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Bezeichnung: Vorrichtung zur Steuerung des Auslöse-
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mechanismus bei Skibindungen in Abhängigkeit von der Belastungsdauer
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Auslösemechanismus bei Skibindungen
in Abhängigkeit von der Belastungsdauer mit einer den Auslösepunkt der Skibindung
bestimmenden Feder.
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Bei Skibindungen steht bekanntlich der Öffnungsmechanismus derart
unter Einwirkung einer Feder, daß die Skibindung so lange geschlossen bleibt, bis
die gegen die Feder wirkende Kraft so groß ist, daß die Federkraft überwunden und
der Öffnungsmechanismus ausgelöst wird. Wie andererseits die Erfahrung gezeigt hat,
sind die Knochen und Muskeln des Menschen in der Lage, kurzzeitig eine viel größere
Beanspruchung auszuhalten als während einer längeren Zeitdauer. Dies hat zur Folge,
daß oftmals Verletzungen beim Fall aus dem Stand oder aus langsamer Fahrt auftreten,
während Stürze bei schneller Fahrt ohne Schädigung überstanden werden, weil der
an sich viel stärkere Aufprall nur kurzzeitig auf die menschlichen Gliedmaßen einwirkt,
wogegen beim Langsamsturz die zur Verletzung führende Belastung sehr viel länger
anhält.
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Es sind daher Bindungen bekannt, die kurzen stoßartigen Belastungen
einen hohen Widerstand entgegensetzen, der sich bei länger andauernden Belastungen
verringert, wobei die Stoßenergie von besonderen Stoßdämpfungseinrichtungen absorbiert
wird. Diese Bindungen sind jedoch kompliziert in ihrem Aufbau, teuer in der Herstellung
und nicht betriebssicher.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, auf das Bein des Skifahrers einwirkende
Impulse ständig zu erfassen, mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen
und bei Erreichen des Schwellenwertes die Verbindung zwischen Ski und Skischuh zu
lösen. Dies setzt jedoch aufwendige elektrische Schaltungen voraus.
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Vorrichtung zur Steuerung
des Auslösemechanismus bei Skibindungen in Abhängigkeit von der Belastungsdauer
mit einer den Auslösepunkt der Skibindung bestimmenden Feder zu schaffen, die in
ihrem Aufbau einfach und betriebssicher ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Feder mindestens zwei miteinander
verbundene Federabschnitte aufweist, bei denen die Federwirkung mindestens eines
Federabschnittes nach Unterschreiten eines Schwellenwertes für die Dauer der Federbeanspruchung
selbsttätig gemindert oder ausgeschaltet ist.
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Vorteilhaft ist einer der Federabschnitte an dem einem anderen Federabschnitt
zugewandten Ende mit einem Hydraulikkolben oder Hydraulikzylinder verbunden.
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Bei einer Weiterentwicklung sind die Federabschnitte geradlinig hintereinander
angeordnet, oder zwei Federabschnitte sind räumlich parallel zueinander angeordnet
und durch einen zweiarmigen Umlenkhebel in gleicher Richtung wirkend miteinander
verbunden.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt. Es
zeigen:
Fig. 1 eine Federanordnung mit Hydraulikkolben bei einer
Skifersenbindung, Fig. 2 schematisch die Wirkung der Federanordnung nach Fig. 1
im Fahrzustand, Fig. 3 die Wirkung der Federanordnung nach Fig. 1 bei einer kurzzeitigen
harten Belastung, Fig. 4 die Wirkung der Federanordnung nach Fig. 1 bei einer etwa
gleich großen, länger andauernden Belastung, Fig. 5 eine andere Ausführungsform
der Federanordnung an einer Skifersenbindung, Fig. 6 eine weitere Ausführungsform
der Federanordnung an einer Fersenbindung eines Skis, Fig. 7 eine Federanordnung
für die Steuerung des Auslösemechanismus von Fersenbindung und Vorderbindung,
Fig.
8 eine doppelwirkende Ventilanordnung innerhalb des Hydraulikzylinders, Fig. 9 eine
Magnetventilanordnung am Hydraulikzylinder, Fig. 10 eine weitere Ausführungsform
einer doppelwirkenden Ventilanordnung, Fig. 11 eine Draufsicht auf die Ventilanordnung
nach Fig. 10, Fig. 12 eine Federanordnung mit Endzustandsbegrenzung, Fig. 13 eine
Federanordnung mit Vorrichtung zur Veränderung der Charakteristik der Federkraft,
Fig. 14 eine Federanordnung mit Verstellvorrichtung für den Hydraulikzylinder, Fig.
15 eine weitere Ausbildungsform der Federanordnung.
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Nach Fig. 1 ist eine Federanordnung, bestehend aus einem Federabschnitt
1 und einem damit verbundenen Federab-
schnitt 2, die geradlinig
hintereinander angeordnet sind, in einer Fersenbindung eines Skis 3 angeordnet.
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Der Federabschnitt 1 ist mit einem Schwenkhebel 4 verbunden, der eine
Rolle 5 trägt, die in eine Ausnehmung 6 einer Fersenhalterung 7 greift, wenn die
Skibindung fahrbereit ist.
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Das von dem Schwenkhebel 4 abgewandte Ende des Federabschnittes 1
ist mit dem Federabschnitt 2 verbunden.
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Dieser Federabschnitt 2 wiederum ist mit einem Hydraulikkolben 8 verbunden,
der in einem Hydraulikzylin der 9 verschiebbar ist.
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Wenn die Druckeinwirkung auf den Hydraulikkolben 8 nur kurzzeitig
erfolgt, verschiebt sich der Sydraulikkolben 8 innerhalb des Hydraulikzylinders
9 nur sehr wenig oder gar nicht, wodurch der Federabschnitt 2 nur gering oder überhaupt
nicht wirkt und zum Offnen der Bindung eine sehr große Kraft notwendig ist. Erfolgt
dagegen die Einwirkung auf den Hydraulikkolben 8 über einai längeren Zeitraum, so
strömt das im Hydraulikzylinder befindliche Medium durch eine Bohrung 8a im Kolben
von der einen Kolbenseite zur anderen, so daß sich der
Kolben 8
innerhalb des Hydraulikzylinders 9 verschiebt, wodurch der Federabschnitt 2 zusammen
mit dem Federabschnitt 1 wirksam wird. Die Federabschnitte 1 und 2 wirken zusammen
wie eine weiche Feder mit zahlreichen Windungen, die ein frühes Öffnen der Bindung
ermöglicht.
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In den Fig. 2 bis 4 ist die Einwirkung der Federanordnung nach Fig.
1 schematisch dargestellt, wobei die Federanordnung nach Fig. 2 die Fahrstellung
bei geschlossener Skibindung zeigt. Erfolgt ein kurzzeitiger Druck gegen die Federanordnung,
so wird nur der Federabschnitt 1 zusammengedrückt, während der Federabschnitt 2
praktisch wirkungslos bleibt, da sich aufgrund dieser kurzzeitigen Einwirkung der
Kolben 8 innerhalb des Hydraulikzylinders 9 kaum verschiebt, da nur sehr wenig Medium
von der rechten Zylinderkammer 11 zur linken Zylinderkammer 10 fließt. Wenn dagegen
die Beanspruchung der Federanordnung über längere Zeit wirkt, wird der Kolben 8
innerhalb des Hydraulikzylinders 9 nach rechts gedrückt, so daß beide Federabschnitte
1 und 2 voll wirksam werden. In diesem Fall ist die zum Öffnen der
Bindung
zu überwindende Federkraft der Gesamt feder etwa halb so groß wie bei der Stellung
nach Fig. 3, wo der Federabschnitt 1 viel stärker gespannt ist, da der Federabschnitt
2 praktisch wirkungslos ist.
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Sobald der Druck auf die Federanordnung nachläßt, wirkt der Federabschnitt
2 als Rückholfeder für den Kolben 8, so daß dieser wieder in seine Ausgangsstellung
nach Fig. 2 gezogen wird, wobei das Medium schnell zurückfließt, um die Anordnung
für den nächsten Federschlag wieder bereit zu stellen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 kann am Kolben 8
ein Ventil zur Steuerung des Mediumflusses durch die Bohrung 8a von der Kammer 11
zur Kammer 10 und zurück angeordnet sein. Auch ist es vorteilhaft, ein Mediumausgleichsgefäß
vorzusehen.
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Durch Verstellen des Hydraulikzylinders 9 mit Hilfe einer Einstellvorrichtung
12 läßt sich die Federvorspannung einstellen.
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Bei der Fersenbindung nach Fig. 5 ist im Hydraulikzylinder 9 ein Ventil
13 angeordnet, das den Mediumfluß durch die Bohrung 8a des Kolbens 8 steuert. Das
Ventil wird normalerweise durch eine Druckfeder 14 offen gehalten. Bei kurzzeitiger,
heftiger Schlageinwirkung auf den Kolben 8 werden die Federkräfte der Feder 14 überwunden
und die Bohrung 8a verschlossen, wodurch sich der Kolben 8 nicht bewegen kann und
der Federabschnitt 2 wirkungslos bleibt. Die Druckfeder 14 sorgt auch für ein schnelles
Öffnen des Ventils und Zurückgehen des Kolbens 8 in seine Ausgangsstellung, um so
die Fersenbindung schnell wieder einsatzbereit zu machen.
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Bei der Federanordnung nach Fig. 6 ist der Federabschnitt 15 über
einen doppelarmigen Umlenkhebel 16 mit einer Kolbenstange 17 verbunden, deren Kolbenl8
mit Bohrungen 1 8a innerhalb eines Hydraulikzylinders 19 verschiebbar ist und mit
einem Federabschnitt 20, der innerhalb des Hydraulikzylinders 19 angeordnet ist,
in Verbindung steht.
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Der zweiarmige Hebel 16 läßt sich mit Hilfe einer Verstellvorrichtung
21 verstellen, um somit der Federan-
ordnung eine gewünschte Vorspannung
zu geben. Eine ebenfalls im Hydraulikzylinder 19 angeordnete Rückholfeder 22, die
mit dem Federabschnitt 20 verbunden ist, sorgt für ein schnelles Zurückgehen des
Kolbens 18. Bei dieser Anordnung sind der Federabschnitt 15 und die Federabschnitte
20, 22 zwar räumlich parallel nebeneinander angeordnet, die Federkräfte wirken aber
wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen in gleicher Richtung.
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Die Vorrichtung nach Fig. 7 dient zum gleichzeitigen Steuern des Auslösemechanismus
einer Fersenbindung 23 und einer Vorderbindung 24. Auch hierbei ist die Federanordnung
in Federabschnitte 25 und 26 unterteilt, wobei der Federabschnitt 25 mit der Fersenbindung
23 und der Federabschnitt 26 mit der Vorderbindung 24 verbunden ist. Zwischen beiden
Federabschnitten ist ein Hydraulikzylinder 27 mit Kolben 28 angeordnet.
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Jedoch ist in diesem Fall der Hydraulikzylinder verschiebbar und der
Kolben festgelegt. Wirkt z.B. ein kurzer fester Druck der Fersenbindung auf den
Federabschnitt 25 ein, so bleibt der Federabschnitt 26
praktisch
wirkungslos. Entsprechend bleibt der Federabschnitt 25 wirkungslos, wenn ein solcher
kurzer Druck von der Vorderbindung auf den Federabschnitt 26 einwirkt. Dagegen werden
beide Federabschnitte wirksam, wenn entweder von der Fersenbindung oder von der
Vorderbindung ein längerer Druck einwirkt.
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In den Fig. 8 und 9 sind Ausführungsbeispiele für eine Ventilanordnung
zur Steuerung der Bewegung des Kolbens nach den Fig. 1 bis 7 gezeigt. Bei der Ausführungsform
nach Fig. 8 ist ein doppelwirkendes Ventil 29 vorgesehen, das den Mediumdurchfluß
durch Bohrungen 30a im Kolben 30 nach der einen wie nach der anderen Seite steuert,
wobei die Steuerung auch derart sein kann, daß die Fließgeschwindigkeit in der einen
Richtung anders als in der anderen Richtung ist.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 erfolgt der Mediumfluß durch einen
Bypasskanal 31, in dem ein Magnetventil 32 mit elektrischen Anschlüssen 32a angeordnet
ist.
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Bei diesem Beispiel ist innerhalb des Hydraulikzylinders 33 ein verschiebbarer
Kolben 34 ohne Durchbrechung
angeordnet, der einerseits mit einem
Federabschnitt 35 und andererseits mit einem Federabschnitt 36 verbunden ist, die
beide als Rückholfedern wirken.
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Während bei der Ventilanordnung nach den Fig. 5 oder 8 bei einem kurzzeitigen,
harten Schlag aufgrund hoher Beschleunigung der Belastung das Ventil 13 bzw. 29
den Mediumdurchgang durch die Bohrung 8a bzw. 30a völlig absperrt und diese Absperrung
so lange beibehalten wird, wie der Druck stärker als die Feder 14 ist, erlaubt die
Ventilanordnung nach Fig. 10 und 11 bei länger anhaltender Belastung einen geringen
Mediumdurchfluß und damit ein Verschieben des Kolbens 37 innerhalb des Hydraulikzylinders
38. Der Kolben 37 weist eine oder mehrere Bohrungen 39 auf, die bei offenem Ventil
den Mediumfluß durch den Kolben 37 gestatten. Ferner ist im Hydraulikzylinder 38
eine Ventilplatte 40 vorgesehen, die, der Bohrung 39 des Kolbens 37 gegenüberliegend,
eine kleinere Bohrung 41 aufweist. Darüber hinaus sind versetzt zur Bohrung 39 mehrere
kleinere Bohrungen 42 ringförmig angeordnet, die einen Mediumfluß in den Raum 43
zwischen der Ventilplatte 40 und dem Kolben 37 gestatten, Bei ge-
schlossenem
Ventil ist dieser Raum jedoch durch eine Trennwand 44, die als Ringflansch auf der
Ventilplatte 40 sitzt, abgetrennt. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß bei
einem kurzen, harten Schlag der mit dem Kolben verbundene, in der Zeichnung nicht
gezeigte Federabschnitt zunächst unwirksam wird, doch bei länger anhaltendem Druck
seine Federwirkung wieder erlangt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 12 besteht die Federanordnung wiederum
aus den Federabschnitten 1 und 2, wobei der Federabschnitt 2 mit dem im Hydraulikzylinder
9 verschiebbaren Kolben 8 verbunden ist. Die Verstellvorrichtung 12 für den Hydraulikzylinder
9 weist in diesem Falle eine Stellmutter 12a auf, die auf ein Schraubgewinde 1 2b
der mit dem Hydraulikzylinder 9 verbundenen Stange angeordnet ist. Ferner ist ein
Bügel 45 vorgesehen, der die Stellmutter 12a übergreift und zur Begrenzung des Endzustandes
dient.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 13 ist die Charakteristik der Federkraft
der durch die Federabschnitte 1 und 2 gebildeten Federanordnung durch eine Stellmutter
46
auf einem Gewindeabschnitt 47 einer mit dem Hydraulikzylinder
verbundenen Stange veränderbar, wobei eine Feder 48 eine Vorspannung bewirkt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 14 weist der Hydraulikzylinder 9
ein Gewindeteil 49 auf, wodurch die Stellung des Hydraulikzylinders zwischen zwei
Endanschlägen 50 und 51 veränderbar ist.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 15 sind die Federabschnitte durch
ein Joch 53 vorspannbar, das auf Stiften 54 verschiebbar gelagert ist und mittels
Muttern 55 gehalten wird. Eine weitere Verstellvorrichtung 56 dient der Vorspannung
einer Rd ckhol feder 57.
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Bei dieser Vorrichtung können die Federabschnitte 52 und 58 als Zug-
oder Druckfeder ausgebildet sein.
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Die Federanordnung ist in den Zeichnungen in Verbindung mit dem Auslösemechanismus
der Fersenbindung gezeigt. Die Federanordnung kann in entsprechender Weise auch
für den Auslösemechanismus der Vorderbindung verwendet werden, wobei die Federanordnung
sowohl auf eine frontale als auch auf eine seitlich auftretende Kraft wirkt.
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