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Die
Erfindung betrifft einen Leichtbau-Ski, insbesondere Langlaufski.
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Stand der Technik
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Die
Herstellung von Ski erfolgt seit über 50 Jahren nach dem
gleichen Prinzip. Es werden alle Einzelteile nacheinander in eine
Form gelegt und dann miteinander verklebt. Man unterscheidet zwischen
Sandwich-Bauweise, Torsionsbox-Bauweise, Schalenbauweise und Cap
Bauweise. Dabei ist der Aufbau des Skis in der Regel ähnlich.
Er besteht aus acht Grundelementen, wie einem Deckel aus schlagfestem
Kunststoff mit Dekordruck, einem Druckgurt aus Metall oder Kunststoff,
dem Skikern aus Holz oder Kunststoff, der Seitenwange aus schlagfestem Kunststoff,
dem Zuggurt aus Metall oder Kunststoff, Einlagen zur Schwingungsdämpfung
oder Versteifung, den Stahlkanten und dem Skibelag aus Kunststoff.
Die Qualität der Ski wird im Wesentlichen durch die Bauweise,
das Herstellungsverfahren und die unterschiedlichen Werkstoffe beeinflusst.
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Eine
neue Bauweise wird in
DE
10254063 A1 offenbart. Es wird ein Alpinski gezeigt, der
auf seiner Oberseite eine Stützstruktur aufweist, an der
das Obergurtelement gelagert ist und die aus einem langgestreckten,
flachen Bauteil gebildet ist, das in Abständen um im wesentlichen
parallele, quer zur Längsrichtung des Skis verlaufende
Achsen in wechselnder Richtung jeweils in einem Winkel zur Lauffläche
abgebogen, vorzugsweise wellenförmig gestaltet ist.
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Nachteilig
der vorgestellten Lösung ist, dass die Versteifung der
Unterseite zu gering ist. Für die Biegebelastung ist neben
einem Obergurt auch ein Untergurt notwendig. Der Alpinski ist empfindlich
gegenüber Schub- und Zugbelastung senkrecht zur Skioberfläche.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Leichtbau-Ski zu entwickeln, welcher
von besonders geringem Gewicht ist, dennoch eine genügende
Steifigkeit, Festigkeit, eine hohe Elastizität, ein gutes
Torsionsverhalten und gleichzeitig gute schwingungsdämpfende
Eigenschaften hat.
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Die
erfindungsgemäße Lösung erfolgt durch die
Merkmale des Hauptanspruchs.
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Der
Leichtbau-Ski hat einen Skikörper und eine Stützstruktur,
die von einem zum anderen Ende des Skikörpers reicht und
im wesentlichen die Breite des Skikörpers hat. Die Stützstruktur
ist aus drei oder mehr durchgehenden Längsstäben
in einer Stab-/Fachwerkbauweise aufgebaut, indem mehrere Verbindungselemente
in einem definierten Abstand voneinander die Längsstäbe
voneinander beabstandet fixieren. Dadurch übernimmt die
Stützstruktur die Aufgaben von Druckgurt, Skikern, Seitenwange, Zuggurt
und den Einlagen zur Schwingungsdämpfung oder Versteifung.
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In
den Unteransprüchen werden weitere Ausgestaltungen offenbart.
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Die
Längsstäbe haben eine runde oder eckige Querschnittsgeometrie
und sind als Voll- oder Hohlquerschnitte ausgebildet.
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Die
Verbindungselemente sind flache Scheiben und entsprechen in ihrer
Scheibengeometrie etwa dem Querschnitt des zu formenden Leichtbau-Ski.
Die Verbindungselemente sind mit Aussparungen für die Aufnahme
der hindurchgehenden Längsstäbe versehen, deren
Geometrie der Längsstab-Querschnittsgeometrie entspricht.
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Die
Längsstäbe können in einer Ausführung mit
Kunststoffbändern oder -stäben umwickelt oder umflochten
sein. Die Kunststoffbänder oder -stäbe bestehen
aus CFK oder GFK.
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In
einer weiteren Ausführungsform bedeckt eine Schutzfolie
die Oberseite und die beiden Seitenwände/-wangen.
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Die
Gestaltung des Leichtbau-Ski ermöglicht einen Kompromiss
zwischen der einerseits gewünschten Biegeelastizität
und der andererseits erforderlichen Torsionssteifigkeit des Ski
und erlaubt eine vorteilhaft gleichmäßige Flächendruckverteilung.
Die Leichtbau-Skier in der einer „aufgelösten” Bauweise
haben ein besonders geringes Gewicht und gute Dämpfungseigenschaften
sowie einen sehr geringen Luftwiderstand. Sie sind biegefest und -steif.
Sie sind sehr variabel und lassen sich für die jeweilige
Sportart einfach anpassen, indem die Anzahl oder der Durchmesser
der Längsstäbe verändert wird. Zudem
kann der Ski kostengünstig hergestellt werden.
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Beispiele
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Die
Erfindung soll anhand von Zeichnungen erläutert werden.
Hierzu zeigt
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1 Leichtbau-Ski
mit Längsstäben, die mit Kunststoffbändern
oder -stäben umwickelt oder umflochten sind (Draufsicht)
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2 Leichtbau-Ski
mit Längsstäben, die mit Kunststoffbändern
oder -stäben umwickelt oder umflochten sind (Seitenansicht)
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3 Leichtbau-Ski
mit z. B. Längsstäben und Verbindungselementen
(Draufsicht)
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4 Leichtbau-Ski
mit z. B. Längsstäben und Verbindungselementen
(Seitenansicht)
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5 Querschnitt
des Leichtbau-Ski mit Verbindungselement und sechs runden Längsstäben
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6 Querschnitt
des Leichtbau-Ski mit Verbindungselement, acht rechteckigen Längsstäben und
Schutzhülle
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7 Querschnitt
des Leichtbau-Ski mit Verbindungselement, sechs runden Längsstäben
und Umfangswicklung
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8 Längsstabquerschnitt
rund
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9 Längsstabquerschnitt
rund und hohl
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10 Längsstabquerschnitt
rechteckig
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11 Längsstabquerschnitt
rechteckig und hohl
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Der
erfindungsgemäße Leichtbau-Ski 1 (1 bis 4)
besteht aus einem Skikörper/Skibelag 7, welche
aus dem üblichen Material bestehen kann wie beispielsweise
Kunststoff und auf bekannte Art hergestellt wird. Der Skikörper/Skibelag 7 hat
ein vorderes Ende mit einer nach oben gebogenen Spitze und ein hinteres
Ende.
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Auf
der Oberseite des Skikörpers/Skibelages 7 ist
eine Stützstruktur angeordnet, die von einem zum anderen
Ende des Skikörpers/Skibelags 7 reicht und im
wesentlichen die Breite des Skikörpers/Skibelags 7 hat.
Die Stützstruktur besteht aus drei oder mehr durchgehenden
Längsstäben 2 aus faserverstärkten
Kunststoffen, wie CFK oder GFK, und mehreren Verbindungselementen 3 ebenfalls
aus faserverstärkten Kunststoffen oder anderen Kunststoffen oder
leichten Materialien.
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Die
Stützstruktur übernimmt alle Aufgaben von Druckgurt,
Skikern, Seitenwange, Zuggurt und den Einlagen zur Schwingungsdämpfung
oder Versteifung.
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Die
Verbindungselemente 3 fixieren in definierten Abständen
zueinander die Längsstäbe 2 miteinander.
Die Anzahl der Längsstäbe 2 ist von den Anforderungen
der sportlichen Betätigung abhängig. In der Regel
wird für die meisten Sportarten die Anzahl von sechs Längsstäben 2 optimal
sein. Bei hohen Belastungen, wie sie im Leistungssport zu erwarten
sind, sind auch mehr als sechs Längsstäbe 2 realisierbar.
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Die
Querschnittsgeometrie der Längsstäbe 2 ist
beispielsweise rund oder eckig, aber auch andere Geometrien sind
vorstellbar (siehe 8 bis 11). Die
Längsstäbe 2 können Stäbe
mit einem Querschnitt (Durchmesser bzw. Breite) von 0,5 bis 6 mm
sein. Es können aber auch Faserstäbe zu Längsstäben 2 mit
entsprechendem Querschnitt zusammengefügt werden, indem
sie beispielsweise litzenartig, geflochten oder kabelförmig
ausgebildet sind. Es sind Längsstäbe 2 mit einem
vollen oder hohlen Querschnitt vorstellbar, wie sie in den 8 bis 11 gezeigt
sind.
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Der
Aufbau des Leichtbau-Ski 1 erfolgt in einer Stab-/Fachwerkbauweise.
Dazu werden die Verbindungselemente 3 in einem definierten
Abstand, beispielsweise ca. 50–200 mm, angebracht und die Längsstäbe 2 dadurch
fixiert. Der Abstand der Verbindungselemente 3 ist jedoch
im hohen Maße abhängig von den Belastungen in
der jeweiligen Sportart und von der Knicksteifigkeit und Festigkeit
der Längsstäbe 2.
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Die
Verbindungselemente 3 sind flache Scheiben aus Kunststoff
(CFK, GFK oder andere Kunststoffe) oder einem anderen leichten Material, entsprechen
in ihrer Geometrie etwa dem Querschnitt des zu formenden Leichtbau-Ski 1 (5 bis 7)
und sind in der Regel rechteckig, wobei auch andere Querschnitte
vorstellbar sind. Die Verbindungselemente 3 können
eine zentrale mittige Aussparung haben, um das Gewicht zu verringern.
Je nach Anzahl der hindurchgehenden Längsstäbe 2 sind
die Verbindungselemente 3 mit Aussparungen zur Aufnahme
der Längsstäbe 2 versehen, deren Geometrie
der Längsstab-Querschnittsgeometrie entspricht. Die Verbindungselemente 3 liegen
mit einer Kante unmittelbar auf dem Skikörper/Skibelag 7 auf und
sind dort vorzugsweise stoff- und/oder form- und/oder kraftschlüssig
an dem Skikörper/Skibelag 7 befestigt.
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Die
Enden der Längsstäbe 2 sind in Längsrichtung
mit dem Skikörper/Skibelag 7 verbunden. Die Höhe
der Verbindungselemente 3 und damit die Bauhöhe
der Stützstruktur und der Abstand zwischen den oberen und
unteren Längsstäben 2 ist in der Skimitte
am größten und nimmt zu den Skienden kontinuierlich
ab. Somit ist die Beanspruchbarkeit in Skimitte, dem Ort der größten
Belastung (Biegemoment), am größten.
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Die
in den Verbindungselementen 3 angeordneten Längsstäbe 2 können
mit einem Kunststoffband (ein eher flaches Material) oder Kunststoffstäben
(ein eher kleiner Materialdurchmesser), welche ebenfalls aus beispielsweise
CFK oder GFK bestehen können, umwickelt oder umflochten
werden. Dies kann abschnittsweise als Umfangswicklung 4 oder
auch als Helixwicklung 5 z. B. im Winkel (zur Längsrichtung)
von 30° bis 45° erfolgen. Dadurch wird gleichzeitig
die Festigkeit, Torsionsfestigkeit, Torsionssteifigkeit und Dämpfung
des Leichtbau-Ski 1 erhöht.
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Zur
Reduzierung des Gewichtes und/oder zum Nachrüsten mit zusätzlichen
Längsstäben 2 oder Reparatur des Leichtbau-Ski 1 können
in den Verbindungselementen 3 auch eine höhere
Anzahl von Aussparungen in der Längsstab-Querschnittsgeometrie
vorgesehen sein. Auch kann die Anzahl der Verbindungselemente 3 und
der Längsstäbe 2 zwischen stärker
und schwächer belasteten Zonen variieren. Auf diese Art
und Weise entsteht ein offener und sehr leichter Ski.
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Der
Aufbau des erfindungsgemäßen Leichtbau-Ski 1 ist
sehr flexibel. So ist es vorstellbar, dass die Längsstäbe 2 nicht
nur austauschbar sind (z. B. bei Reparaturen), sondern auch neue
hinzugefügt werden können oder reduziert werden.
Dadurch können die Eigenschaften des Leichtbau-Ski 1,
wie beispielsweise die Steifigkeit, verändert werden.
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Wenn
kein offenen Bauweise gewünscht ist, dann besteht die Möglichkeit,
dass eine Schutzfolie 6, die auch transparent sein kann,
die Oberseite und die beiden Seitenwände (Seitenwangen)
bedeckt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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