besonders günstig ist es, wenn er mindestens 3000 N/mm2, vorzugsweise 20000 bis 70000 N/mm2, beträgt. Die Befestigung des biegeelastischen Elements --2-- auf den Halterungen --3-- kann durch Schrauben, Nieten, Kleben oder andere Befestigungsarten erfolgen.
Bei Einwirkung eines Biegemoments mit der Richtung des eingezeich-
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neten Moments M knickt das biegeelastische Element --2-- über die durch die Halterungen --3-begrenzte Länge 1 aus, wenn die Knicklast überschritten wird. Wirkt dagegen ein Biegemoment entsprechend der Richtung von M2'so wird das biegeelastische Element --2-- gedehnt, bis die Knicklast des Skibretts-l-überschritten wird. Bei Ausdehnung des biegeelastischen Elements - sowie bei seiner praktisch vernachlässigbaren Knicklast im Verhältnis zur Knicklast des
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symmetrische Verformungscharakteristik, die in unterschiedlichen Richtungen von der Nullage aus verschiedene Resonanzfrequenzen einer Biegeschwingung verursacht.
Da reale freie Schwingungen im wesentlichen symmetrisch zu einer Nullage erfolgen müssen, ist bei der erfindungsgemässen Konstruktion bei stossartiger Anregung ein Einschwingen praktisch nicht möglich. Dies verbessert entscheidend die Laufruhe des Skis, insbesondere bei unebenen, rippigen Spurenverhältnissen und bei hohen Geschwindigkeiten.
Je grösser der Abstand d ist, desto grösser wird der Steifigkeitsunterschied bezüglich von Beanspruchungen beiderseits der Nullage, da einerseits die Knickkräfte vergrössert werden und anderseits für eine bestimmte Krümmung des Skibretts --1-- grössere Zugdehnungen im biegeelastischen Element --2-- überwunden werden müssen.
Fig. 2 zeigt eine Konstruktion, bei der im vorderen Bereich eines Skibretts --1-- ein biegeelastisches Element --2-- angeordnet ist, wobei die Anlenkung nicht nur über zwei endseitige schubstarre Halterungen --3--, sondern auch noch über eine dazwischenliegende schubstarre Stütze --4-- erfolgt. Dadurch wird die freie Einspannlänge auf zwei Bereiche l1 und l2 aufgeteilt, in denen unterschiedliche Knicklasten auftreten. Dies ergibt eine selektive Versteifung bei einer Belastungsrichtung im Sinne M., die je nach dem Verhältnis von l1 und 12 variiert werden kann.
Wird die Stütze --4-- auf der Oberfläche des Skibretts --1-- verstellbar angebracht, so besteht die Möglichkeit, durch Verstellen der Stützenposition die Steifigkeitsverteilung der Konstruktion zu verändern. Dies erlaubt beispielsweise eine Anpassung der Skikonstruktion an verschiedene Anwendungsbedingungen. Weiter zeigt Fig. 2 die Anordnung eines zusätzlichen biegeelastischen Elements --2-- mit endseitigen Halterungen --3-- im hinteren Bereich des Skibretts --l--. Selbstverständlich kann auch im hinteren Bereich eine dazwischenliegende Stütze --4-- angeordnet werden.
Allgemein kann die Anordnung mit mehreren Stützen --4-- versehen sein, so dass sich eine Reihenschaltung von Bereichen ergibt, in denen das biegeelastische Element --2-- bei einer Beanspruchungsrichtung im Sinne von M, ausknicken kann. Werden diese Stützen --4-- zumindest teilweise verstellbar angeordnet, so erlaubt dies eine je nach Anzahl der Stützen differenzierte Feineinstellung der Steifigkeitsverteilung. Die in Fig. 2 fest eingespannt dargestellten biegeelastischen Elemente --2-- können selbstverständlich auch gelenkig gelagert sein.
Fig. 3 zeigt die Anordnung eines biegeelastischen Elements --2-- im vorderen Bereich eines Skibrett wobei die Anlenkung an den endseitigen schubstarren Halterungen --3-- gelenkig erfolgt, während das Element in der dazwischenliegenden Stütze --4-- fest eingespannt ist.
Ebenso kann das Element --2-- in den endseitigen Halterungen --3-- fest und in der mittigen Stütze --4-- gelenkig gelagert sein.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der das biegeelastische Element --2-- im vorderen Bereich eines Skibretts-l-mit zwei endseitigen Halterungen --3-- und einer mittigen Stütze --4-- gelenkig gelagert ist.
Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei der das biegeelastische Element --2-- nicht parallel zur Oberfläche des Skibretts-l-angebracht ist, sondern einen nach vorne zunehmenden Abstand d aufweist. Ebenso kann aber ohne Beeinträchtigung des Effekts der Abstand d am hinteren Ende des biegeelastischen Elements --2-- grösser sein als am vorderen.
Die Anordnungen nach den Fig. 3 bis 5 können selbstverständlich auch entweder nur oder zusätzlich im hinteren Bereich des Skibretts --1-- angeordnet sein.
Fig. 6 zeigt eine Anordnung, bei der die Anlenkung des biegeelastischen Elements --2-am vorderen Ende nicht über eine eigene Halterung --3--, sondern direkt am aufgebogenen Teil
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der Skischaufel erfolgt. Durch Wahl verschiedener Anlenkungspunkte können verschiedene Abstände d eingestellt werden.
Einen besonders günstigen Effekt zeigt die erfindungsgemässe Konstruktion beim Sprungski, der üblicherweise beim Absprung von der Schanze auf Grund der Massenkräfte an den Enden nach unten weggebogen wird, was in der anschliessenden Flugphase zu einem störenden Flattern der Ski führt. Die grosse Versteifung in dieser Beanspruchungsrichtung, die der Richtung von M2 in Fig. l entspricht, verhindert dieses Durchbiegen weitestgehend, während die zur Ruhelage unsymmetrische Biegecharakteristik das Flattern in der Luft unterbindet. Bei konventionellen Konstruktionen in Form eines Skibretts wäre eine ausreichende Versteifung nicht möglich, da dies die Anpassungsfähigkeit des Skis an die Spur in der andern Beanspruchungsrichtung beeinträchtigen würde.
Die biegeelastischen Elemente --2-- werden vorteilhaft aus verstärkten oder unverstärkten Kunststoffen, sowie aus metallischen Werkstoffen, beispielsweise Stahl oder Aluminium gefertigt, und weisen die Form von flachen Bändern auf. Durch geeignete Massnahmen, beispielsweise durch eine geringfügig exzentrische Anlenkung, kann man bewirken, dass die Ausknickung stets in Richtung zur Oberfläche des Skibretts --1-- hin erfolgt. Dadurch stützt sich das biegeelastische Element --2-- nach einem bestimmten Ausmass der Verformung, das vom Abstand d und der Länge 1 abhängt, am Skibrett ab, was in der Folge eine progressive Zunahme der Steifigkeit bei weiterer Verformung verursacht. Bei geeigneter Abstimmung der Anordnung kann dies zu einer definierten Verformungsbegrenzung genutzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ski, mit einer Einrichtung zum unsymmetrischen Mindern von Biegeschwingungen des Skis, welche aus mindestens einem zugfesten biegeelastischen Element besteht, welches zumindestens an einem seiner beiden Enden mit dem Skibrett über eine schubstarre Halterung verbunden ist und oberhalb, vorzugsweise im Abstand zur Skioberseite verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass das biegeelastische Element (2) bandförmig ist und an seinen beiden Enden über eine schubstarre Halterung (3) mit dem Skibrett verbunden ist und sich beim Durchbiegen des Skis elastisch verbiegt.