-
Sich selbsttätig jeweils auf den richtigen
-
Auslösewert einstellende elektronische Sicherheits-Skibindung Die
Erfindung betrifft eine Sicherheits-Skibindung mit Kraftaufnehmern, die die im Ballen-
und Fersenbereich des Skischuhs in vertikaler Richtung wirkenden Kräfte sowie die
auf den Skischuh wirkenden Drehmomente in analoge elektrische Signale umwandeln,
die durch eine elektronische Schaltung oder einen Mikroprozessor in einen durch
die Größe und die Dauer-der Signale bestimmten Wert umgeformt werden, der durch
eine Vergleichsschaltung mit einem zulässigen Beanspruchungen entsprechenden Schwellwert
verglichen wird, die bei dessen Uberschreiten ein Auslösesignal für die Bindung
erzeugt.
-
Ein wesentliches Kriterium für das Funktionieren von Sicherheits-Skibindungen
ist, daß diese auf den individuellen Ausldsewert des jeweiligen Skiläufers eingestellt
sind. Dieser Auslösewert wird maßgeblich durch die erforderliche Haltekraft bestimmt,
die unterhalb der Kraft liegen muß die das Bein des Skiläufers bei quasistatischer
Belastung ohne Gefährdung noch aufzunehmen vermag. Diese Kraft kann aufgrund von
Erfahrungswerten aus der Messung des Schienenbeinkopfdurchmessers oder mit hinreichender
Genauigkeit auch aus dem Gewicht des Skiläufers bestimmt werden.
-
Moderne Sicherheits-Skibindungen werden so konstruiert, daß eine Auslösung
nicht immer schon dann stattfindet, wenn die Haltekraft übersteigende Kräfte auf
das Bein des Skiläufers wirken, sondern erst dann, wenn diese Kräfte über eine unzulässig
lange Zeit einwirken. Auslösekriterium ist die von dem Bein ohne Gefährdung aufzunehmende
Energie oder besser noch Bewegungsgröße, so daß beispielsweise durch Stöße verursachte
Beanspruchun gen mit weit über der Haltekraft liegenden Kraftspitzen nicht zu einer
Auslösung zu führen brauchen.
-
Die häufigste Ursache von Skiunfällen sind falsch eingestellte Sicherheits-Skibindungen,
die entweder auf einer unrichtigen Einstellung bereits beim Kauf oder auf unzureichender
Wartung, beispielsweise bei Benutzung in einer neuen Saison ohne vorherige Überprüfung,
beruhen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine elektronische Sicherheits-Skibindung
zu schaffen, , die unabhängig von einer Voreinstellung immer auf den für den jeweiligen
Skiläufer richtigen Auslösewert eingestellt ist.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Sicherheits-Skibindung
der eingangs angegebenen Art dadurch gelOst, daß
eine elektrische
Schaltung vorgesehen ist, die die von den Kraftaufnehmern gemessenen Kräfte, die
gleichsinnig in vertikaler Richtung wirken, während der Zeiten, in denen keine Momente
gemessen werden, ffber ihre Einwirkungsdauer erfaßt und bei deren quasistatischem
Verlauf als Gewicht des Skiläufers erkennt, und daß eine weitere Schaltung entsprechend
dem gemessenen Gewicht des SkiLäufers nach einem vorgegebenen Programm den jeweiligen
SchweLlwert einstellt. Die erfindungsgemäße Sicherheits-Skibindung erfaßt das Gewicht
des Skiläufers, wenn dieser etwa symmetrisch zwischen den vorderen und hinteren
Kraftaufnehmern steht, diese also gleichsinnig belastet, und das Gewicht huber einen
Längeren, fUr etwa statische Belastungen typischen Zeitraum auf diesen Kraftaufnehmern
ruht, so daß dynamische Belastungen, die sich aus vertikal wirkenden Beschleunigungen
ergeben können, nicht zu einer falschen Gewichtsmessung zu führen vermögen. Ein
weiteres Kriterium für die richtige Gewichtsmessung ist, daß keine Torsionsmomente
vorhanden sind, die dafür sprechen wUrden, daß der Skiläufer eben gerade nicht etwa
statisch die Kraftaufnehmer belastet. In der Regel kann davon ausgegangen werden,
daß sich das Gewicht des Skiläufers bei der quasistatischen Gewichtsmessung etwa
gleichmESb auf die vorderen und hinteren Kraftaufnehmer verteilt. Die Gewichtsmessung
kann aber auch in der Weise vorgenommen werden, daß aus den von den vorderen und
hinteren Kraftaufnehmern gemessenen Kräften die Summe gebildet wird. Die ungleiche
Belastung der vordern und hinteren Kraftaufnehmer wird insoweit also nicht als ein
Drehmoment aufgefaßt.
-
Die erfindungsgemäße Sicherheits-Skibindung stellt sich automatisch
immer dann auf einen höheren Schwellwert ein, wenn die Kraftaufnehmer eine höhere
quasistatisch wirkende Gewichtskraft messen. Der dem höchsten Auslösewert entsprechende
Schwellwert
wlrd dann erreicht, wenn der Skiläufer auf einem Bein
steht und mit seinem Gewicht quasistatisch nur eine Bindung belastet.
-
Die erste Einstellung des Schwellwerts erfolgt während oder unmittelbar
nach dem Einsteigen des Skiläufers in die Bindung, nämlich dann wenn dieser zum
ersten Mal die Bindung mit seinem Gewicht belastet.
-
Dynamische Belastungen, die zu einer Fehleinstellung führen könnten,
werden dadurch eliminiert, daß kurzzeitig wirkende Belastungen nicht als Gewichtsbelastungen
erfaßt werden.
-
Der frühere Schwellwert wird immer dann durch einen neuen ersetzt
wenn slch aufgrund der quasistatischen Gewichtsmessung ein höheres Gewicht ergibt,
das zu einer Korrektur des vorigen, geringeren Schwellwerts führt. Eine Gewichtserhöhung,
die zu einer Erhöhung des Schwellwerts fahrt, ergibt sich daraus, daß der Skiläufer
während der Einsteig- und Startphase mdglicherweise beide Beine mehr gleichm§ßig
belastet, so daß das volle Gewicht des Skiläufers nicht auf einem Bein ruht und
die Bindung dementsprechend noch nicht auf den höchsten Auslösewert eingestellt
ist.
-
Neben dem Gewicht des Skiläufers ist auch dessen Können ein Kriterium
für die Größe des erforderlichen Auslösewerts. Denn bei guten Skiläufern, beispielsweise
RennlAufern, kannen während des Skilaufs SteuerkrAfte auftreten, die die sich aus
dem Gewicht des Skiläufers errechnenden Auslösewerte übersteigen, während weniger
geübte Skiläufer mit Steuerkräften auskommen können, die unterhalb des dem Gewicht
dieses Skiläufers entsprechenden Auslösewerts liegen. Entsprechend dem jeweiligen
Fahrkönnen ist es daher zweckmäßig, die Skibindung über oder
unter
den dem Gewicht des Skiläufers entsprechenden Auslösewert einzustellen.
-
Nach einer Weiterentwicklung der Erfindung ist daher eine Schaltung
vorgesehen, die die Momente, die zwischen den Bereichen, in denen einerseits die
von den Fahrstößen erzeugten und andererseits die ueber eine für das Bein schädliche
Dauer einwirkenden Momentenliegen, als durch die Steuerkräfte erzeugte Momente auffassen
und entsprechend einem vorgegebenen Programm den Schwellwert über den durch das
Gewicht bestimmten erhöhen oder unter diesen ernidrigen.
-
Steuerkräfte machen sich im Gegensatz zu einer statischen Gewichtsbelastung
durch von dem Skischuh auf den Ski dbertragene Momente bemerkbar. Diese Momente
können in horizontaler Richtung, aber auch in vertikaler und in kombinierter Richtung
entstehen. Hierbei ist zu unterscheiden zwischen kurzzeitig wirkenden Momenten,
die durch Stöße und nicht durch Steuerkräfte verursacht sein können, und langanhaltenden
Momenten, die keine Steuerkräfte mehr sind, sondern durch quasistatisch wirkende
Torsionen, die bis zum Beinbruch fUhren können, verursacht werden können. Erfindungsgemäß
werden nur solche Momente als den Auslöseschwellwert beeinflussende Steuerkräfte
aufgefaßt, die in dem Bereich zwischen den unschädlichen Fahrstößen und den dber
eine schädliche Zeitdauer anhaltenden Momenten liegen.
-
Die erfindungsgemäße Beeinflussung der Auslöseschwellgrenze durch
die Steuerkräfte führt zu einer Sicherheits-Skibindung, die individuell entsprechend
dem Fahrkönnen des Skiläufers und seiner jeweiligen Fahrweise eingestellt ist.
-
Benötigt der Skiläufer beim Skilauf beispielsweise nur Steuerkräfte
ln einer Größe, die unter der seinem Gewicht entsprechenden
Auslöseschwellgrenze
liegen, so kann die Schwellgrenze herabgesetzt werden, so daß trotz der Einstellung
der Bindung unter dem dem Körpergewicht des Skiläufers entsprechenden Wert keine
Fehlauslösungen zu befürchten sind.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß im Bereich
des jeweiligen Schwellwerts liegende Momente, die als durch Steuerkräfte erzeugte
Momente aufgefaßt werden, zu keiner Änderung des Schwellwerts führen. Werden Momente
als Steuerkräfte erfaßt, die sich dem gerade eingestellten Schwellwert nähern, führen
diese nicht zu einer Einstellung der Bindung auf einen zu hohen Schwellwert, sondern
derartige Momente werden als Extremwerte nicht registriert.
-
Nach einet Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen; daß die
von den Kraftaufnehmern gemessenen Kräfte in Abhängigkeit von der Gradiente des
Kraftanstiegs, also dem Kraftanstieg über die Zeit, zu dem mit dem Schwellwert verglichenen
Auslösewert summiert bzw. integriert werden, und zwar derart, daß schnell ansteigende
Kräfte geringer als langsam ansteigende Kräfte integriert werden. Entscheidend für
die sichere Auslösung einer Bindung Ist nicht nur derSchwellwert, sondern auch die
Zeit, die zur Erreichung des Schwellwerts bzw. zur Überschreitung des Schwellwerts
benötigt wird. Fahrt der Skiläufer auf einer harten Piste, treten St6ße mit relativ
großer Amplitude in schneller Folge auf. Diese energiearmen und ungefährlichen Stöße
sollen aber nicht zu einer Auslösung aufsummiert werden, so daß das Zeitintervall,
über das bis zu dem Auslösewert integriert wird, vergrößert werden kann. Im umgekehrten
Fall, in dem weniger harte Stöße möglicherweise auch mit geringerer Frequenz vorhanden
sind, soll der Auslösewert schneller erreicht werden, weil diese üblicherweise energiereicher
und damit gefährlicher sindo Derartige Stöße sollen daher schneller bis
zum
Auslösewert aufsummiert werden.
-
Ein Charakteristikum fdr die Gefährlichkeit der Stöße ist der Gradient
des Kraftanstiegs, also die Anstiegsflanke der gemessenen Kraft. Ist diese Anstiegsflanke
steil, ist das ein Zeichen dafür, daß kurze, aber ihrer Art nach ungefährliche Stöße
auftreten, dle zu keiner Auslösung führen sollen. Im umgekehrten Fall sollen aber
Beanspruchungen mit einem flacheren Kraftanstieg schneller zu dem Auslösewert aufsummiert
werden.