CH684997A5 - Dämpfung von Vibrationen in Skis. - Google Patents

Description

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CH 684 997 A5

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von gewissen Metallegierungen zur Dämpfung und Kontrolle von Vibrationen in Skis, ferner Skis, die solche Metallegierungen als Dämpfungselemente enthalten.

Um eine möglichst gute Laufruhe für die Skis und damit eine verbesserte Kontrolle über die Fahrt erzielen zu können, werden zur Dämpfung von Vibrationen in den Skis Materialien mit Energie-absor-bierenden Eigenschaften in diese eingebaut. Mit dem damit erreichten Dämpfungseffekt stellt sich ein verbesserter Kontakt der Skioberfläche mit dem Schnee her, die Skis gleiten ruhiger und etwaige Fahrfehler können leichter korrigiert werden. Unter anderem werden für diesen Zweck polymere Stoffe, wie Polyurethan, verwendet, die z.B. in Form von, z.T. bis in die Skispitze durchgehenden, vollflächigen Folien, üblicherweise zwischen dem Skikern und dem Belag, angebracht sind.

Wir haben nun gefunden, dass sich bestimmte metallische Legierungen zur Vibrationsdämpfung in den Skis besonders gut eignen und dank ihren übrigen Eigenschaften besondere Vorteile gegenüber den bisher in Skis verwendeten Dämpfungsmaterialien aufweisen.

Es handelt sich bei diesen metallischen Legierungen um sogenannte Formgedächtnislegierungen (auch Shape-Memory-Legierungen), die dadurch gekennzeichnet sind, dass sich eine unterhalb einer kritischen Temperatur vorgenommene bleibende Verformung bei der Erwärmung über diese kritische Temperatur spontan wieder in die ursprüngliche Gestalt zurückverwandelt. Da die damit verbundene temperaturabhängige Gestaltsänderung die normale thermische Ausdehnung um ein Vielfaches übertrifft, werden durch die Rückumwandlung erhebliche Kräfte entwickelt, die für viele technische Anwendungen nutzbar sind.

Es ist bekannt, dass dieser Formgedächtniseffekt an eine thermoelastische martensitische Umwandlung gebunden ist, an der eine austenitische Hochtemperaturphase und eine martensitische Tieftemperaturphase mit geordneten Gitterstrukturen beteiligt sind, wie es aus dem Bereich der Stahlhärtung bekannt ist, mit dem Unterschied, dass im Falle der Formgedächtnislegierungen der Effekt thermoela-stisch reversibel ist, weil dabei keine irreversiblen Versetzungsbewegungen im Spiele sind.

Es sind weitere charakteristische Eigenschaften dieser Formgedächtnislegierungen, dass die Umwandlung in eine martensitische Phase unterhalb einer (weiteren) kritischen Temperatur auch durch mechanische Triebkräfte bewirkt werden kann, was zu einem pseudoplastischen Spannungs-Dehnungs-verhalten führt, und dass sie ein ausgeprägtes Dämpfungsverhalten im Bereich der martensitischen Phase aufweisen, das verursacht wird durch die ausserordentlich hohe Zahl von inneren Grenzflächen, die durch die Zwillingsbildung und Stapelfehler beim Entstehen der martensitischen Phase in Formgedächtnislegierungen entstehen.

Bei hoher Temperatur, d.h. im austenitischen Zustand, sind die Dämpfungseigenschaften relativ gering; sie nehmen jedoch beim Abkühlen, d.h. beim Entstehen des thermisch bedingten Martensitzu-standes, stark zu und bleiben über einen relativ grossen Temperaturbereich unterhalb der Temperatur, bei der die Martensitbildung beim Abkühlen aus dem Hochtemperaturbereich einsetzt, erhalten.

Ausser durch die Temperatur wird das Dämpfungsvermögen von Formgedächtnislegierungen auch von der Amplitude der Wechselbelastung be-einflusst, wobei niedrigere Amplituden lediglich Versetzungen im Inneren von Martensitvarianten verursachen, während bei höheren Amplituden auch Grenzflächen zwischen solchen Varianten verschoben werden.

Keinen positiven Einfluss auf die Dämpfungseigenschaften hat hingegen das Anlegen einer Vorspannung, da dadurch die Anzahl der hochbeweglichen Grenzflächen in den Formgedächtnislegierungen vermindert wird. Die Frequenz der Schwingungen hat ebenfalls keinen nennenswerten Einfluss auf die Grösse der Dämpfung durch Formgedächtnislegierungen.

Bei diesen handelt es sich um Legierungen, die die obgenannten Eigenschaften aufweisen, insbesondere solche, die Nickel, Kobalt und/oder Kupfer, ferner auch Eisen enthalten, wobei solche Legierungen auch andere Metalle, z.B. Aluminium und/oder Titan, und/oder Edelmetall-, z.B. Gold- oder Platinzusätze, aufweisen können. Solche Legierungen sind z.B. Nickel-Titan-, Kupfer-Zink-Aluminium-, Kupfer-Aluminium-Nickel-, Eisen-Nickel-, Eisen-Mangan- oder Eisen-Nickel-Kobalt-Titan-Legierun-gen mit Formgedächtniseigenschaften.

Die als Dämpfungselemente verwendeten Formgedächtnislegierungen können analog wie die bisher verwendeten Dämpfungselemente, z.B. die Polyurethanfolien, in die Skis eingebaut werden, z.B. in Form von Folien, Netzen oder Drähten.

Die Metallegierungsfolien können als alleinige Dämpfungselemente oder zusammen mit anderen Dämpfungsmaterialien, wie z.B. den obgenannten Polyurethanfolien, verwendet werden. Dabei können kombinierte Dämpfungselemente, die auch Kombinationen von Formgedächtnislegierungen mit Dämpfungs-neutralen Stoffen, die z.B. als Stützmaterial für die Legierungen dienen können, umfassen können, vor dem Einbau in die Skis vorfabriziert und als kombinierte Dämpfungselemente eingebaut werden.

In Draht- oder Netzform verwendete Formgedächtnislegierungen werden üblicherweise in geeignete Stützmaterialien, wie Polymerstoffe, eingebettet, wobei diese gegebenenfalls selber Dämpfungseigenschaften aufweisen können, wie z.B. die obgenannten Polyurethane; auch in diesem Fall kann das Dämpfungselement als solches vorfabriziert und bei der Fertigung der Skis als Ganzes verwendet werden.

Der Einbau der Dämpfungselemente mit Formgedächtnislegierungen in die Skis geschieht nach an sich bekannten Verfahren, insbesondere mittels La-minierverfahren, wobei geeignete Kleb- und Bindemittel verwendet werden.

Die Erfindung betrifft ebenfalls Skis, die zur Dämpfung und Kontrolle von Vibrationen Formge-

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dächtriislegierungen, wie der oben beschriebenen Art, als Dämpfungselemente enthalten.

Claims (6)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Dämpfung und Kontrolle von Vibrationen in Skis, dadurch gekennzeichnet, dass man Formgedächtnislegierungen als Dämpfungsmaterialien verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgedächtnislegierungen Nikkei, Kobalt und/oder Kupfer, ferner auch Eisen enthalten.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgedächtnislegierungen Nickel-Titan-, Kupfer-Zink-Aluminium-, Kupfer-Aluminium-Nickel-, Eisen-Nickel-, Eisen-Mangan-oder Eisen-Nickel-Kobalt-Titan-Legierungen mit Formgedächtniseigenschaften sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgedächtnislegierungen in Form von Folien, Netzen oder Drähten vorliegen.

5. Skis enthaltend Formgedächtnislegierungen als Elemente zur Dämpfung und Kontrolle von Vibrationen.

6. Skis gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Formgedächtnislegierungen in Form von Folien, Netzen oder Drähten enthalten.

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