DD244254A3

DD244254A3 - Laufflaechenausbildung fuer ski

Info

Publication number: DD244254A3
Application number: DD84265569A
Authority: DD
Inventors: Matthias Gratz; Gerald Stadler; Hans-Dieter Schmalz; Lothar Hildenbrandt
Original assignee: Sportgeraete Veb K
Priority date: 1984-07-24
Filing date: 1984-07-24
Publication date: 1987-04-01
Also published as: JPS6192682A; DK286485D0; NO159638B; EP0169380B1; ATE48765T1; US4705290A; NO852925L; SU1584973A1; FI83040B; BG48348A1; PL145625B1; FI83040C; YU120285A; NO159638C; JPH0338866B2; FI852724L; DE3574826D1; EP0169380A1; FI852724A0; DK286485A

Abstract

Ziel der Erfindung ist es, optimale Gleit- und Steigeigenschaften mittels einer neuartigen Profilierung zu vereinen. Daher ist es Aufgabe der Erfindung, durch die zweckentsprechende Ausgestaltung der Profilierung sowohl den speziellen Erfordernissen unterschiedlicher Schneearten wie auch den speziellen Belastungen des Ski waehrend der Abstoss- und Gleitphasen sowie den unmittelbar damit verbundenen Prozessen der Haft- und Gleitreibung und deren Uebergangsphase vollstaendig gerecht zu werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass eine ausschliesslich aus geraden, senkrecht und parallel zur Laufrichtung angeordneten Kanten bestehende Profilierung in der Ebene der Schneeberuehrungsflaeche so angeordnet ist, dass die jeweils hintereinander liegenden Paare der Steigkantenreihen auf einem Gleitbogen liegen. Dabei kann die reihen- und zeilenweise Beabstandung statistisch und/oder harmonisch erfolgen.

Description

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Laufflächenprofilierungen zur Verbesserung der Steigwirkung von Ski sind seit langem bekannt. Die verschiedensten Grundformen der Profilierung sind in einer mehr oder weniger systematischen Anordnung miteinander verkettet. Mit den unterschiedlichsten Profilformen wird versucht, einen Kompromiß zwischen guten Steig- und guten Gleiteigenschaften zu finden. .

So beschreibt AT-PS 364726 eine Ausfühfungsform, die durch eine schräg zur Schneeoberfläche in Quer- bzw. Längsrichtung des Ski in konstantem Abstand angeordnete ebene Rechteckfläche gekennzeichnet ist. Zugunsten guter Steigeigenschaften wird bei dieser Ausführungsform auf Grund der Gestaltung und Anordnung der Gleitflächen, auf gute Gleiteigenschaften verzichtet.

Eine andere Möglichkeit, die Steigwirkung durch eine spezielle Ausführungsform der Profilierung zu erhöhen, wird in EP 0015447 und DE-GM 8004825 beschrieben.

Hierbei handelt es sich um Ausführungsformen, bei denen die Höhe der Profilierung im Trittbereich größer gegenüber der in den übrigen Bereichen ist.

Bei einer solchen Ausführungsform muß festgestellt werden, daß das Steigvermögen nicht wesentlich von der Stufenhöhe beeinflußt werden kann. Hauptsächlich hängt es von der Krafteinwirkung auf die Schneeoberfläche ab, bei der die obere Schneeschicht abschert, wobei die Abscherfestigkeit des Schnees selbst von der jeweils vorhandenen Schneeart abhängig ist.

Im DE-OS 2755395 wird eine spezielle Ausgestaltung der Gleitfläche als „Schuppe" beschrieben, um gute Gleiteigenschaften zu erzielen. Jedoch führt die bogenförmige Grundform der Schuppe in Längsrichtung des Ski in der Steigphase zum Auftreten von

kraftkomponenten schräg zur Laufrichtung, die ein frühzeitiges Abscheren der oberen Schneeschichten erzwingen und somit die Steigwirkung des Profils wesentlich beeinträchtigen.

Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Ausführungsformen von Steighilfen wird bei DE-OS 2627887 und DE-OS 2852513 ein anderer Weg beschritten. Diese Anmeldungen beschreiben die Anordnung von Steighilfen nur auf der Innenseite des Ski. Die Außenseiten sind gut gleitend ausgebildet. Eine so gestaltete Steigzone ist in ihrer Steigwirkung nicht ausreichend, so daß sich das Auftragen von Steigwachs auf dem glatten Belag im Mittenbereich erforderlich macht.

Mit anderen Ausführungsformen, wie sie in AT-PS 182997 und DE-AS 2265524 beschrieben sind, wird versucht, durch ungleichmäßige auf die Skilauffläche verteilt angeordnete Profilierungen die Gleitgeschwindigkeit wesentlich zu erhöhen.

Bei der AT-PS 182997 sind diese Profilierungen parallele Rillen zu den Skilängskanten. Auf Grund dieser Ausführungsform entstehen jedoch beim Gleiten Pfeiftöne, die von vielen Sportlern als belästigend empfunden werden.

In der DE-AS 2265524 stellt man sich in diesem Zusammenhang die Aufgabe, das „Pfeifen" zu unterdrücken.

Hierbei wird versucht, diese Aufgabe durch eine in Längsrichtung ungleichmäßige, wiederholt gruppenweise Anordnung der Reihen zu lösen, wobei die Reihen entsprechend dem Stand der Technik systematisch gegeneinander versetzt sind.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist bezeichnend, daß alle senkrecht zur Laufrichtung liegenden Schneeangriffslinien in der Gleitebene des Belages liegen.

Kennzeichnend ist bei diesem so ausgebildeten Steigprofil, daß bei vorgegebener Flächenrückverteilung über die Skilaufsohlen auf jede Schneeangriffskante in Abhängigkeit von ihrer Kantenlänge eine Eindringkraft wirkt. Diese Eindringkraft muß mindestens so groß sein, daß sie die Kante in die Schneeoberfläche ganz o. teilweise einsinken läßt, wobei die Einsinktiefe von der jeweiligen Schneeart abhängig ist. Je härter der Schnee, um so geringer ist die Eindringtiefe. Damit sinken auch die von der Schneeoberfläche aufzunehmenden Scherkräfte.

Je weicher der Schnee, um so tiefer dringen die Vorsprünge in die Schneeoberfläche ein. Weicher Schnee überträgt wesentlich geringere Scherkräfte. Daher sind erhöhte Einsinktiefen bei extrem verlängerter Einsinkkantenlängen wünschenswert, bei gleichzeitiger Verdichtung des Schnees im Bereich der Einsinkkanten.

Die in der DE-AS 2265524 offenbarte Profilierung berücksichtigt diese Gesetzmäßigkeit in keiner Weise, da auf alle Kanten bei jeder Schneeart die bei vorgegebener Flächendruckverteilung von der jeweiligen Kantenlänge abhängige gleiche Eindringkraft wirkt. Diese in der DE-AS 2265524 beschriebene, rein auf Unterdrückung des Pfeifens ausgerichtete Profilierung hat sowohl auf weichem, wie auch bei hartem Schnee die gleiche wirksame Kantenlänge, die von der vorhandenen Schneeart abhängt.

Wesentlich ungünstiger ist die in der AS-PS 348386 beschriebene Profilierung ausgebildet. Da alle Begrenzungslinien der Felder in der Gleitebene des Belages liegen, befinden sich zwangsläufig alle Steigkanten auf gleicher Höhe. Die in dieser Patentschrift senkrecht zur Laufrichtung beschriebenen Kanten besitzen unterschiedliche Höhe, wodurch auf der Lauffläche Vertiefungen mit unterschiedlicher Tiefe vorhanden sind. Bei hartem Schnee, der sehr hohe Scherkräfte übertragen kann, treten alle Kanten geringfügig in Eingriff, wodurch auf Grund der zu geringen Eindringtiefe nur geringe Scherkräfte übertragen werden können. Bei sehr weichem Schnee hingegen kommt ein anderer Nachteil dieser Profilform zum Tragen. Zunächst sinken alle Kanten bis auf die Tiefe der niedrigsten Vertiefung ein.

Ein weiteres Einsinken erfordert nun einen wesentlich höheren Flächendruck, da der Flächendruck voll von den Flächen der niedrigen Vertiefungen aufgenommen wird und so ein weiteres Einsinken erschwert. Nachteilig bei allen bisher bekannten Ausführungsformen ist daher, daß auf alle Kanten die Profilierung bei jeder Schneeart die bei vorgegebener Flächendruckverteilung von der jeweiligen Kantenlänge abhängige gleiche Eindringkraft wirkt. Darüber hinaus verändern sich bei allen bekannten Profilformen die Schneeabdruckflächen der Profilierung bei weicher werdendem Schnee kaum bzw. nur geringfügig.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein neuartiges Laufflächenprofil zu entwickeln, welches hervorragende Gleit- und Steigeigenschaften gewährleistet, die sich dadurch auszeichnen, daß bei hartem und weichem Schnee unterschiedliche senkrecht zur Gleitebene liegende Schneeabdruckflächen die volle Kraftübertragung in den Schnee garantieren, wobei auf Grund einer gleichzeitigen speziellen Verdichtung der Schneeoberfläche eine erhöhte Belastbarkeit der auf Schneekraft beanspruchten unter dem Ski liegenden Schneeschicht gewährleistet ist und gleichzeitig mittels einer speziellen Anordnung der Profilierungselemente in Verbindung mit deren Dimensionierung höchste Gleiteigenschaften erzielt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technischen Mangel der bekannten Laufflächenprofilierungen werden insbesondere dadurch verursacht, daß die entwickelten Profilformen ungenügend die speziellen Erfordernisse der unterschiedlichen Schneearten, deren unterschiedliche Belastbarkeit in der Abstoßphase sowie den Prozeß des Skilaufens in den Übergangsphasen Haften/Gleiten/Haften

berücksichtigen. '

Aufgabe der Erfindung ist es daher, durch eine spezielle Ausgestaltung der Profilierung den Erfordernissen bei unterschiedlichen Schneearten sowie deren unterschiedliche Abscherfestigkeit Rechnung zu tragen und eine kontinuierlich veränderliche Mindesteinsinktiefe bei überproportionaler Vergrößerung der Schneeabdruckfläche zu gewährleisten sowie den speziellen Prozessen der Haft- und Gleitreibung mit deren Übergangsphasen vollständig gerecht zu werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im mittleren Längsbereich des Ski eine Profilierung angeordnet ist, die ausschließlich aus geraden, senkrecht und parallel zur Laufrichtung angeordneten Kanten besteht, die so angeordnet sind, daß zwei nahezu gleichhohe Steigkanten auf einem Gleitbogen in unterschiedlichen Höhen hintereinander angeordnet sind.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß bei hartem Schnee wenig Kanten, mit hoher Einpreßkraft auf eine Mindesteindringtiefe, ab der die Scherkräfte der Schneeoberfläche konstant bleiben, eingedrückt werden.

Bei weicher werdendem Schnee sinkt die Profilierung kontinuierlich tiefer ein, wobei gleichzeitig mehr Kanten zum Schneeangriff kommen und sich so die senkrecht zu den Kanten liegende Schneeabdruckfläche überproportional vergrößert.

Darüber hinaus ist das so gebildete Steighilfenprofil reihenweise gegeneinander versetzt und/oder ungleichmäßig ein- o.

zweidimensional verteilt in der Ebene der Schneeberührungsflächen angeordnet.

Diese Verteilung der Steigkanten über die Lauffläche führt zu einer ungleichmäßigen Verdichtung des Schnees unterhalb des Skis. Diese ungleichmäßige Verdichtung erzwingt Zonen erhöhter Schneedichte und damit überproportionaler Scherbelastbarkeit. Diesem Verteilungsgrundprinzip wird vorzugsweise die Verringerung der Steigkantenlängen und-abstände im Abstoßbereich überlagert. Diese Verringerung der Steigkantenlängen und-abstände im Abstoßbereich (Fig. 1) führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Steigwirkung, da der spezifische Druck auf ein Steighilfenelement somit wesentlich gesteigert wird und sich damit die Steigwirkung bei Hartschnee bzw. verharschte Schnee erhöht, aber parallel dazu in der Gleitphase stets gewährleistet ist, daß sich der Abstoßbereich auf Grund der Skispannung aushebt und ein bestmögliches Gleiten auf den langen Bögen in den Zonen außerhalb des Abstoßbereiches gewährleistet bleibt.

Die Überlagerung der beschriebenen Wirkungen der erfindungsgemäßen Merkmale bringt eine optimal gestaltete Laufflächenprofilierung hervor, wobei das Ziel und die Aufgabe der Erfindung bei allen bisher beschriebenen Verteilungsgrundformen der Steigkanten über den Profilierungsbereich erreicht wird. Dabei können sich die Abstände zwischen den Steigkanten reihen- und zeilenweise ein- oder zweidimensional nach statistischen, linearen, quadratischen und sonstigen Funktionen ändern, wobei diesen Grundfunktionen wiederum andere Funktionen beispielsweise Sinusfunktionen oder gleichartige überlagert sein können. Natürlich ist, wie schon mehrfach erwähnt, bei der Auswahl der Funktionen nach den bereits erläuterten Grundprinzipien zu verfahren.

Bei einer zweidimensional statistischen Verteilung der Steigkanten über die Lauffläche ist der mittlere Kantenabstand -s-_n und/oder-^ (Fig. 2) im Abstoßbereich A am kleinsten und vergrößert sich dann in Richtung Skispitze bzw. Skiende, wobei in den Endbereichen des Profilierungsbereiches die Maximalwerte der mittleren Kantenabstände erreicht werden.

Weiterhin ist auch eine Kombination der statistischen Beabstandung in Längsrichtung des Ski und eine harmonische Kantenbeabstandung in Querrichtung möglich, sowie ein Vertauschen der Statistik mit der Harmonizität zwischen Längs- und Querrichtung und eine Kombination der harmonischen mit der statistischen Beabstandung (z. B. alternierend, aber nicht notwendigerweise) gleichermaßen wirksam.

Darüber hinaus ist selbstverständlich auch bei einer statistischen oder harmonischen Anordnung der Steigkantenreihen eine solche Anordnung der Steigkanten in den Reihen denkbar, bei der die Steigkanten selbst konstante mittlere Breite b_n aufweisen oder sich b_n reihenweise ändert und dabei die Steigkanten reihenweise ein-oder mehrfach gegeneinander versetzt sind (Fig. 5).

Auf Grund dieser erfindungsgemäßen Verteilung von ausschließlich geraden, senkrecht und parallel zur Laufrichtung angeordneten Steigkanten, wobei jeweils zwei nahezu gleichhohe Steigkanten auf einem Gleitbogen hintereinander angeordnet sind, wird über den Profilierungsbereich des Skis eine spezielle Verdichtung der Schneeoberfläche unterhalb der Skilaufsohle erreicht, die eine erhöhte Belastbarkeit der oberen Schneeschichten auf Scherbeanspruchung gewährleistet, wodurch in Verbindung mit der optimalen Einsinktiefe der Profilierung in die Schneeoberfläche höchste Steigeigenschaften erreicht werden können.

Darüber hinaus werden auf Grund der speziellen Bogenformen in den Reihen in Verbindung mit der o. g. reihenweisen Veränderung des Bogenradiuses Gleiteigenschaften erzielt, die denen von glatten Belägen gleichwertig sind.

Nachstehend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit sieben Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigen

Figur 1:'Ski mit Funktionszonen

Figur 2: Skizze der neu entwickelten Profilierung mit statistischer Verteilung

Figur 3: Schnittdarstellung mit Seitenansicht der Profilierung

Figur 4: Ausschnitt aus dem Profilierungsbereich S

Figur 5: Skizze der neuentwickelten Profilierung mit harmonischer Verteilung Figur 6-7: Varianten der statistischen Verteilung von ^an über die Pröfilierungsfläche

Ausführungsbeispiele

1. Ausführungsbeispiel

Wie in Figur 1-4 festgestellt, ist im mittleren Bereich S der Lauffläche eine stufenförmige Profilierung vorgesehen, an der sich in Richtung Skispitze und Skiende ein glatter Laufsohlenbelag anschließt.

Die stufenförmige Profilierung weist eine nach hinten bis zur Kante K1 bogenförmig ansteigende Oberfläche (Gleitbogen) auf, die entsprechend Figur 3 so gekrümmt ist, daß eine große Oberfläche der einzelnen Profilierungselemente mit der Schneeoberfläche in Berührung kommt und so in der Gleitphase des Ski der Gleitwiderstand gering gehalten wird, weil der Ski nur unwesentlich in die Schneeoberfläche einsinkt.

Systematische Untersuchungen aller denkbar möglichen Profilformen haben gezeigt, daß die Ausbildung gerader Steigkanten K1 und K2 senkrecht zur Laufrichtung 1 zum besten Steigvermögen führen. Das Steigvermögen der Ski wird unter anderem durch die Gesamtlänge der in die Schneeoberfläche einsinkenden Kanten bestimmt.

Die Kanten K3 parallel zur Laufrichtung sichern die seitliche Führung in der Steigphase. (Fig. 2) Die in Figur 4 dargestellte erfindungsgemäße Anordnung von geraden Kanten K1, K2 und K3 senkrecht und parallel zur Laufrichtung 1 Wirkt, daß keine Kraftkomponenten beim Abstoß schräg zur Laufrichtung erzeugt werden. Damit ist gesichert, daß das Kraftaufnahmevermögen in Abstoßrichtung maximal ausgenutzt wird. Unter Kraftaufnahmevermögen der Schneeoberfiäche soll diejenige Scherkraft verstanden werden, mit der die Schneeoberfläche unterhalb der Ski belastet werden kann ohne daß diese Schneeschicht in sich durch Scherbeanspruchung bricht.

Ist die vom Läufer beim Abstoß über den Profilierungsbereich S aufgebrachte Kraft größer als das Kraftaufnahmevermögen des Schnees, so wird die obere Schneeschicht abgeschert und der Ski rutscht beim Abstoß zurück.

Die erfindungsgemäße Anordnung der geraden, ausschließlich senkrecht und parallel zur Laufrichtung 1 angeordneten Kanten ist dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Profilierungsreihen senkrecht zur Laufrichtung 1 gerade Kanten K1 und K2 mit jeweils unterschiedlicher Kantenhöhe angeordnet sind. Dabei ist die Kante K2 in Richtung Skiende gegenüber der Kante K1 geringfügig zurückgesetzt. Auf Grund der Krümmung der Oberfläche der einzelnen Profilierungselemente (Gleitbogen) wird erreicht, daß die Kantenhöhe H 2 der Kante K2 niedriger liegt als die Kantenhöhe H1 der Kante K1 (siehe Figur 3).

Durch diese Anordnung wird gewährleistet, daß bei hartem Schnee wenig Kanten, mit hoher Einpreßkraft auf eine Mindesteindringtiefe, ab der die Scherkräfte der Schneeoberfläche konstant bleiben, eingedrückt werden.

Bei weicher werdendem Schnee vergrößert sich diese Einsinktiefe kontinuierlich, wobei sich auf Grund der zusätzlich in Eingriff kommenden Kanten K2 die Schneeabdruckfläche überproportional vergrößert.

Zur gezielten weiteren Verbesserung der Steigeigenschaften sind die mittleren Abstände ä_n in Abhängigkeit von deren Lage im Profilierungsbereich S (Fig. 6 und 7) zu variieren. Durch eine gezielte Verringerung der mittleren Abstände ä_n und B_n wird der spezifische Druck pro Steighilfenelement wesentlich gesteigert.

Eine andere Verbesserungsmöglichkeit der Steigwirkung besteht im Ausnutzen der praktischen Erfahrung, daß beim Abstoßen bzw. Steigen der Skiinnenbereich mehr belastet wird als der Außenbereich. Deshalb besteht eine weitere Möglichkeit die Steigwirkung zu erhöhen darin, b_n in Richtung Skiinnenseite d des Skis systematisch zu verringern.

Auf Grund dieser statistischen Verteilung der Steigkante der den in Fig. 6 und 7 dargestellten mittleren Beabstandung überlagert ist, wird ein vorzeitigtes Aufreißen der Scherflächen durch symmetrische Belastungsformen vermieden.

Darüber hinaus bewirkt diese Anordnung in der Abstoßphase eine ungleichmäßige Verdichtung des Schnees unterhalb des Skis.

Diese ungleichmäßige Verdichtung erzwingt Zonen erhöhter Schneedichte und damit überproportionaler Scherbelastbarkeit.

Damit ist eine gegenüber allen anderen bekannten Profilformen und Kantenanordnungen erhöhte Steigwirkung des Ski verbunden, und gleichzeitig beim Gleitprozeß überraschenderweise ein außerordentlich niedriger Gleitwiderstand feststellbar.

Gleichermaßen vorteilhafte Gleit- und Steigwirkungen werden bei harmonischen Verteilung der erfindungsgemäßen Steigkantenreihen zusammen mit einer harmonischen Beabstandung der Profilelemente erzielt.

2. Ausführungsbeispiel

Nachfolgend soll die Variante der erfindungsgemäßen Laufsohlenprofilierung beschrieben werden, die die einfachste Ausführungsform darstellt, bei der jedoch bereits alle erfindungsgemäßen Vorzüge zum Tragen kommen. In Figur 5 ist diese Profilierungsvariante dargestellt.

Dabei ist die Beabstandung ä_n in Längsrichtung harmonisch und folgt einer quadratischen Abstandsfunktion.

Der Scheitelpunkt der Abstandsfunktion mit dem niedrigsten Wert von ä_njm Trittbereich A des Ski (Fig. 1).

In diesem Beispiel ist die Krümmung der Gleitbogen in den Endbereichen der Profilierung C, C- bis zu ca. 30mal so groß wie diese im Bereich des Scheitelpunktes der Abstandsfunktion.

Die mittlere Breite b_n der vorderen Steigkante K1 ist über den gesamten Profilierungsbereich S konstant und die Steigkantenreihen sind gegeneinander periodisch in der Weise versetzt, daß jeweils die Kanten K1 der vorderen Reihe mittig zu den Kanten K2 der nachfolgenden Reihe angeordnet sind.

Bereits mit dieser einfachsten Ausführungsform konnten im Test gute Gleit- und Steigeigenschaften nachgewiesen werden.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Lauffläche für Langlaufski mit im mittleren Längsbereich des Ski angeordneter Profilierung, die ausschließlich aus geraden, senkrecht und parallel zur Laufrichtung angeordneten Kanten besteht, gekennzeichnet dadurch, daß zwei nahezu gleich hohe Steigkanten auf einem Gleitbogen hintereinander in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind.

Hierzu 5 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Ausbildung der Lauffläche von Ski, insbesondere Langlaufski mit bzw. ohne einer in Skilängsrichtung verlaufenden Spurrille und einer im mittleren Längsbereich des Ski angeordneten Profilierung.