DE2948277A1

DE2948277A1 - Sicherheitsskibindung

Info

Publication number: DE2948277A1
Application number: DE19792948277
Authority: DE
Inventors: Georg Scheck; Ralf 7250 Leonberg Storandt
Original assignee: Geze GmbH
Current assignee: Geze Sport International GmbH
Priority date: 1979-11-30
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1981-06-11
Also published as: DE2948277C2; FR2470618B3; US4385773A; JPS5689279A; FR2470618A1; AT375263B; CS819480A2; ATA554080A

Description

Die Erfindung .be,tc;Lf;f£ e.ine _;§icher£eitss,kibindung rait ; _; .,;■■-, einem Mefig^hiec^ste^m, zux .Erffli^^lu^g!elaef, gefährlichen . _:V, Biegemomentes a$ ,Skifahrerhe^^ia ,eine-in Skilängsricht- ., tung zwischen Ballen und .Perse ..!,ie.gjeiide Querachse mit, _; . einem senkrechten, Abstand, von dex^Skdoberfläche und zur . -, Abgabe ainef^us.lös.e^ignal,^ bei Erreichen 4es gefährlichen, Biegemomentes und mit einem Schuhfesthaltesystem, welches .; durch Einwirken des Auslösesignals das Meßfühlersystems auf einen ^Antrieb frei.gebb^ar ist., ;,,, , ·> :

Eine m;jut zwei relativ zueinander -beweglichen Platten aus— ·_; gestattete ,Sic^i^rheitssklbindung d4.e|se^:. Axt ist bereits, bekannt. (JpE-OSi 23 .£4 078, ΦΚ-Qß 2$ 0.1 _:729) . Eine der bei,-?; den Platten ist skife^st, während _: die _: anjäe-r^, relativ dazu um wenigstens eine zwischen- den Platte.n liegende Querachse verschwenkbare Platte als das Schuhfesthaltesystem tragende Sohlenplatte ausgebildet ist. Da das Auslösesignal in Abhängigkeit VPn dem Drehmoment um die zwischen den Platten liegende Querachsa. gebildet wird_f entspricht das Auslösesignal, njlcht, in,;d.e^: gewünschten, Ifiei^e dem gefährlichen Biegempment am Beiri 4es. Skifahrers. Die schwächste Stelle des Skifahrerbeins_fis-die. vpr übermäßigen Momenten geschützt werden mußundj der_; dej^gemäß das auf das. Skifahrerbein einwirkende Biegemproent gemessen werden soll, liegt nämlich bevorzugt im Gebiet des Schuhschaftrandes bis geringfügig ■ innerhalb des. Schuhs.. In SkiJ.ängsrichtung,,,^befindet eich diese Stelle, zwischen Ballen, und Ferse, des Skischuhs und zwar bevorzugt etwa in der Mitte zwischen Ballen- und Fersenbereich., Jn. Höhenrichtung kann die Lage der Stelle, WOj₁ das auf daß Skifahrerbein wirkende Biegempment um eine, Querachs.e. gemessen wird, auch deutlich über den oberen ._K.;,,-:.>). Schuhschafferand gelegt werden. Allgemein.kann die bevor- > zugte Lage der Meß-Querachse als etwas oberhalb des Knöchels liegend angegeben werden.

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Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, eine Sicherheitsskibindung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der ein Auslösesignal für das Schuhfesthaltesystem gebildet werden kann, welches ein direktes Maß für das auf das Bein des Skifahrers einwirkende Biegemoment an einer vorbestimmbaren Stelle ist. Die Schwierigkeit besteht darin, daß eine Messung am Ort der betreffenden Querachse selbst aus praktischen Gründen nicht in Frage kommt.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich eine erste Ausfuhrungsform der Erfindung durch einen ersten, zwischen dem Ski und der Schuhsohle in Skilängsrichtung in einem Abstand wirkungsmäßig hinter der Querachse angeordneten Meßfühler für die in diesem Abstand auf die Schuhsohle übertragene Kraft vorzugsweise die nach unten übertragene Kraft, einen zweiten zwischen dem Ski und der Schuhsohle angeordneten, in Skilängsrichtung wirkenden Meßfühler für die auf die Schuhsohle wirkende Längskraft, vorzugsweise die von vorn wirkende Längskraft, und einen dritten zwischen dem Ski und der Schuhsohle in Skilängsrichtung in einem Abstand vor der Querachse angeordneten Meßfühler für die in diesem Abstand auf die Schuhsohle übertragenen Kraft, vorzugsweise die nach oben übertragene Kraft, wobei die Ausgangssignale der drei Meßfühler an eine Rechenschaltung angelegt sind, welche ein diese drei Ausgangssignale berücksichtigendes Summen-Auslosesignal bildet. Eine besonders einfache Auswertung wird ermöglicht, wenn die beiden Horizontalabstände des ersten und dritten Meßfühlers von der Querachse gleich sind. In diesem Fall kann die Auswertung einfach dadurch erfolgen, daß die Rechenschaltung die Summe der vom dritten und ersten Meßfühler gebildeten Signale vermindert um das mit einem dem Abstand der Querachse von dem Abstützpunkt der Schuhsohle auf den dritten Meßfühler

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direkt und dem Abstand dieses Abstützpunktes von der durch die Querachse verlaufenden vertikalen Querebene umgekehrt proportionalen Faktor multiplizierte Ausgangssignal des zweiten Meßfühlers als Auslösesignal bildet.

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Eine weitere Vereinfachung besteht darin, daß der dritte Meßfühler entfällt und durch ein eine geringfügige Kippung zumindest um einen Bereich der Unterseite der Schuhsohle liegende Querachse zulassendes skifestes Stützteil ersetzt ist, wobei die Ausgangssignale der beiden verbleibenden Meßfühler an eine Rechenschaltung angelegt sind, welche ein die vom ersten Meßfühler und vom zweiten Meßfühler abgegebenen Signale berücksichtigendes Summenauslösesignal bildet. Bei dieser Anordnung kann die Auswertung vorteilhafterweise dadurch erfolgen, daß die Rechenschaltung das Summenauslösesignal bildet aus dem Ausgangssignal des ersten Meßfühlers vermindert um das mit einem dem Abstand der Querachse vom Abstützdrehpunkt der Schuhsohle direkt und dem Abstand des Meßfühlers von der Querebene umgekehrt proportionalen Faktor multiplizierte Ausgangssignal des zweiten Meßfühlers.

Es werden also an den erfindungsgemäß angegebenen speziellen Stellen der Bindung zwei bzw. drei Kräfte gemessen, die zwischen dem Schuh und dem Ski wirken. Durch die ebenfalls gemäß der Erfindung erfolgende Überlagerung der zwei bzw. drei von den Meßfühlern erhaltenen Signale entsteht eine resultierende .Größe, die ein direktes Maß für das in der kritischen Querachse auf das Bein des Skifahrers einwirkende Moment ist. Die Erfindung schafft somit eine baulich sehr einfache Realisierung für die Messung eines gefährlichen Biegemomentes, das an einer Stelle deutlich oberhalb der Schuhsohle auftritt. Erfindungsgemäß bedarf es für diese Messung keinerlei in dem kritischen Achsenbereich selbst angeordneter Bauelemente. Sämtliche für die Verwirklichung des Erfindungegedankens erforderlichen Bauelemente sind unter, vor, hinter oder nur geringfügig über der Schuhsohle anzuordnen. Obwohl also die Bindung ein wesentlich über der Schuhsohle auftretendes Biegemoment mißt, unterscheidet sich die Bindung in ihrem äußeren Aussehen und in der grundsätzlichen Anordnung nicht von üblichen Skibindungen. Bekannte Skibindungen müssen lediglich gemäß der Lehre der Erfindung mit

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Meßfühlern ausgestattet und im übrigen so ausgebildet werden, daß die Meßfühler möglichst genau die zwei bzw. drei erfindungsgemäß zu ermittelnden Kräfte möglichst exakt erfassen können.

Von besonderer Bedeutung ist, daß von den in einer Linearkombination zusammenfassenden Kraftsignalen das in der Skilängsrichtung wirkende Kraftsignal mit einer Konstanten, die von der Art der Bindung abhängt, verstärkt wird.

Das erfindungsgemäße Auslösesignal läßt sich unter Berücksichtigung der vorstehend definierten Anweisungen für jede beliebige Lage der betreffenden Querachse oberhalb der Platte und zwischen Ballen und Ferse, also insbesondere auch bei Anordnung im Bereich der Mitte des Schuhschaftes ermitteln.

Wesentlich für die Erzielung des richtigen Auslösesignals ist weiter die Wahl des richtigen Vorzeichens der von den Meßfühlern gemessenen Kräfte. Betrachtet man den in einer mit drei Meßfühlern ausgestatteten Sicherheitsskibindung nach der Erfindung angeordneten Skischuh, so müssen die Ausgangssignale der drei Meßfühler positiv sein, wenn die vom ersten Meßfühler auf den Schuh ausgeübte Reaktionskraft rückwärts drehend, die von dem zweiten Meßfühler auf den Skischuh ausgeübte Reaktionskraft vorwärtsdrehend und die von dem dritten Meßfühler auf den Schuh ausgeübte Kraft wieder rückwärtsdrehend ist, und zwar jeweils bezogen auf die Querachse, die durch den am meisten gefährdeten Bereich des Beins im Bereich des Schuhschaftrandes hindurchgeht.

Bei der mit nur zwei Meßfühlern arbeitenden Ausführungsform der Sicherheitsskibindung gemäß der Erfindung sind die Ausgangssignale positiv, wenn die vom ersten Meßfühler auf den Schuh ausgeübte Kraft rückwärtsdrehend, die vom zweiten Meßfühler auf den Schuh ausgeübte Kraft vorwärtsdrehend bezüglich der durch den gefährdeten Querschnitt hindurchgehenden Achse wirken.

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Beide Ausführungsformen der Erfindung lassen sich sowohl für Bindungen mit als auch ohne Sohlenplatte anwenden. Bei der Anwendung ohne Sohlenplatte wird man im allgemeinen nur mit zwischen Schuhsohle und Ski bzw. Bindungsteilen wirksamen Druck-Meßfühlern arbeiten, weil die Übertragung von Zugkräften zwischen der Schuhsohle und Meßfühlern besondere bauliche Maßnahmen am Schuh erfordern würden, was ira allgemeinen unerwünscht ist.

Da bei der mit drei Meßfühlern arbeitenden Ausführungsform der im Fersenbereich angeordnete erste Meßfühler unter Umständen nicht nur von oben nach unten, sondern bei sehr steil nach unten weisender Kraftresultierender auch von unten nach oben Kräfte auf die Schuhsohle übertragen muß, ist insbesondere im Hinblick auf diese Ausführungsform vorteilhafterweise vorgesehen, daß der erste Meßfühler in zwei Druck-Meßfühler für die nach unten bzw. nach oben wirkende Kraft auf die Schuhsohle unterteilt ist ·.. und daß das Ausgangssignal des Druckmeßfühlers für die nach oben gerichtete Kraft vor der Addition mit negativem Vorzeichen versehen wird. Hierdurch wird ein vorzeitiges Öffnen der Bindung bei hinter dem dritten Meßfühler durch den Ski verlaufender Kraftresultierender vermieden.

Für die Erfindung von wesentlicher Bedeutung ist die Erfassung der in Skilängsrichtung insbesondere von vorn nach hinten auf die Schuhsohle wirkenden Kraft und deren Linearkombination mit den anderen Kräften im Sinne der Erfindung. Um diese Kraft zu erfassen, kann der als Druckfühler ausgebildete zweite Meßfühler zwischen der Sohlenspitze und" einem Vorderbacken angeordnet sein. Die Messung dieser Kraft kann aber auch dadurch erfolgen, daß am Vorderbacken an geeigneter Stelle ein oder mehrere Dehnungsmeßstreifen angebracht werden.

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Der als Druckfühler ausgebildete erste Meßfühler für die nach unten übertragene Kraft ist vorzugsweise zwischen der Sohlenoberseite an der Ferse und einem vorzugsweise an einem nach hinten wegschwenkbaren Sohlenhalter angebrachten Sohlenniederhalter angeordnet. Auch hier könnten Dehnungsmeßstreifen am Sohlenhalter die Aufgabe des ersten Meßfühlers erfüllen. Da dieser erste Meßfühler bzw. die ihn beaufschlagenden Bauteile die Schuhsohle übergreifen, ist es wichtig, daß das Auslösesignal den Sohlenhalter bei überschreiten des kritischen Wertes nach hinten oder auch zur Seite wegschwenkt.

Sofern bei der mit drei Meßfühlern arbeitenden Ausführungsform auch noch die an der Ferse nach oben wirkende Kraft erfaßt werden soll, ist der Teilmeßfühler für die nach oben übertragene Kraft zwischen der Skiunterseite und einem Trittsporn des Sohlenhalters angeordnet. Auch hier könnten Dehnungsmeßstreifen die auf den Trittsporn nach unten übertragenen Kräfte messen und so als Teilmeßfühler wirksam sein.

Im Falle der mit nur zwei Meßfühlern arbeitenden Ausführungsform kann der erste Meßfühler auch in dem gleichen Abstand vor der Querachse zwischen dem Ski und der Schuhsohle angeordnet sein. Es erübrigt sich hier also ein Übergreifen der Schuhsohle durch den Meßfühler tragende Teile.

Bei der mit nur zwei Meßfühlern versehenen Ausführungsform der Erfindung kann durch analoge Anordnung weiterer erster und zweiter Meßfühler auch ein Auslösesignal bei einem Rückwärtssturz erzeugt werden.

Mit besonderem Vorteil ist die Erfindung ausführbar, wenn zwischen die Schuhsohle und die Meßfühler wenigstens eine Sohlenplatte geschaltet ist, die vorzugsweise über die Meßfühler fest mit dem Ski verbunden ist und das Schuhfesthaltesystem trägt. In diesem Fall können nämlich die Meßfühler fest

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in die Sohlenplatte integriert sein, so daß sie nach außen völlig abgekapselt und gegen äußere Einflüsse geschützt sind. Besonders vorteilhaft ist es, daß die Meßfühler bei Verwendung einer Sohlenplatte nicht am Schuhfesthaltesystem angeordnet sein müssen. Dies ist deswegen von wesentlicher Bedeutung, weil von den Meßfühlern elektrische Leitungen zu der Rechenschaltung geführt sein müssen. Da bevorzugt auch die Rechenschaltung und der Antrieb an der Sohlenplatte angeordnet sind, können sämtliche elektronischen Bauteile und Verbindungselemente von vornherein in die Platte eingebaut werden, welche dann nur noch am Ski mit allen in bzw. an ihr enthaltenen Bauteilen angebracht werden muß.

Bei der mit zwei Meßfühlern bestückten Ausführungsform ist es im Falle der Verwendung einer Sohlenplatte zweckmäßig, wenn die Sohlenplatte im Bereich des Abstützdrehpunktes am Ski um die betreffende Querachse drehbar angelenkt ist. Die Platte ist somit um die unterhalb der kritischen Querachse im Bereich der Plattenunterseite liegende Querachse verschwenkbar, so daß nur noch der erste Meßfühler zur vollständigen Stabilisierung der Platte relativ zum Ski herangezogen werden muß. Es muß allerdings dafür gesorgt werden, daß die Platte in Skilängsrichtung einen solchen Spielraum hat, daß der die Längskraft ermittelnde zweite Meßfühler mit der für eine genaue Messung erforderlichen Kraft beaufschlagt wird.

Bevorzugt ist eine durchgehende Sohlenplatte vorgesehen, welche sich zumindest in dem Bereich der Meßfühler unter der Schuhsohle erstreckt. Vorzugsweise stützt aber die Sohlenplatte die Schuhsohle in ihrer gesamten Länge und Breite ab.

Es ist aber auch möglich, daß zwei getrennte Sohlenplatten vorgesehen sind, wobei die vordere Sohlenplatte dem gegebenenfalls vorgesehenen dritten Meßfühler und die hintere Platte dem ersten Meßfühler zugeordnet ist. Der zweite, die Längskraft erfassende MeßfLühlQr .kana Jer ersten oder zweiten

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Platte zugeordnet sein, wobei wieder auf einen geeigneten BewegungsSpielraum der betreffenden Platte in der Skilängsrichtung zu achten ist.

Die Verwendung einer Sohlenplatte erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn wenigstens einer der Meßfühler, vorzugsweise jedoch alle Meßfühler als Druck-Zug-Meßfühler ausgebildet sind. Werden derartige Meßfühler so zwischen der Sohlenplatte und dem Ski angeordnet, daß sie sowohl bei Zug als auch bei Druck ein elektrisches Ausgangssignal mit sich entsprechend änderndem Vorzeichen abgeben, so bringt dies bei den verschiedenen Ausführungsformen folgende Vorteile und Möglichkeiten mit sich:

Bei der ersten Ausführungsform braucht im Falle der Berücksichtigung nur des Frontalsturzes lediglich der erste Meßfühler als Druck-Zug-Fühler ausgebildet zu sein, um auch bei hinter dem dritten Meßfühler den Ski durchstoßender Kraftresultierender ein in diesem Falle negatives Ausgangssignal zu liefern. Ein besonderer Meßfühler für die Erfassung dieser Zugkraft erübrigt sich somit.

Werden auch noch die beiden anderen Meßfühler als Druck-Zug-Fühler ausgebildet, so kann durch entsprechende Schaltung der Ausgangssignale auch eine Auslösung bei einem Rückwärtssturz herbeigeführt werden. In vorteilhafter Weise können dabei die zu berücksichtigenden Konstanten anders als beim Vorwärtssturz gewählt werden.

Auch bei der zweiten Ausführungsform bietet die Ausbildung der Meßfühler als Druck-Zug-Fühler den Vorteil, daß eine Auslösung auch beim Rückwärtssturz herbeigeführt werden kann. Bei der besonders vorteilhaften Ausführungsform mit einer durchgehenden Sohlenplatte ist die Sohlenplatte vorteilhafterweise auch um eine durch die Querachse verlaufende Hochachse geringfügig gegen Federkraft nach beiden Seiten verschwenkbar, wobei das Schuhfesthaltesystem auch bei einer derartigen Schwenkbewegung ausgelöst wird. Die Sohlenplatte»kana wsomit außer für die Aus-

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lösung bei einem Frontal- oder Rückwärtssturz auch für die Freigabe des Skischuhs bei einer Torsionsbeanspruchung ausgenutzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der rein schematisch zu verstehenden Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsskibindung mit eingestelltem Skischuh,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der bei der Ausführungsform nach Fig. 1 verwendbaren Rechenschaltung,

Fig. 3 eine Seitenansicht analog Fig. 1 einer vereinfachten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 ein Blockschaltbild der bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 verwendbaren Rechenschaltung,

Fig. 5 eine Variante des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3,

Fig. 6 eine Seitenansicht einer mit einer Sohlenplatte arbeitenden Abwandlung der ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 eine Seitenansicht der mit einer Sohlenplatte ausgestatteten vereinfachten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 eine Variante "des Ausführungsbeispiels nach Fig. 6 mit einer in zwei Teile unterteilten Sohlenplatte,

Fig. 9 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer praktischen Ausführungsform der schematisch in Fig. 6 dargestellten Bindung,

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Fig. 10 eine Draufsicht des Gegenstandes der Fig. 9, Fig. 11 einen Schnitt nach Linie XI-XI in Fig. 9 und

Fig. 12 eine Draufsicht des Auslösemechanismus der Bindurch nach den Fig. 9 bis 11.

Nach Fig. 1 sind ein Vorderbacken 3 3 und ein um eine Querachse 3 8 schwenkbarer Fersenbacken 34 an einem Ski 13 befestigt. Der Fersenbacken 34 ist über ein Gestänge 39 mit einem Antrieb A verbunden, der bei Auslösung durch eine Rechenschaltung 17 den Fersenbacken 34 aus seiner in der Zeichnung veranschaulichten geschlossenen Stellung in eine nach hinten geklappte Offenstellung bewegt.

In der Bindung 33, 34 ist ein eine Sohle aufweisender Skischuh 20 angordnet, in dem schematisch auch das Bein 37 des Skifahrers angedeutet ist.

Der besonders bruchgefährdete Querschnitt des Skifahrerbeins 37 soll hier oberhalb des Schuhschaftes und in Skilängsrichtung etwa in der Mitte zwischen dem vorderen und hinteren Schuhschaftrand bei 11 angenommen werden. Das um diese Querachse 11 vorliegende Drehmoment ist für die Belastung des Skifahrerbeins 37 maßgebend und darf einen vorbestimmten Wert nicht überschreiten.

Der Abstand des bruchgefährdeten Querschnitts bzw. der Querachse 11 von der Wirkungslinie der Kraft F2 ist mit ζ bezeichnet.

Zwischen der Spitze der Schuhsohle 19 und dem Anlagepunkt am Vorderbacken 33 ist ein als Rhombus schematisch dargestellter Druckfühler 15 angeordnet, über den die nach hinten gerichtete Schubkraft F2 auf die Schuhsohle 19 übertragen wird. In einem Abstand χ vor der durch die Querachse 11 verlaufenden senkrechten Querebene 16 befindet sich unterhalb der Schuhsohle 19 ein weiterer Druckfühler 12, welcher eine nach oben gerichtete Haltekraft F3 ,auf die Schuhsohle 19 ausübt.

Schließlich befindet sich zwischen dem am Fersenbacken angeordneten Sohlenniederhalter 3 6 und der Oberseite der Schuhsohle ein weiterer Druckfühler 14' , welcher die vom Sohlenniederhalter 36 nach unten auf die Schuhsohle 19 ausgeübte Kraft F1 erfaßt. Zwischen der Unterseite der Schuhsohle 19 und dem Trittsporn 35 des Fersenbackens 34 befindet sich ein weiterer Druckfühler 14". Er erfaßt die von unten nach oben auf die Schuhsohle 19 übertragene Kraft im Fersenbereich. Die beiden Druckfühler 14', 14" haben einen horizontalen Abstand y von der senkrechten Querebene 16. Der horizontale Abstand der Meßfühler 12 bzw. 14', 14" ist demnach χ + y.

Erfindungsgemäß wird nun aus den drei Meßsignalen ein Auslösesignal S wie folgt gebildet:

S = F1.y + F3.X - F2.Z (1)

In normierter Form vereinfacht sich das Signal wie folgt: Sn = F1 + F3 . - - F2 . - (2)

Diese Bedingungen können in einem gewissen Toleranzbereich ohne wesentliche Verfälschung der Momentenmessung variiert werden.

Fig. 2 zeigt, wie die von den Meßfühlern 12, 14, 15 gemessenen Signale in der Rechenschaltung 17 zur Gewinnung eines Auslösesignals Sn für den Antrieb A verarbeitet werden. Zur Vereinfachung ist hierbei χ = y angenommen, so daß sich das Auslösesignal Sn folgendermaßen darstellt:

Sn = F1 + F3 - F2 . - (3)

Nach Fig. 2 ist der ein der Kraft F2 entsprechendes Signal abgebende Druckfühler 15 über eine Multiplikationsstufe 4O₇ in der eine Multiplikation des Kraftsignals F2 mit dem Faktor — erfolgt, an den Minuseingang einer Differenzbildungsstufe

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angelegt. Der Signalausgang des im Ballenbereich angeordneten Meßfühlers 12 liegt am einen Eingang einer Sununierstufe 42 an. Der zweite Eingang der Sununierstufe 42 wird von einem ODER-Gatter 4 3 gespeist, an dessen beide Eingänge die Ausgangssignale der Druckmeßfühler 14', 14" angelegt sind. Durch einen Punkt am Eingang des ODER-Gatters 4 3 ist angedeutet, daß das Ausgangssignal des Druckmeßfühlers 14" negiert ist. Da jeweils nur an einem der beiden Druckmeßfühler 14', 14" ein Ausgangssignal anliegen kann, erhält der entsprechende Eingang der Summierstufe 42 entweder vom Druckmeßfühler 14' ein positives Kraftsignal F1 oder vom Druckmeßfühler 14" ein negatives Kraftsignal F1, wobei die absolute Größe des Signals wie bei den anderen Meßfühlern von der ausgeübten Kraft abhängt.

Der Ausgang der Summierstufe 42 ist an den Pluseingang der Differenzbildungsstufe 41 angelegt. Dieser folgt eine Schwellenwertschaltung 44, welche das Auslösesignal Sn erst oberhalb eines entsprechend der Bruchgefährdung des Skifahrerbeins vorbestimmten Schwellenwertes zum Antrieb A durchläßt.

In der Rechenschaltung 17 nach Fig. 1 und 2 wird erfindungsgemäß also das Signal der Längskraft F2 zunächst um den Faktor Έ.

verstärkt. Der Faktor y liegt bei herkömmlichen Bindungen etwa

bei 1,4. Es handelt sich hier jeweils um eine durch die Geometrie der Bindung bestimmte Konstante, welche je nach der Lage der Kraftmeßstellen relativ zum Skischu zwischen 1 und 4 liegen kann.

Hinsichtlich des Vorzeichens der in den Gleichungen (1), (2) und (3) angegebenen Kräfte gilt, daß die in Fig. 1 gezeigten Kraftpfeile die positiven Kraftirchtungen darstellen. Demnach kehrt sich das Vorzeichen der Kraft F1 um, wenn der Druckmeßfühler 14' kein Signal und nur der Druckmeßfühler 14" ein Signal abgibt.

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Die Schwelle der Schwellenwertschaltung 44 wird so eingestellt, daß beim überschreiten eines bestimmten, dem gefährlichen Biegemoment in der Querachse 11 am Skifahrerbein 37 entsprechenden Wertes der Antrieb A den Fersenbacken 3 4 öffnet und so den Schuh freigibt.

Das Blockschaltbild nach Fig. 2 ist rein schematisch zu verstehen. So sind beispielsweise Zwischenverstärker in den einzelnen Schaltungsbereichen und auch das Netzteil nicht dargestellt.

In Fig. 3 bezeichnen wie auch in den übrigen Figuren gleiche Bezugszahlen entsprechende Teile wie in Fig. 1.

Fig. 3 zeigt ein noch weiter vereinfachtes Ausführungsbeispiel, bei dem χ = 0 gewählt ist, so daß auch der Kraftmeßfühler 12 für die Kraft F3 entfallen und durch ein eine geringfügige Kippung zumindest um eine im Bereich der Unterseite der Schuhsohle 19 liegende Querachse 18 zulassendes skifestes Stützteil 45 ersetzt ist. Die Auslöseformel (2) vereinfacht sich hierdurch wie folgt:

Sn = F1 - F2 . - (4)

Außerdem ist gegenüber Fig. 1 der untere Druckmeßfühler 14" weggelassen. In diesem Bereich liegt die Schuhsohle unmittelbar auf dem Trittsporn 3 5 auf.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 ermöglicht eine wesentlich vereinfachte Rechenschaltung 17, wie sie in Fig. 4 schematisch angedeutet ist. Das elektrische Ausgangssignal des Fersen-Druckmeßfühlers 14 ist gegebenenfalls nach geeigneter Verstärkung direkt dem +-Eingang der Differenzbildungsstufe 41 zugeführt. Das Längskraftsignal F2 des Druckmeßfühlers 15 wird in der Multiplikationsstufe 40 mit dem Fak-

tor — multipliziert und dann an den Minuseingang der Dif-

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ferenzbildungsstufe 41 angelegt. Der Ausgang der Differenzbildungsstufe 41 liegt wieder an der Schwellenwertschaltung 4 4 an, die, sobald das Auslösesignal Sn den vorbestimmten kritischen Wert überschreitet, den Antrieb A zur Öffnung der Bindung speist.

Bei der erfindungsgemäßen zweiten vereinfachten Grundausführungsform nach den Fig. 3 und 4 wird also in der Rechenschaltung 17 zunächst das Signal der Längskraft F2 mit dem Faktor

Z Z

— multipliziert. Das Produktsignal F2 . — wird dann von dem Kraftsignal F1 subtrahiert. Dieses Summenauslösesignal steuert dann über die Schwellenwertschaltung 44 den Antrieb A, welcher nach Überschreitung der voreingestellten Schwelle die Öffnung des Fersenbackens 34 über das Gestänge 39 einleitet.

Fig. 5 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3. Statt eines Fersenbackens weist die Bindung hier ein aus zwei seitlich um Längsachsen 23 schwenkbaren Backen 22· bestehendes Schuhfesthaltesystem 22 auf. Die Seitenbacken 22' weisen in Skilängsrichtung sich erstreckende Langlöcher 27 auf, in welche am Schuh vorgesehene seitliche Zapfen 25 eingreifen. Die Langlöcher 27 gestatten einen geringfügigen Bewegungsspielraum des Skischuhs 20 in Skilängsrichtung.

Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der erste Meßfühler 14 in einem Abstand y vor der durch die Querachse 11 verlaufenden senkrechten Querebene 16 angeordnet, wodurch sich aber an dem Ausgangssignal des Druckmeßfühlers 14 nichts ändert, weil bei einer Schwenkung des Schuhs 20 um den in der Querebene 16 liegenden Zapfen 25 am Druckmeßfühler 14 die gleiche Kraft F1 erzeugt wird wie bei dem gleich bezeichneten Druckmeßfühler in Fig. 3. Der zweite Druckmeßfühler 15 für die Längskraft F2 ist entsprechend wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 angebracht, so daß auch die Rechenschaltung 17 ebenso wie in Fig. 4 ausgebildet ist. Die Rechenschaltung 17 speist wieder einen Antrieb A,

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welcher in der Lage ist_# die Seitenbacken 22' des Schuhfesthaltesystems 22 seitlich wegzuschwenken und so den Schuh freizugeben.

Soweit das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 bisher beschrieben wurde, müßte noch ein die Schuhvorderkante übergreifender Teil 33' am Vorderbacken 33 vorgesehen sein, um die Schuhsohle 19 gegen ein Kippen nach hinten zu halten.

Der Fortsatz 33' kann jedoch entfallen, wenn gemäß einer in Fig. 5 nur gestrichelt angedeuteten weiteren Ausführungsform in einem Abstand y¹ hinter der Querebene 16 noch ein weiterer Druckmeßfühler 14R zwischen der Schuhsohle 19 und dem Ski 13 angeordnet ist und außerdem ein Druckmeßfühler 15R zwischen der Hinterkante der Schuhsohle 19 und einem skifesten Bock 46 vorliegt, welcher ein Ausgangssignal entsprechend der von hinten auf die Schuhsohle 19 ausgeübten Längskraft abgibt. Werden die weiteren Druckmeßfühler 14R, 15R analog den Druckmeßfühlern 14, 15 in Fig. 4 geschaltet und beaufschlagt auch diese weitere Rechenschaltung den Antrieb A entsprechend, so kann'die Bindung auch bei einem Rückwärtssturz auslösen, sobald der kritische Auslösewert überschritten wird. Von besonderer Bedeutung ist, daß beim Rückwä'rtssturz beide Konstanten, also y¹ und eventuell auch ζ anders als für den Vorwärtssturz gewählt werden könnten, falls dies aus anatomischen Gründen sich als angebracht erweist.

Fig. 6 zeigt eine zu den Fig. 1 und 2 analoge Ausführungsform j·'

mit einer zwischen die Schuhsohle 19 und die Meßfühler 12, 14, 15 geschalteten Sohlenplatte 24, welche im Sinne der Ausführungen zu dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 als die eigentliche Sohle des Schuhs aufgefaßt werden kann. Die Meßfühler 12, 14, 15 greifen jedoch statt an der Schuhsohle 19 an der Sohlenplatte 24 an.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird der Schuh 2O durch ein zwei seitlich wegschwenkbare Seitenbacken 22' aufweisendes Schuhfesthaltesystem 22 an der Sohlenplatte 24 festgehalten.·

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Auch der Kraftantrieb A und die Rechenschaltung 17 befinden sich an der Sohlenplatte 24. Es kann auch jedes andere mittels eines Kraftantriebs A zu öffnende Schuhfesthaltesystem verwendet werden.

Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und sind bei der Ausführungsform nach Fig. 6 als Ellipsen dargestellte Druck-Zug-Meßfühler 12, 14 bzw. 15 verwendet, welche als fest mit dem Ski 13 und der Sohlenplatte 24 verbunden zu denken sind, so daß sie die Sohlenplatte gegen in beliebigen Richtungen auftretende Kräfte am Ski 13 festhalten können,.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wäre die Schaltung nach Fig. 2 so zu modifizieren, daß statt der beiden Druckmeßfühler 14', 14" nur der eine Druck-Zug-Meßfühler 14 an den zweiten Eingang der Summierstufe 42 angelegt ist. Der Druck-Zug-Meßfühler 14 ist dann in der Lage, sowohl ein positives Drucksignal F1 als auch ein negatives Zugsignal abzugeben.

Soll die Ausführungsform nach Fig. 6 auch für die Auslösung bei einem Rückwärtssturz ausgelegt sein, so könnte beispielsweise das Ausgangssignal der Differenzbildungsstufe 41 nach Fig. 2 in der gestrichelt angedeuteten Weise einer weiteren Schwellenwertschaltung 44' mit einer vorzeichenmäßig gegenüber der Schaltung 4 4 entgegengesetzt gerichteten Schwelle zugeführt sein, welche ebenfalls den Kraftantrieb A ansteuert. Da sich beim Rückwärtssturz alle Vorzeichen der auf Seite 16 angegebenen'Formel (1) umkehren, kann die Auslösung des Antriebs A aufgrund der entsprechend ausgebildeten Schwellenwertschaltung 44' auch beim Rückwärtssturz erfolgen.

Von besonderer Bedeutung bei Verwendung einer fest mit der Sohle 19 verbundenen Sohlenplatte 24 ist, daß sämtliche elektronischen und mechanischen Bauteile in bzw. an der Sohlenplatte 24 angeordnet werden können, so daß eine vollst.and ige Montage aller Bindungsteile bereits in der Fabrik

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möglich ist. Die so ausgebildete Platte braucht dann nur noch am Ski befestigt zu werden.

Fig. 7 zeigt die Verwirklichung einer den Fig. 3 bis 5 entsprechend vereinfachten Ausführungsform mit Sohlenplatte 24. In diesem Fall soll die Sohlenplatte 24 im Abstützdrehpunkt 18 gelenkig, also unlösbar an dem auf dem Ski 13 angebrachten Lagerbock 45 befestigt sein, so daß sie lediglich um die Querachse 18 schwenken, nicht aber vom Ski 13 abgenommen werden kann. Im Fersenbereich sind in der dargestellten Weise wieder die beiden Meßfühler 14, 15 angeordnet. Die gelenkige Lagerung bei 18 muß so sein, daß aufgrund eines geringfügigen Spielraums der Platte 24 in Skilangsrichtung der Druck-Zug-Fühler 15 beaufschlagt werden kann.

Auch bei dieser Ausführungsform sind die Meßfühler 14, 15 als Druck-Zug-Meßfühler ausgebildet und so mit dem Ski 13,

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der Sohlenplatte M\ bzw. dem Bock if6 verbunden, daß zwischen der Platte Zl\ und den Meßfühlern 1*f, I5 sowohl Druck ais auch Zugkräfte übertragen werden können.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist darauf zu achten, daß die Ausgangssignale der Meßfühler 1 /f, I5 positiv sind, wenn auf sie eine Zugkraft ausgeübt wird. Dies kann auch durch eine geeignete Signalumkehr in der Rechenschaltung 17 erzielt werden.

Durch Einbau einer zweiten Schwellenwertschaltung. Vt¹,. "ie das in gestrichelten Linien in Fig. 2f angedeutet ist, kann die Anordnung nach Fig. 7 auch für eine Auslösung bei einem Rückwärtssturz ausgenützt werden.Die Schwellenwertschaltung 44· weist eine gegenüber der Schaltung l\h vorzeichenmäßig wieder entgegengesetzt liegende Schwelle auf.

Die Ausführungsform nach Fig. 8 unterscheidet sich von der nach Fig. 6 nur dadurch, daß die Sohlenplatte in zwei Teilplatten 2if'» 24" unterteilt ist, von denen die eine im Ballenbereich, die andere im Fersenbereich am

Ski 13 über die Meßfühler 12, I4, 15 befestigt ist. Außer

dem besteht das Schuhfesthaltesystem 2Z aus an jeweils einer der Platten 24', 2/+" angeordneten seitlich wegschwenk-?. baren Backenpaaren. Zwei Antriebe A werden von einer gemeinsamen Rechenschaltung 17 gespeist. Das vordere Backenpaar kann über Langlöcher 27 an seitlichen Zapfen 25 des Schuhs angreifen, um in diesem Bereich eine gewisse Längsbeweglichkeit des Schuhs innerhalb der Backen zu gewährleisten und so die Beaufschlagung des Längskraft-Meßfühlers I5 zu gewährleisten.

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Die Fig. 9 bis 12 zeigen ein praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung.mit elektrischer Auslösung.

Der Schuh 20 ist mit seiner Sohle 19 auf der Platte 2.k befestigt, welche ihrerseits über Lagerbolzen 25 auf der skifesten Platte 26 gelagert ist. Der Lagerbolzen 25 befindet sich skilotrecht unterhalb des bruchgefährdeten Querschnittes 11 und gestattet aufgrund seiner Lagerung in einem Langloch 27 nicht nur ein Kippen der Platte 2if relativ zu der skifesten Platte 26 um die Bolzenachse, sondern auch eine geringfügige Bewegung der schuhfesten Platte Zk relativ zur skifesten Platte 26 in Skilängsrichtung. Dies ist erforderlich, um die für die Erfindung wesentliche Längskraft F2 zu messen.

Die gemäß der Erfindung zu messende Kraft FI wird am Plattenende durch einen Biegeträger 28 mittels eines Dehnungsmeßstreifens 21 gemessen. Der Biegeträger 28 ist einseitig an einem skifesten Gehäuse 29 befestigt und steht mit dem anderen Ende in einer gelenkigen Verbindung mit der schuhfesten Platte 2Zf.

Die Längskraft F2 der Platte Zk wird über einen weiteren einen Dehnungsmeßstreifen 21 tragenden vertikalen Biegeträger 30 erfaßt, der ebenfalls am Gehäuse 29 befestigt ist und von oben gelenkig in eine Aussparung der schuhfesten Platte Zk eingreift.

Die Signale der beiden Dehnungsmeßstreifen 21 werden der Rechenschaltung 17 zugeführt, welche vorzugsweise eben- . falls innerhalb des Gehäuses 29 untergebracht sind.

Die Ausgangsleitung 31 der Rechenschaltung 17 führt nach den Fig. 9 und 12 zu einem Antriebsmagneten A, welcher über

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ein Kniehebelgestänge 32 auf das Schuhfesthaltesystem 22 derart einwirkt, daß beim überschreiten des in der Rechenschaltung 17 vorgesehenen Schwellenwertes der Magnet A ausreichend Strom erhält, um die für die öffnung der Bindung erforderliche Kraft zu erzeugen.

In Fig. 9 ist des weiteren noch dargestellt, daß auch die Torsionsbeanspruchung des Beins auf gleiche Art gemessen werden kann. Ein ebenfalls im Gehäuse 2$ angeordneter Meßfühler 33, welcher mit der Platte 2h in Eingriff steht, liefert in analoger Weise ein ' der Torsionskraft proportionales Ausgangssignal, das der Rechenschaltung 17 zugeführt wird. Eine Drehbewegung der Platte 2h um die Hochachse 16- wird durch die spezielle Ausbildung der Lagerteile 25, 27 ermöglicht.

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Claims

Patentansprüche :

Sicherheitsskibindung mit einem Meßfühlersystem zur Ermittlung eines gefährlichen Biegemomentes am Skifahrerbein um eine in Skilängsrichtung zwischen Ballen und Ferse liegende Querachse mit einem senkrechten Abstand von der Skioberfläche und zur Abgabe eines Auslösesignals bei Erreichen des gefährlichen Biegemomentes und mit einem Schuhfesthaltesystem, welches durch Einwirken des Auslösesignals des Meßfühlersystems auf einen Antrieb freigebbar ist, gekennzeichnet durch einen ersten, zwischen dem Ski (13) und der Schuhsohle (19) in Skilängsrichtung in einem Abstand (y)wirkungsmäßig hinter der Querachse (11) angeordneten Meßfühler (14) für die in diesem Abstand auf die Schuhsohle(19) übertragene Kraft (F1) vorzugsweise die nach unten übertragene Kraft, einen zweiten zwischen dem Ski (13) und der Schuhsohle (19) angeordneten,

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DIP L. -IN G. W. CRAMKOW DR. C. MANlTZ ■ Dl PL-INC. M. FINSTERWALO ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANIKEN

STUTTCART SO IBAD CANNSTATTI β MÖNCHEN 22. RO B E R T - KO C H - S T R AS S E I MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7270

ORIGINAL INSPECTED

in Skilängsrichtung wirkenden Meßfühler (15) für die auf die Schuhsohle (19) wirkende LMngskraft(F2), vorzugsweise die von vorn wirkende Längskraft/ und einen dritten zwischen dem Ski (13) und der Schuhsohle (19)

in Skilängsrichtung in einem Abstand (x) vor der Querachse (11) angeordneten Meßfühler (12) für die in diesem Abstand (x) auf die Schuhsohle (19) übertragene Kraft (F3),vorzugsweise die nach oben übertragene Kraft, wobei die Ausgangssignale der drei Meßfühler (12, 14, 15) an eine Rechenschaltung (17) angelegt sind, welche ein diese drei Ausgangssignale berücksichtigendes Summen-Auslösesignal bildet.
2. Sicherheitsskibindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Horizontalabstände (x, y) gleich sind.
3. Sicherheitsskibindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Rechenschaltung (17) die Summe der vom dritten und ersten Meßfühler (12, 14) gebildeten Signale vermindert um das mit einem dem Abstand (z) der Querachse (11) von dem Abstützpunkt der Schuhsohle auf dem dritten Meßfühler (12) direkt und dem Abstand (x) dieses Abstützpunktes von der durch die Querachse (11) verlaufenden vertikalen Querebene (16) umgekehrt proportionalen Faktor (z/x) multiplizierte Ausgangssignal des zweiten Meßfühlers (15) als Auslösesignal bildet.
4. Sicherheitsskibindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der dritte Meßfühler (12) entfällt und durch ein eine geringfügige Kippung zumindest um einen Bereich der Unterseite der Schuhsohle (19) liegende Querachse (18) zulassendes skifestes Stützteil (45) ersetzt ist, wobei die Ausgangssignale der beiden verbleibenden Meßfühler (14, 15) an eine Rechenschaltung (17) angelegt sind, welche ein die vom ersten Meßfühleri 1 4) und vom zweiten Meßfühler (15) abqeqebenen Signale berücksichtigendes Suiumenauslösesiqnal

bildet. 130024/01^7
5. Sicherheitsskibindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Rechenschaltung (17) das Summenauslösesignal bildet aus dem Ausgangssignal des ersten Meßfühlers (14) vermindert um das mit einem dem Abstand (z) der Querachse (11) vom Abstützdrehpunkt (18) der Schuhsohle (19) direkt und dem Abstand (y) des Meßfühlers (14) von der Querebene (16) umgekehrt proportionalen Faktor (z/y) multiplizierte Ausgangssignal des zweiten Meßfühlers.
6. Sicherheitsskibindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Meßfühler (14) in zwei Druck-Meßfühler (14', 14") für die nach unten bzw. nach oben wirkende Kraft auf die Schuhsohle (19) unterteilt ist, und daß das Ausgangssignal des Druckmeßfühlers (14") für die nach oben gerichtete Kraft vor der Addition mit negativem Vorzeichen versehen wird.
7. Sicherheitsskibindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der als Druckfühler ausgebildete zweite Meßfühler (15) zwischen der Sohlen-

spitze und einem Vorderbacken (33) angeordnet ist.
8. Sicherheitsskibindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der als Druckfühler ausgebildete erste Meßfühler (14') für die nach unten übertragene Kraft (F1) zwischen der Sohlenoberseite an dor Ferse und einem vorzugsweise an einem nach hinten wegschwenkbaren Sohlenhalter (34) angebrachten Sohlenniederhalter (36) angeordnet ist.
9. Sicherheitsskibindung nach Anspruch 4 und 6_# dadurch gekennzeichnet , daß der Teilmeßfühler (14") für die nach oben übertragene Kraft zwischen der Sohlenunterseite und einem Trittsporn (35) des Sohlenhalters (34) angeordnet ist.

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10. Sicherheitsskibindung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Teilmeßfühler (14·) in dem Abstand (y) vor der Querachse (11) und der zweite Teilmeßfühler (14") im gleichen Abstand (y) hinter der Querachse (11) zwischen dem Ski (13) und der Schuhsohle (19) angeordnet ist.
11. Sicherheitsskibindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen die Schuhsohle (19) und die Meßfühler (12, 14, 15) wenigstens eine Sohlenplatte (24) geschaltet ist, die vorzugsweise über die Meßfühler (12, 14, 15) fest mit dem Ski (13) verbunden ist und das Schuhfesthaltesystem (22) trägt.
12. Sicherheitsskibindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Sohlenplatte (24) außerdem den Antrieb (A) und die Rechenschaltung (17) trägt.
13. Sicherheitsskibindung nach Anspruch 4 oder 5 und 11 oder ι 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Sohlenplatte (24) im Bereich des Abstützdrehpunktes (18) am Ski (13) um die betreffende Querachse drehbar angelenkt ist.
14. Sicherheitsskibindung nach einem der Ansprüche H bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß eine durchgohende Sohlenplatte (24) vorgesehen ist.
15. Sicherheitsskibindung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daß zwei getrennte Sohlenplatten (24^f, 24") vorgesehen sind.
16. Sicherheitsskibindung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die vordere Sohlenplatte (24') dem dritten Meßfühler (12) und die hintere Sohlenplatte (24") dem ersten Meßfühler (14) zugeordnet ist.

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17. Sicherheitsskibindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens einer der Meßfühler (12, 14, 15) vorzugsweise jedoch alle Meßfühler als Druck-Zug-Meßfühler ausgebildet sind.
18. Sicherheitsskibindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß als Meßfühler Dehnungsmeßstreifen (21) verwendet sind, welche an die erwähnten Kräfte (F1, F2 bzw. F3) übertragenden Teilen der Bindung angebracht und an die Rechenschaltung (17) angeschlossen sind.
19. Sicherheitsskibindung nach einem der Ansprüche 14 und 17, 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Sohlenplatte

(24) auch um eine durch die Querachse (11) verlaufende Hochachse (16') geringfügig gegen Federkraft schwenkbar ist und das Schuhfesthaltesystem (22) auch bei einer derartigen Schwenkbewegung ausgelöst wird.

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