DE3147140A1 - Ski - Google Patents

Description

Fischer Gesellschaft m.b.H., Ried im Innkreis (Österreich)

Ski

Die Erfindung betrifft einen Ski nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bekannt, den Skikörper als Biegeträger auszubilden, der zum Zwecke einer besseren Anpassung an das Gelände und an die auftretenden Belastungen eine über die Skilänge variable Verteilung der Biegesteifigkeit aufweist. Als Konstruktionssystem werden sogenannte Verbundkonstruktionen verwendet, bei denen verschiedene Punktionen durch unterschiedliche Bauteile erfüllt werden. Zur Erzielung einer, entsprechenden Biegesteifigkeits-Verteilung werden insbesondere in den druckseitigen und zugseitigen Randbereichen des Skikörpers Schichten aus Werkstoffen hoher Steifigkeit und Festigkeit angeordnet, nach denen dieser Konstruktionstyp den Namen "Sandwichkonstruktion" erhielt. Werden diese Schichten als Stege auch über die Seitenwände der im wesentlichen rechteckigen Skiquerschnitte erstreckt, so spricht man von "Kastenkonstruktionen". Die als "tragende Gurte, bzw. Stege" bezeichneten Schichten hoher Steifigkeit und Festigkeit sind mit dem dazwischenliegenden, sie distanzierenden Stützkern an der gesamten Kontaktfläche kraftschlüssig verbunden, wobei als Fügeverfahren überwiegend die Verklebung angewendet wird. Die im Querschnitt einer derartigen Konstruktion auftretenden Dehnungen sind bei einer Biegebelastung im wesentlichen proportional zum

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Abstand von der neutralen Zone des Querschnittes, sowie von der Schubsteifigkeit des Stützkernes und eventueller schubweicher Zwischenschichten.

Die früher ausschließlich verwendeten Konstruktionen mit im wesentlichen homogenen Querschnitten, wie sie im traditionellen Holzski verkörpert sind, werden heute nur mehr in geringem Ausmaß eingesetzt.

Die Variation der Biegesteifigkeit derartiger Konstruktionen über die Länge erfolgt zumeist durch Veränderung der Stützkernhöhe, die teilweise durch eine Veränderung der Gurtdicke unterstützt sein kann. Es sind auch Konstruktionen bekannt, bei denen durch verschiedene Maßnahmen die Biegesteifigkeit unterschiedlich eingestellt werden kann.

In der AT-PS 272 903 ist eine Skikonstruktion mit mindestens einem, sich im wesentlichen in deren Längsrichtung erstreckenden, die Biegesteifigkeit des Skikörpers verändernden, einstellbaren Versteifungselement geoffenbart, das stabförmig und mit in verschiedenen Querschnittsrichtungen unterschiedlicher Biegesteifigkeit ausgebildet und drehbar in bzw. auf den Ski gelagert ist. Die Versteifungselemente liegen bei dieser Ausführung nahe an, bzw. in der neutralen Zone, sodaß der Verstellmechanismus nicht sehr effektiv ist, obwohl der Aufwand hoch ist.

In der AT-PS 304 319 wird vorgeschlagen, temperaturabhängig eine Steifigkextsänderung dadurch herbeizuführen, daß in in Skilängsrichtung verlaufenden Rohren enthaltenes Wasser bei Untersehreitung des Gefrierpunktes gefriert. Diese Ausführung gestattet lediglich eine sprunghafte Änderung bei der Gefriertemperatur unä ist darüber hinaus infolge der unvermeidbaren Nähe zur neutralen Zone nicht sehr effektiv.

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Ein wesentlicher Nachteil aller Konstruktionen, die als Biegeträger ausgebildet sind, ist die bezüglich der Nulllage symmetrische Verformbarkeit. Dadurch können sie durch stoßartige Belastungen zu Biegeschwingungen angeregt werden, die das Fahrverhalten nachteilig beeinflussen. Wie die Praxis zeisrt, sind aufgrund der Bodenunebenheiten beim Ski fahren immer relativ große Bereiche des Ski nicht in Kontakt mit dem Boden und daher frei schwingungsfähig. Aus diesem Grunde wurde schon wiederholt vorgeschlagen, die bei als Biegeträger ausgebildeten Skikonstruktionen unvermeidlichen Schwingungen durch geeignete Dämpfungsmaßnahmen abzuschwächen.

Die am 15.1.1972 bekanntgemachte österreichische Patentanmeldung A 11134/-6 9 offenbart einen Ski, bei dem im Bereich der Oberseite eine Dämpfungsschicht angeordnet ist, die aus einer Folie aus Polymeren und einer diese abdeckenden Metallfolie gebildet ist. Derartige Dämpfungsexnrxchtungen zeigen zwar einen nachweisbaren Effekt, der sich aber in der Praxis als völlig unzureichend erwiesen hat.

CH-PS Nr. 558.185 beschreibt einen schwingungsgedämpften Ski, der in seinem den Schwingungen ausgesetzten Teil oder in einem am Ski befestigten Körper mindestens eine mit fließfähigem Material teilweise gefüllte Kammer enthält. In der Praxis erweist sich der derart erzielbare Effekt als unzureichend,, sodaß die vorgeschlagene Lösung- keine wirtschaftliche Bedeutung erlangt hat.

DE-OS 1,428.966 offenbart eine Skikonstruktion mit fest, eingebauten oder auswechselbaren elastischen Elementen. Diese sind entweder als Zugelemente an der Unterseite des Ski, oder als mechanische oder hydraulische Druckelemente oberhalb der neutralen Zone angeordnet. Da die elastischen Elemente in den Skikörper eingebaut sind, müssen sie zwangsläufig in der Nähe der neutralen Biegezone lie-

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gen und sind daher nur schlecht wirksam. Darüber hinaus sind die erforderlichen konstruktiven Maßnahmen sehr aufwendig -und verursachen bei ausreichender Festigkeit eine unzulässige Erhöhung des Skigewichts.

Durch die PR-PS 1 407 710 ist ein Ski bekannt geworden, bei dem zur Herabsetzung der Schwingneigung ein hydraulischer, pneumatischer, hydropneumatischer, aber auch aus Gummi bestehender¹ Schwingungsdämpfer üblicher Bauweise vorgesehen ist, der mit seinem einen Ende an der Skibindung angelenkt ist und dessen Kolbenstange weitgehend verlängert ist und knapp hinter der Schaufel des Skis in gelenkiger Verbindung mit der Ski-Oberseite steht. Diese Stange wird also beim Auftreten von Biegeschwingungen des Ski-Vorderteils in Skilängsrichtung hin- und hergeschoben; durch den Schwingungsdämpfer wird die Größe dieser Bewegungen weitgehend herabgesetzt. Eine unsymmetrische Schingungsdämpfung ist hiebei weder beabsichtigt noch möglich.

Eine weitgehend ähnliche Bauweise zeigt die AT-PS 327 754; an der Skischaufel (Skispitze) ist eine Stange angelenkt, deren anderes Ende mit einem Gummi-Schwingungsdämpfer zusammenwirkt .

Gemäß der DE-OS 2 227 017 ist nahe der Skispitze das eine Ende einer Stange befestigt, deren anderes Ende in einen nur einseitig wirkenden ("unsymmetrischen") Schwingungsdämpfer ragt. Nach oben gerichtete Bewegungen (Biegungen) des Skis werden dadurch stärker gebremst als Bewegungen nach unten hin.

Die PR-PS 1 115 843 betrifft eine Einrichtung, welche hauptsächlich zum Dämpfen von Torsionsschwingungen des Skis vorgesehen ist. Nur nebenbei dient diese Einrichtung auch als Reibungsschwingungsdämpfer, indem die Torsionsstange, die mit·ihrem hinteren Ende starr an

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(1(Μ· r>k.iobnruofte? knapp vor der Bindung befestigt ist, mit ihrem vorderen abgekröpften und unter Vorspannung an der Skioberseite auffliegenden Ende auf die Skioberseite Reibungskräfte ausüben kann, wenn der Skivorderteil Biegebewegungen ausführt.

Im Gegensatz hiezu ist bei der erfindungsgemäßen Einrichtung nicht an eine Schwingungsdämpfung an sich gedacht, sondern an eine Ausbildung des Skis als Träger, der in den beiden möglichen Biegerichtungen verschiedene Biegesteifigkeiten aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist die den vorbekannten Lösungen anhaftenden .Nachteile zu vermeiden und die im Bereich der Skibindung angreifenden Reaktio-nskräfte .und Massekräfte durch elastische Verformung der Skikonstruktion über die gesamte Skilänge zu verteilen.

Diese Aufgabe wird bei einem Ski der eingangs erwähnten Art durch die Maßnahme nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Skis ergeben sich durch die Maßnahmen nach den Unteransprüchen.2 bis 11.

Die Erfindung wird anhand von Fig. 1 bis 6 durch Beschreibung mehrerer Ausführungsformen erläutert, ohne, darauf beschränkt zu sein. Es sind jeweils Seitenansichten der erfindungsgemäßen Skikonstruktion dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Skikonstruktion mit einem Biegeträger 1, der im Bereich des SkiVorderteiles die aufgebogene Skischaufel aufweist. Im Bereich der Schaufel und im vorderen Skiteil vor dem zur Montage der Skibindung vorgesehenen Bereich sind auf dem Biegeträger 1 schubsteife Klötze 3 angebracht, die als Stützpunkt für ein mit diesem kraft-

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übertragend verbundenes elaut i r.chon Element ? dienen, das in einem Abstand d von vorzugsweise mindestens 1 mm, zweckmäßig 10 bis 50 mm im wesentlichen in Richtung der Oberfläche des Biegeträgers 1 angeordnet ist und bei einer die Oberseite des genannten Biegeträgers konvex krümmenden Biegebelastung des Ski auf Zug belastbar ist, und bei einer die Oberseite des Biegeträgers konkav krümmenden Biegebelastung des Ski ausknickt. Die Stützpunkte 3 können aus beliebigen schubsteifen Werkstoffen hergestellt sein, beispielsweise aus Holz, verstärkten oder unverstärkten Kunststoffen, oder aber auch aus metallischen Werkstoffen. Ihre Form kann beliebig sein, insbesondere können die Ecken abgerundet, oder zur Gewichtserleichterung Ausnehmungen angebracht werden. Die Befestigung am Biegeträger 1 kann entweder durch Schrauben, Kleben oder andere Fügeverfahren erfolgen. Ebenso können die Stützpunkte 3 als integrierte Vorsprünge des Biegeträgers 1 ausgebildet sein. Das elastische Element 2 kann band-, stab-, oder auch draht- oder seilförmig sein und beliebige Querschnittsform aufweisen. Es besteht aus beliebigen Werkstoffen, deren Dehnsteifigkeit etwa in der gleichen Größenordnung liegt, wie die des Biegeträgers .1. Besonders günstig ist es, wenn sie mindestens 3 000 MPa beträgt. Seine Dimensionen sind so bemessen, daß im durch die Stützpunkte 3 begrenzten Bereich die Knicklast des elastischen Elements 2 kleiner ist als die des Biegeträgers 1. Günstig ist es, wenn die Knicklast höchstens 50 % Jener des Biegeträgers 1 beträgt, vorzugsweise unter 10 %. Die Befestigung des elastischen Elements 2 auf den Stützpunkten 3 kann durch Schrauben, Nieten, Kleben oder andere Befestigungsarten erfolgen. Bei Einwirkung eines Biegemomentes mit der Richtung des eingezeichneten Momentes M₁ knickt das elastische Element 2 über die durch die Stützpunkte 3 begrenzte Länge 1 aus, wenn die Knicklast überschritten wird. Wirkt dagegen ein Biegemoment entspre-

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chend der Kichtung von M.,, so wird das elastische Element 2 gedehnt j bis die Knicklast des Biegeträgers 1 überschritten wird. Bei erfindungsgemäßer Ausdehnung der Dehnsteifigkeit des elastischen Elements 2, sowie seiner Knicklast im Verhältnis zur Knicklast des Biegeträgers 1 im durch die Stützpunkte 3 begrenzten Bereich 1 wird die Biegesteifigkeit der Gesamtkonstruktion bei einer Momentenrichtung gemäß J(L wesentlich weniger über die Steifigkeit des Biegeträgers 1 hinaus vergrößert, als bei einer Belastung in der Momentenrichtung M₂. Es ergibt sich daher eine bezüglich der Nullage der elastischen Verformung unsymmetrische Verformungscharakteristik, die in unterschiedlichen Richtungen von der Nullage aus verschiedene Resonanzfrequenzen einer Biege schwingung verursacht.'·. Da reale freie Schwingungen im wesentlichen symmetrisch zu einer Nullage erfolgen müssen, ist bei der erfindungsgemäßen Konstruktion bei stoßartiger Anregung ein Einschwingen praktisch nicht möglich. Dies verbessert entscheidend die Laufruhe des Ski, insbesondere bei unebenen, rippigen Spurenverhältnissen und bei hohen Geschwindigkeiten.

Je größer der Abstand d ist, desto größer wird der Steifigkeitsunterschied bezüglich von Beanspruchungen beiderseits der Nullage, da einerseits die Knickkräfte vergrößert werden und andererseits für eine^v bestimmte Krümmung des Biegeträgers 1 größere Zugdehnungen im elastischen Element 2 überwunden werden müssen. Die Einspannlänge 1 beeinflußt die Knicklänge des elastischen Elementes 2, die darüber hinaus noch durch die Art der Anlenkung der schubsteifen Stützpunkte 3 beeinflußt werden kannj Wird das elastische Element 2 wie in Fig. 1 fest eingespannt, so beträgt die Knicklänge die Hälfte'der Einspannlänge, bei beidseits gelenkiger Lagerung entspricht sie der Einspannlänge. Wird das elastische Element 2 so ausgebildet, daß die Knicklast vernachlässigbar klein wird, so wirkt in Bean-_;

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spruchungsrichtung entsprechend IVL nur die Biegesteifigkeit des Biegeträgers 1.

Fig. 2 zeigt eine Konstruktion, bei der im vorderen Bereich eines Biegeträgers 1 ein elastisches Element 2 angeordnet ist, wobei die Anlenkung nicht nur über zwei endseitige schubsteife Stützpunkte 3, sondern auch noch über einen dazwischenliegenden schubsteifen Stützpunkt 4 erfolgt. Dadurch wird die freie Einspannlänge auf zwei Bereiche 1^ und I₂ aufgeteilt, in denen unterschiedliche Knicklasten auftreten. Dies ergibt eine selektive Versteifung bei einer Belastungsrichtung im Sinne M₁, die je nach dem Verhältnis von 1. und Ip variiert werden kann. Wird der Stützpunkt 4 auf der Oberfläche des Biegeträgers 1 verstellbar angebracht, so besteht die Möglichkeit, durch Verstellen der Stützpunktposition die Steifigkeitsverteilung der Konstruktion zu verändern. Dies erlaubt beispielsweise eine Anpassung der Skikonstruktion an verschiedene Anwendungsbedingungen. Weiter zeigt Fig. 2 die Anordnung eines zusätzlichen Elementes 2 mit endseitigen Stützpunkten 3 im hinteren Bereich des Biegeträgers 1. Selbstverständlich -kann auch im hinteren Bereich ein dazwischenliegender Stützpunkt 4 angeordnet werden. Allgemein kann die Anordnung mit mehreren Stützpunkten 4 versehen sein, sodaß sich eine Reihenschaltung von Bereichen er glib. 1t, in · denen das elastische Element 2 bei einer Beanspruchungsrichtung im Sinne von ML ausknicken kann. Werden diese Stützpunkte 4 zumindest teilweise verstellbar angeordnet, so erlaubt dies eine je nach Anzahl der Stützpunkte differenzierte Feineinstellung der Steifigkeitsverteilung. Die in Fig. 2 fest eingespannt dargestellten elastischen Elemente 2 können selbstverständlich auch gelenkig gelagert sein.

Fig. 3 zeigt die Anordnung eines elastischen Elementes 2 im vorderen Bereich eines Biegeträgers 1, wobei die Anlenkung an den endseitigen schubsteifen Stützpunkten 3 gelenkig erfolgt j während das Element im dazwischenliegenden Stützpunkt h fest eingespannt ist. Ebenso kann das Element 2 in den endseitigen Stützpunkten 3 fest und im mittigen Stützpunkt 3 gelenkig gelagert sein.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der das elastische Element 2 im vorderen Bereich eines Biegeträgers 1 mit zwei endseitigen Stützpunkten 2 und einem mittigen Stützpunkt gelenkig gelagert ist.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei der das elastische Element 2 nicht parallel zur Oberfläche des Biegeträgers 1 angebracht ist, sondern einen nach vorne zunehmenden Abstand d aufweist. Ebenso kann aber ohne Beeinträchtigung des Effekts der Abstand d am hinteren Ende des elastischen Elements 2 größer sein als am vorderen.

Die Anordnungen nach Fig. 3 bis Fig. 5 können selbstverständlich auch entweder nur, oder zusätzlich im hinteren Bereich des Biegeträgers 1 angeordnet sein.

Fig. 6 zeigt eine Anordnung, bei der die Anlenkung des elastischen Elements 2 am vorderen Ende nicht über einen eigenen Stützpunkt 3_S sondern direkt am aufgebogenen Teil der Skischaufel erfolgt. Durch Wahl verschiedener Anlenkungspunkte können verschiedene Abstände d eingestellt werden.

Einen besonders günstigen Effekt zeigt die erfindungsgemäße Konstruktion beim Sprungski, der üblicherweise beim Absprung von der Schanze aufgrund der Massenkräfte an den Enden nach unten weggebogen wird, was in der anschließenden Flugphase zu einem störenden Flattern der Ski führt.

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Die große Versteifung in dieser Beanspruchungsrichtung, die der Richtunp/Mp in Fig. 1 entspricht, verhindert dieses Durchbiegen weitestgehend, während die zur Ruhelage unsymmetrische Biegecharakteristik das Flattern in der Luft unterbindet. Bei konventionellen Konstruktionen in Form eines Biegeträgers wäre eine ausreichende Versteifung nicht möglich, da dies die Anpassungsfähigkeit des Ski an die Spur in der anderen Beanspruchungsrichtung beeinträchtigen würde.

Die elastischen Elemente 2 werden vorteilhaft aus verstärkten oder unverstärkten Kunststoffen, sowie aus metallischen Werkstoffen, beispielsweise Stahl oder Aluminium gefertigt. Sie können die Form von Stäben, flachen Bändern oder Drähten aufweisen. Ihre Biegesteifigkeit kann über die Länge konstant sein oder variieren, wodurch sich eine unterschiedliche Charakteristik der Ausknickung ergibt. Durch geeignete Maßnahmen, beispielsweise durch eine geringfügig exzentrische Anlenkung, kann man bewirken, daß die Ausknickung stets in Richtung zur Oberfläche des Biegeträgers 1 hin erfolgt. Dadurch stützt sich das elastische Element 2 nach einem bestimmten Ausmaß der Verformung, das vom Abstand d und der Länge 1 abhängt, am Biegeträger ab, was in der Folge eine progressive Zunahme der Steifigkeit bei weiterer Verformung verursacht. Bei geeigneter Abstimmung der Anordnung kann dies zu einer definierten Verformungsbegrenzung genutzt werden.

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Claims (11)

1. PATENTANWALT^ ' J. .!. * O ... _ΉΠ1

   DIETRICH LEWINSKY J I 4 / I

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   Fischer Gesellschaft m.b.H., Ried im Innkreis (Österreich)

   Ski

   Patentansprüche:

   Ski mit Einrichtungen zum unsymmetrischen Mindern von Biegeschwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einrichtung aus einem biegeelastischen, zugsteifen, im wesentlichen stab- oder bandförmigen Element besteht, welches zumindest an seinen beiden Enden über schubstarre Halterungen mit dem Skibrett verbunden ist und in Längsrichtung des Skibrettes und im Abstand von dessen Oberseite verläuft.
2. 2. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das biegeelastische Element einen Elastizitätsmodul von mindestens 3 000 MPa, vorzugsweise 20 000 bis 70 000 MPa, und eine Knicklast von höchstens 50 %, vorzugsweise unter 10 % der Knicklast des Skibrettes (1) aufweist.
3. 3· Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je ein biegeelastisches Element (2) im vorderen und bzw. oder im hinteren Skibereich angeordnet ist, wobei zwischen den endseitigen Halterungen (3) vorzugsweise mindestens ein mittlerer Stützpunkt (4) angeordnet ist.

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4. 4. Ski nach einem der Ansprüche 1 bis J>₃ dadurch gekennzeichnet, daß das biegeelastische Element (2) in den Halterungen (3) bzw. an den Stützpunkten (4) fest eingespannt ist oder zumindest teilweise gelenkig gelagert ist.
5. 5. Ski nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (3) bzw. die Stützpunkte (4) unterschiedliche Höhe aufweisen.
6. . 6. Ski nach den Ansprüchen 1 bis 5_a dadurch gekennzeichnet , daß das biegeelästische Element (2) eine gegenüber dem Skibrett vernachlässigbar niedrige Knicklast aufweist.
7. 7. SkL nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Skischaufel in an sich bekannter Weise als vordere Halterung dient.
8. 8. Ski nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren Stützpunkte (4) in Längsrichtung des biegeelastischen Elementes (2) verstellbar sind.
9. 9. Ski nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere biegeelastische Elemente (2) in Serie angeordnet sind und vorzugsweise zumindest teilweise gemeinsame Halterungen (3) besitzen.
10. 10. Ski nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das biegeelastische Element (2) aus verstärktem oder unverstärktem Kunststoff oder aus einem metallischen Werkstoff besteht.
11. 11. Ski nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das biegeelastische Element (2) exzentrisch angelenkt ist, so daß es nur in Richtung

    -••3 - · *- 3H7H0

    zur Oberfläche des Skibrettes (1) hin ausknicken kann.