DE2721691C2

DE2721691C2 - Sicherheitsbindung für Ski

Info

Publication number: DE2721691C2
Application number: DE2721691A
Authority: DE
Inventors: Georges Pierre Joseph Annecy Salomon
Original assignee: Sa Francois Salomon Et Fils Annecy Haute-Savoie Fr Ets
Current assignee: Sa Francois Salomon Et Fils Annecy Haute-Savoie Fr Ets
Priority date: 1976-05-18
Filing date: 1977-05-13
Publication date: 1986-07-31
Also published as: JPS53736A; US4160555A; JPS6031499B2; FR2351678A1; AT370327B; FR2351678B1; CH617355A5; ATA357677A; DE2721691A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsbindung für Ski mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bei der Konzeption von Sicherheitsbindungen geht man von der Erkenntnis aus, daß das Bein eines Skifahrers eine heftige Belastung unter der Bedingung aushalten kann, daß sie nicht zu lange dauert. Der Grenzwert für die Belastung, die das Bein eines Skifahrers ohne Schaden aufnehmen kann, nimmt von dem Augenblick an, an dem die Belastung wirksam wird, in Abhängigkeit von der Zeit nach einer vorbestimmten Funktion, im wesentlichen nach einem hyperbolischen Gesetz ab.

Eine Sicherheitsbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der DE-OS 2416424 bekannt. Bei dieser wird der Einfluß des Zeitfaktors auf die Belastbarkeit des Beines dadurch berücksichtigt, daß das Integral über die Belastung als Funktion der Zeit gebildet wird.

Dieser Integralwert wird mit einem vorgewählten Schwellwert verglichen und danach die Auslösung der Sicherheitsbindung gesteuert. Dabei erfordert diese bekannte Sicherheitsbindung einen relativ aufwendigen Schaltkreis, der komplex und damit auch störanfällig ist.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, die Sicherheitsbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß die Berücksichtigung des Einflusses des Zeitfaktors mit einem wesentlich einfacheren Schaltkreis ermöglicht wird, so daß die Sicherheitsbindung zuverlässiger und genauer arbeitet und vor allem wegen ihres robusten Aufbaus auch wesentlich weniger störanfällig ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Es ist an sich bereits eine Sicherheitsbindung für Ski bekannt, bei der die auf das Bein des Skiläufers einwirkenden Impulse ebenfalls ständig erfaßt und mit einer vorgegebenen, einen Schwellwert bildenden Impulsgrößc verglichen werden, wobei bei erreichen dieses Schwellwertes die Verbindung zwischen Ski und Skistiefel gelöst wird. Die ständig erfaßten Impulse werden dabei auf einen Vorgegebenen Zeitabschnitt bezogen und rs wird aus den aufeinanderfolgenden Impulsen kontinuierlich ein arithmetischer Mittelwert gebildet, der dann mit dem Schwellenwert verglichen wird (vgl. DE-OS 2244949).

Bei der Sicherheitsbindung gemäß der Lehre des Anspruchs 1 erfolgt demgegenüber eine Dämpfung der Signale mit einem veränderlichen Dämpfungsfaktor. Dieser Dämpfungsfaktor ändert sich mit der Zunahme der Dauer des Meßsignals im wesentlichen gemäß der hyperbolischen Änderungskurve der maximal zulässigen Beanspruchung des Beines. Die Steuerung der Wirkung des Tiefpaßfilters erfolgt dabei durch eine dem Dämpfungskreis zugehörende Steuereinrichtung, die darauf anspricht, ob das Eingangssignal des Dämpfungskreises oberhalb oder unterhalb des Ausgangssignals dieses Kreises liegt, und in Abhängigkeit von diesem Vergleich eines der zum Tiefpaßfilter gehörenden passiven Elementes kurzschließt oder wirksam sein läßt.

Durch die vorgegebene unterschiedliche Dämpfung in Abhängigkeit von der Zeitdauer oder der Frequenz der Meßsignale führt dazu, daß jedes einzelne Signal lediglich mit einem konstanten Schwellwert verglichen wird, welcher der zeitlich unbegrenzten zulässigen Belastung im statischen Zustand entspricht.

Die in dem Dämpfungskreis verwendeten passiven Elemente sind außerordentlich einfach und robust und damit in ihrer Arbeit auch unter größeren äußeren Beanspruchungen, wie sie beim Skifahren unvermeidlich sind, weitgehend störungsfrei.

Die besondere Art der Schaltung führt zu einer sehr einfachen Ausführung, welche das robuste Verhalten der Anordnung begünstigt. Dabei wird durch die neue Ausbildung auch eine sehr hohe Genauigkeit und eine hohe Ansprechgeschwindigkeit verwirklicht. Dies begünstigt die Zuverlässigkeit der Sicherheitsbindung entscheidend.

Als Unterbrecher im Dämpfungskreis kann ein Transistor oder Thyristor vorgesehen sein. Es können aber auch der Unterbrecher und die Vergleichseinrichtung

gemeinsam durch eine Diode gebildet sein. Auch durch diese Maßnahmen läßt sich eine weitere Vereinfachung des Schaltkreises erreichen.

Wenn die Dämpfung mit einem Dämpfungskreis nicht ausreicht, können zur Verstärkung der Dämpfung auch mehrere Dämpfungskreise vorgesehen sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

F i g. 1 eine synoptische Darstellung einer Sicherheits- ι ο bindung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ein Funktionsdiagramm, welches in einer Kurve die Veränderungen der maximalen Belastung zeigt, die das Bein eines Skifahrers in Abhängigkeit von der Zeit aushalten kann, sowie verschiedene weitere Formen der Belastungsvariationen sowie der elektrischen Signale, die in Abhängigkeit davon erzielt werden.

Fig. 3 eine elektrische Schaltung für den bei der Sicherheitsbindung nach Fig. 1 verwendeten Dämpfungskreis und

F i g. 4 ein Diagramm, in dem die Funktion des Dämpfungskreises nach Fig. 3 wiedergegeben ist.

In Fig. 4 ist schematisch ein Sicherheitsbindung 1 wiedergegeben, welche einen Skistiefel 2 auf einem Ski 3 sichert. Die Bindung 1 kann vonjedem bekannten Typ sein: Sie umfaßt ein bewegliches Organ, was normalerweise die Halterung des Schuhes 2 auf dem Ski 3 sicherstellt, sowie Einrichtungen, um dieses Organ zu verriegeln. Die Verriegelungseinrichtungen werden in der Weise gesteuert, daß sie das Halteorgan freigeben und damit auch den Stiefel 2 befreien, wenn eine zu große Belastung auf das Bein des Skifahrers bzw. auf dessen Stiefel 2 ausgeübt wird.

Die Bindung 1 umfaßt u. a. einen elektrischen Steuerkreis zur Auslösung, der auf die Verriegelungseinrichtung einwirkt. Der Steuerkreis wird im wesentlichen durch eine Stufenkette gebildet, die elektrisch durch eine Versorgungseinrichtung 4 gespeist wird. Die Stufenkette umfaßt einen oder mehrere Meßfühler 5, welche die Belastung fühlen, die auf den Stiefel 2 einwirkt. Die Bindung kann mehrere Meßfühler umfassen, die vorne, hinten und unter dem Stiefel angeordnet sind, um sämtliche auf den Stiefel wirkenden Belastungen aufzunehmen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind der oder die Meßfühler S am Absatz des Skistiefels angeordnet. Der oder die Meßfühler 5 sind mit einem Verstärker S verbunden, dessen Auslaß mit einem Signalbehandlungskreis 7 verbunden ist. Der Signalbehandlungskreis 7 ist an einen Schwellwertkreis 8 angeschlossen, dessen Ausgang mit einer Stufe 9 verbunden ist, die mit einer mechanischen Entriegelungseinrichtung zum Entriegeln der Sicherheitsbindung vorgesehen ist. Das Lösen der Sicherheitsbindung kann mit verschiedenen Einrichtungen, insbesondere auf elektromagnetische oder pyrotechnische Weise erfolgen.

Für den oder die Meßfühler 5 und für den oder die Verstärker 6 können bekannte Kreise verwendet werden, die hier nicht näher behandelt zu werden brauchen. Der Meßfühler 5 kann nach Art eines Magnetwiderslandes ausgebildet sein oder auf piezoelektrische Weise, durch Variation eines Widerstandes eines Kondensators oder einer Induktivität, auf thermoelektrische Weise oder dgl. arbeiten. Der oder die Meßfühler sind so angeordnet, daß sie die verschiedenen Belastungen messen, welche auf den Skifahrer beim Ausüben des Skifahrens übertragen werden.

Der Verstärker 6 ist in Form einer integrierten Schaltung ausgebildet. Man kann eventuell einen Gleichrichter in Reihe mit dem Verstärker in der Meßkette anordnen.

Der die Belastung korrigierende Signalbehandlungskreis 7, dem das verstärkte Meßsignal vom Verstärker 6 zugeführt wird, dient dazu, die Dauer zu berücksichtigen, während der eine Belastung auf das Bein des Skifahrers einwirkt. In der Tat kann das Bein eines Skifahreis eine heftige Belastung unter der Bedingung aushalten, daß sie nur kurze Zeit dauert, während das Bein der gleichen Belastung nicht standhält, wenn die Belastungsdauer verlängert wird. Die Kurve in Fig. 2 gibt die Veränderungen der maximal durch das Bein auszuhaltenden Beanspruchung in Abhängigkeit von der Zeit wieder, während der die Belastung einwirkt. Man erkennt aus der Kurve nach Fig. 2, daß der Wert der maximalen Belastung F, die von dem Bein noch aufgenommen werden kann, in Abhängigkeit von der Zeit abfällt und zwar ziemlich genau nach einer Hyperbel und bis zu einem Wert Fo der dem maximalen Belastungswert entspricht, dem das Bein unter statischen Bedingungen ausgesetzt werden kann.

Das Diagramm der F i g. 2 zeigt außerdem in ausgezogener Linie zwei Kurven F] und Fi, welche den Verlauf der Änderung der Belastung für zwei Fälle wiedergeben, und zwar die Kurve F\ im Fall einer intensiven Belastung von kurzer Dauer und die Kurve Fi im Fall einer wesentlich geringeren Belastung von jedoch wesentlich größerer Dauer. Die erste Kurve zeigt eine steile Flanke, während die zweite Kurve eine wesentlich flachere und abgerundetere Flanke aufweist. In den beiden Fällen der Belastungskurven F\ und Fi sind diese unterhalb der Grenzkurve F_max gelegen, so daß diese Belastung keine Auslösung der Bindung veranlassen müssen. Die Auslösung braucht nur aufzutreten, wenn die Belastung in irgendeinem Augenblick die Grenzkurve Fmax überschreitet. Im gleichen Diagramm der Fig. 2 sind in unterbrochenen Linien schematisch zwei Signalformen/i und72 aufgezeichnet, welche durch den Signalbehandlungskreis 7 erzeugt werden, und welche im wesentlichen genau den mechanischen Kraftverläufen F\ und Fi entsprechen. Die Signale sind in unterschiedlichen Maßen gedämpft, so daß ihre maximale Amplitude unterhalb eines Schwellwertes verbleibt, der der Schwellwertkurve Fo der maximal zulässigen Belastung unter statischen Bedingungen entspricht (siehe Fig. 2).

Man kann in gewissem Rahmen sagen, daß die grundsätzliche Funktion der Signalbehandlungskreise 7 darin besteht, die Veränderungskurve der maximalen Belastung Fmax in einer Gerade

Fo = konstant

umzuformen.

Der Signalbehandlungskreis 7 besteht gemäß Fig. 3 aus einem Dämpfungskreis mit einem veränderlichen Dämpfungsfaktor, der sich mit Zunahme der Dauer des Meßsignais im wesentlichen gemäß eine- hyperbolischen Kurve der maximal zulässigen Beanspruchung des Beines des Skifahrers verringert.

Der Dämpfungskreis 7 umfaßt wenigstens einen Tiefpaßfilter, der aus passiven Elementen besteht, sowie eine Steuereinrichtung.

Der Tiefpaßfilter weist nach Fig. 3 als passive Elemente einen Widerstand 25 zwischen den Klemmen 11 und 13 und einen Kondensator 26 in Nebenschluß auf, der parallel zu den beiden Ausgangsklemmen 13,14 des

Dämpfungskreises geschaltet ist. Die Steuereinrichtung besteht aus zwei Elementen 27 und 28, die parallel zu dem Widerstand 25 geschaltet und miteinander verbunden sind. Andererseits ist das Element 28 mit der Klemme 14 verbunden. Das Element 28 bildet eine Vergleichseinrichtung und dient dazu, festzustellen, ob das Eingangssignal V\ an den Eingangsklemmen 11,12 oberhalb oder unterhalb des Ausgangssignals V₂ an den Ausgangsklemmen 13, 14 liegt. In Abhängigkeit von dieser Information steuert die Vergleichseinrichtung 28 das Element 27, das einen Unterbrecher bildet. Wenn der Wert K/oberhalb des Wertes V₂ liegt, ist der Unterbrecher 27 offen und der Tiefpaßfilter arbeitet normal. Wenn dagegen der Wert V\ unterhalb des Wertes V₂ liegt, löst die Vergleichseinrichtung 28 ein Schließen des Unterbrechers 27 aus, der den Widerstand kurzschließt und das Signal V₂ auf das Signal V\ bringt. Der Unterbrecher 27 kann durch einen Transistor oder durch einen Thyristor gebildet werden. Der Unterbrecher 27 und die Vergleichseinrichtung 28 können auch durch ein einzelnes Element, insbesondere eine Diode, ersetzt werden.

Die Fig. 4 verdeutlicht den Vorteil der Verwendung eines Kreises, wie er in F i g. 3 dargestellt ist. In dem Diagramm der Fig. 4 ist die Zeit rauf der Abszisse und das Signal Kauf der Ordinate abgetragen. Die voll ausgezogene Kurve A zeigt ein Beispiel für das Signal, das von dem Verstärker 6 geliefert wird. Die großgestrichelte Kurve B gibt das Signal wieder, wie es am Ausgang des Tiefpaßfilters erscheint, wenn die Steuereinrichtung 27, 28 fehlt. Die kurzgestrichelte Kurve C gibt das korrigierte Signal bei Vorhandensein der Steuereinrichtung 27, 28 wieder.

Aus dem Diagramm der Fi g. 4 erkennt man, daß zwischen dem Augenblick t= ο und dem Augenblick t\ das Signal A oberhalb des Signals B liegt. Das bedeutet, daß das Signal V_x größer ist als das Signal V₂. Der Tiefpaßfilter erfüllt seine Funktion, weil das Signal V₂ in Bezug auf das Eingangssignal V\ gedämpft wird. Zum Zeitpunkt fi wird das Signal V\, das sich aufgrund einer Abnahme der Belastung verringert, kleiner als das Ausgangssignal V₂. Das letztere hat normalerweise die Tendenz, weiterhin zuzunehmen und zwar als Folge der Phasendifferenz, die durch den Filter eingeführt wird. Jedesmal im Augenblick fi steuert die Vergleichseinrichtung 28 den Unterbrecher 27 so, daß der Widerstände 25 kurzgeschlossen wird. Aufgrund dieser Tatsache wird die Ausgangsspannung V₂ gleich der Eingangsspannung V\ und nimmt mit dieser ab und zwar entlang der Kurve C. so

Wenn die Eingangsspannung V\ aufs Neue zu steigen beginnt und größer wird als die Ausgangsspannung V₂, öffnet die Vergleichseinrichtung 28 den Unterbrecher 27, z. B. im Augenblick t₂ im Diagramm der F i g. 4. Von diesem Augenblick an steigt die Eingangsspannung V\ erneut kräftig an als Folge einer neuen wesentlichen Belastung der Bindung. Dagegen folgt die Ausgangsspannung V₂ der Kurve C und steigt nur langsam an, wobei der Filter erneut in Funktion tritt und seine Dämpfungsfunktion ausübt

Wenn die Steuereinrichtung 27, 28 nicht vorgesehen ist, führt die Phasenverschiebung, die durch den Filter eingeführt wird, zu dem Nachteil, daß eine unerwünschte Auslösung nach dem Augenblick fi erfolgt. Dies erfolgt aufgrund der Tatsache, daß die Ausgangsspannung V₂ der Kurve B folgt und weiter ansteigt, während die Eingangsspannung V\ gemäß der Kurve A und damit die Belastung auf die Bindung bereits abnehmen und für das Bein des Skifahrers keine Gefahr darstellen, und zwar aufgrund der kurzen Dauer der Einwirkung dieser Belastung.

Die Steuereinrichtung 27, 28 kann auch aus einem Operationsverstärker in Reihe mit einer Diode bestehen, die parallel zu dem Widerstand 25 zwischen den Klemmen 11 und 13 geschaltet sind. Diese Steuereinrichtung arbeitet in der gleichen Weise wie die nach Fig. 3.

Man kann selbstverständlich mehrere Elemente nach Fig. 3 kombinieren, um eine ausreichende Dämpfung zu erzielen.

Statt der passiven RC-Elemente können auch Kombinationen mit Induktivitäten verwendet werden, z. B. Kombinationen wie RL, LC oder RCL.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sicherheitsbindung für Ski mit wenigstens einem Halteorgan mit Verriegelungseinrichtung, welche das Halteorgan in einer den Skistiefel auf dem Ski sichernden Haltestellung festlegt, und einer Einrichtung zum Lösen der Verriegelungseinrichtung auf einen entsprechenden elektrischen Lösebefehl hin, und mit einem elektrischen Steuerkreis, der Meßfühler zum Messen einer oder mehreren Belastungsgrößen und zum Erzeugen entsprechender Meßsignale und einen Signalbehandlungskreis aufweist, in welchem die Meßsignale in Abhängigkeit von der Belastungsdauer behandelt und als zeitkorrigierende Signale einem Schwellwertkreis zugeführt werden, in welchem sie auf einem dermaximal zulässigen Beanspruchung dec Beines des Skifahrers entsprechenden Schwellwert bezogen werden und der den Lösebefehl erzeugt, wenn die von der Belastungsgröße und -dauer abhängige Beanspruchung den Schwellwert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, daß als Signalbehandlungskreis ein Dämpfungskreis (7) mit einem veränderlichen Dämpfungsfaktor vorgesehen ist, der sich mit der Zunahme der Dauer des Meßsignals im wesentlichen gemäß der hyperbolischen Anderungskurve der maximal zulässigen Beanspruchung (F_max) des Beines des Skifahrers verringert, und der Dämpfungskreis (7) wenigstens aus einem aus passiven Elementen (25, 26) gebildeten Tiefpaßfilter und einer Steuereinrichtung (27, 28) besteht, die einen zum Kurzschließen eines der passiven Elemente (25) dienenden Unterbrecher (27) und eine diesen Unterbrecher (27) steuernde, das Eingangssignal (Vl) und das Ausgangssignal (Vl) des Dämpfungskreises vergleichende Vergleichseinrichtung (28) aufweist, welche den Unterbrecher (27) öffnet bzw. schließt, wenn das Eingangssignal größer bzw. kleiner als das Ausgangssignal ist.

2. Sicherheitsbindung nach Anspruch 1, daß als Unterbrecher (27) ein Transistor oder ein Thyristor vorgesehen ist.

3. Sicherheitsbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbrecher (27) und die Vergleichseinrichtung (28) gemeinsam durch eine Diode gebildet sind.

4. Sicherheitsbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung der Dämpfung mehrere Dämpfungskreise vorgesehen sind.