DE3307003C2 - - Google Patents

Description

Es sind bereits Sicherheitskibindungen mit elektronischen Auslösesystemen bekannt, die z. B. im Falle des Nichtfunktionierens oder des Versagens der Versorgungsbatterie die Auslöseeigenschaften einer mechanischen, mit einer Auslösefeder arbeitenden Bindung aufrechterhalten. In der DE-OS 30 17 841 ist eine solche Bindung beschrieben, welche derart arbeitet, daß ein mechanisches, hydraulisches oder pneumatisches Notauslösesystem im Falle eines Versagens der elektrischen Steuerung an die Stelle dieses Systems tritt, während das Auslösesystem während der normalen Funktionsweise, bei welcher die elektrische Steuerung benutzt wird, nicht wirkt. Da die Regelung jedes der beiden Systeme, die parallel zueinander geschaltet sind, vollständig unabhängig erfolgt, trägt der Skiläufer das Risiko, daß sich während eines Versagens des elektronisches Systems gegenüber den Werten kurz vor dem Versagen erheblich unterschiedliche Auslösewerte vorzufinden. Diese Situation ist für die Sicherheit des Skiläufers äußerst nachteilig, der sich plötzlich Skifahrbedingungen ausgesetzt sieht, die nicht seinen Erwartungen entsprechen. Bei der bekannten Skibindung wird nicht mit einer in einem Backen untergebrachten Auslösefeder gearbeitet, sondern die Verbindung von Skischuh und Ski erfolgt in der Weise, daß um in Skilängsrichtung angeordnete Achsen schwenkbare Seitenhaltebacken mit am Skischuh befestigten, seitlich vorspringenden Zapfen zusammenwirken.

Aus der DE-OS 27 36 027 ist eine Skibindung als bekannt zu entnehmen, bei der ausschließlich mit elektrischen Mitteln Belastungen festgestellt und verarbeitet werden, um dann eine elektrische Auslöseschaltung zu betätigen. Die elektronische Schaltung wirkt also unmittelbar auf die Auslösung ein.

Bei der DE-OS 24 08 419 geht es darum, eine Verzögerungseinrichtung für eine Skibindung zu schaffen, bei der eine Hemmung der Auslösung bei ungefährlichen Stößen und trotzdem eine schnelle Rückführung der den Schuh haltenden Bindungsteile in die Gebrauchslage gewährleistet ist. Dazu ist die Auslösefeder mit einem pneumatischen System gekoppelt, welches in der Art eines Stoßdämpfers wirkt, um die Bewegung eines Kolbens bei der Auslösung der Bindung zu verzögern. Eine Beeinflussung der Einstellung des Stoßdämpfers ist dabei nicht vorgesehen, und auch eine elektronische Schaltung ist nicht vorhanden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Skisicherheitsbindung zur Verfügung zu stellen, bei der die Regelung der Auslösekraft vervollkommnet und die optimale Rückhaltung gegenüber einer Auslösung in Abhängigkeit von den Skibedingungen gewährleistet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen erreicht.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß eine Rückhaltekraft grundsätzlich vorhanden ist und nur die in Abhängigkeit von einem Sturz auftretenden, verschieden großen Störkräfte mittels der auf das mit der Auslösefeder ständig zusammenwirkende mechanische, hydraulische oder pneumatische System wirkenden elektronischen Schaltung ausgeglichen werden. Das aus der Auslösefeder und dem Zusatzsystem bestehende Auslösesystem hat eine bestimmte Rückhaltekraft, die auf hohe Störkräfte in Form von Reibungskraften ausgelegt ist. Bei geringen Reibungskräften kann die Bindung die Kräftedifferenz zusätzlich aufnehmen, ohne auslösen zu müssen. Die immer vorhandene Rückhaltekraft der Auslösefeder wird durch die vom Zusatzsystem ausgeübten, variablen Kräfte ergänzt, die ein Minimum bei einem Fahrunfall und ein Maximum beim Anzeigen des Skischuhes in der Bindung beträgt. Das zusätzliche System stellt also so etwas wie eine durch die elektrische Schaltung in seiner Wirkung einstellbaren Stoßdämpfer dar. Bei einem möglichen Versagen der elektronischen Schaltung ist die Auslösefunktion allein durch die Auslösefeder gewährleistet.

Vorteilhafte weitere Ausführungsformen der Sicherheitsbindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 und 3.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt bzw. zeigen:

Fig. 1 die teilweise geschnittene Draufsicht auf einen Skibindungsbacken, der mit einem hydraulischen Auslöseunterstützungssystem versehen ist, das durch eine elektrische Schaltung gesteuert wird,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer Einzelheit gemäß Kreis II in Fig. 1.

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Darstellung gemäß Schnittlinie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 und 5 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung des hydraulischen Kolbens beim normalen Skifahren,

Fig. 6 schematische eine Schnittansicht eines anderen hydraulischen Unterstützungssystems, welches auf der Grundlage einer Membraneinrichtung verwirklicht ist,

Fig. 7 und 8 jeweils Schnittansichten der verschiedenen Öffnungspositionen der Membrane gemäß den elektrischen Erregungen,

Fig. 9 die teilweise geschnittene Draufsicht auf einen abgewandelten Bindungsbackens, bei welchem das Unterstützungssystem elektromechanisch ist,

Fig. 10 eine der Fig. 9 entsprechende Darstellung, in welcher die von dem elektromechanischen Unterstützungssystem für eine gegebene elektrische Erregung eingenommene Position gezeigt ist,

Fig. 11 eine Längsschnittansicht einer anderen Ausführungsform, bei welcher das elektromechanische Unterstützungssystem in der Sohle des Stiefels angeordnet ist, während die Hauptauslöseeinrichtung im Bindungsbacken verbleibt, und

Fig. 12 bis 14 die Funktionsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 11 für verschiedene elektrische Belastungszustände.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform mit einem Skibindungsvorderbacken 1 dargestellt, in welchem ein Auslöseunterstützungssystem angeordnet ist.

Dieses System ist parallel zu der Auslösefeder 2 eines Hauptkolbens 3 angeordnet, der, wie bekannt, in einem Drehkörper 4 aufgenommen ist, welcher um eine Achse 6, welche mit einer Abflachung 5 versehen ist, gelagert ist. In der Fußrastenplatte 7 ist ein Meßfühler 8 für vertikale Kräfte der Stiefelspitze nach unten (Fall nach vorne) vorgesehen, während ein anderer Meßfühler 9 in einer Sohlenhalterung 10 angeordnet ist, derart, daß die vertikalen Kräfte nach oben (Fall nach hinten) von der Bindung berücksichtigt werden. Diese Meßfühler 8, 9 sind mit einer Stromquelle 11 und elektronischen Schaltungen verbunden, welche Signale an einer Solenoidspule 12 übertragen, welche auf einen Tauchkolben 13 wirkt. Der Tauchkolben ist Teil eines hydraulischen Mechanismus 14 mit einem hydraulischen Kreis 15, der zwei miteinander kommunizierende Kammern 16, 17 verbindet. Die Kammer 17 nimmt ein Ende 3′ des Hauptauslösekolbens 3 auf, während das andere Ende 3′′ mit der Abflachung 5 der Achse 6 unter der Wirkung der Auslösefeder 2 zusammenwirkt. Das Ende 3′ des Hauptkolbens 3, das in der Hauptkammer 17 des hydraulischen Mechanismus angeordnet ist, ist mit einem Gleitstopfen 18 versehen, der sich in der Kammer 17 unter der Wirkung einer Drehung des Vorderbacken 1, z. B. aufgrund eines seitlichen Stoßes, verschiebt. Der Querschnitt der Kammer 17 ist größer als derjenige der Kammer 16. Der Querschnittsunterschied führt zu einer Bremsung der Fluidströmung in dem Kreis, und es wird daher eine Bremskraft verursacht, die sich insbesondere einer Verschiebung des Hauptkolbens 3 widersetzt.

Um den Benutzungswert der Einrichtung zu verändern, ist vorgesehen, den Stopfen 18 mit einem einstellbaren Antirücklaufventil 20 zu versehen, derart, daß die Fluidströmung mehr oder weniger abgebremst wird. Der Einfachheit halber ist das Ventil in Fig. 1 nur schematisch dargestellt.

Wenn ein Stiefel in der Bindung nicht angezeigt wird, ist die Spule 12 nicht unter Spannung, und der Tauchkolben 13 ist maximal unter der Wirkung einer Rückstellfeder 19 zurückgeführt (Fig. 2 und 3), derart, daß der Kanalquerschnitt S des Strömungsmittels in der Kammer 16 maximal ist.

Im Bereich des hydraulischen Mechanismus 14 ist kein Effekt nachweisbar und es existiert nur eine minimale Rückhaltekraft zusätzlich zu der Rückhaltekraft, welche durch die Auslösefeder 2 gegeben ist.

Wenn in der Bindung ein Stiefel nachgewiesen wird, wird die elektrische Schaltung unter Spannung gesetzt. Ein Strom der Größe I durchläuft dann die Spule 12. Diese wirkt auf den Tauchkolben 13, der um eine Strecke d in der Kammer 16 vorrückt, was zu einer Reduktion des Kanalquerschnitts S der Fluidströmung führt (Fig. 4 und 5). Diese Querschnittsreduzierung verursacht eine Erhöhung der Rückhaltekraft gegenüber der Auslösung, und diese entspricht nunmehr einem vorgewählten Bezugsregelungswert.

Im Falle eines Fahrunfalles, welcher Störkräfte im Bereich der Sohlenspitze des Stiefels und der Fußrastenplatte erzeugt, werden diese Störkräfte durch einen der Meßfühler 8, 9 angezeigt; die Stromquelle 11 schickt nunmehr nur einen Strom i₁ I in die Spule 12, derart, daß der Tauchkolben 13 durch die Rückstellfeder 19 zurückgeführt wird. Der Kanalquerschnitt des Strömungsmittels steigt erneut an, und die Rückhaltekraft verringert sich. Wenn aus irgendeinem Grunde die elektronische Schaltung versagt, würde die Spule 12 nicht mehr mit Strom versorgt und der Tauchkolben 13 würde maximal in seinem Zylinder 21 zurückgeführt, wodurch der Querschnitt des Strömungsmittelkanals auf seinen Ausgangswert S zurückgeführt würde. Der Skiläufer findet hierdurch einen Auslöserückhaltewert vor, der den Minimumbedingungen für das Skifahren entspricht, die er sich mit der Regelung der Auslösefeder 2 festgelegt hat. Trotzdem erlaubt die Koppelung der hydraulischen Einrichtung mit der Hauptfeder bei Auftreten von Stößen und sogar im Falle des Versagens der Elektronik eine momentane Erhöhung des Rückhaltewertes gegenüber der Auslösung bzw. des Auslöserückhaltewertes aufgrund der Tatsache, daß für einen gegebenen Querschnitt des Strömungsmittelkanals die auf den Hauptkolben durch die Abflachung ausgeübte Kraft viel größer ist, wenn die Verschiebungsgeschwindigkeit schnell ist. So erhöht sich der Auslöserückhaltewert bei Stößen direkt in Abhängigkeit der Verschiebungsgeschwindigkeiten des Backens.

In den Fig. 6 bis 8 ist ein anderes hydraulisches Unterstützungssystem dargestellt, dessen Funktionsweise dem vorhergehenden ähnlich ist. Eine Balgmembrane 22 ist mit der Auslösefeder 23 eines Kolbens 24 einer nicht vollständig dargestellten Bindung 25 gekoppelt. Die Balgmembrane 22 weist einen ersten Hauptbalg 26 auf, in dessen Inneren die Auslösefeder 23 angeordnet ist, wobei die Außenseite 27 eines der Enden des Balges sich im Inneren des Kolbens 24 abstützt, der mit der Abflachung 28 an einer festen Achse 29 eines Backens zusammenwirkt. Das andere Ende des Balges 26 ist dicht mit einem Träger 30 verbunden, der in Längsrichtung des Backens verschiebbar ist, derart, daß die Spannung der Hauptfeder geregelt werden kann. Dieser Träger ist mit Öffnungen 31 versehen, welche eine Fluidströmung zwischen dem Hauptbalg 26 und dem Nebenbalg 32 ermöglichen, der auf der anderen Seite des Trägers 30 angeordnet ist. Der Nebenbalg 32 ist im Inneren eines Einstellschraubstopfens 33 angeordnet, der sich auf einem Verschlußkreisring 34 der Membrane abstützt. Mit dem Ring ist das hintere Ende 35 des Balges 32 dicht verbunden. Dieser Verschlußkreisring ist mit der gleichen Anzahl von Öffnungen 36 versehen wie der Träger 30 und um ein kreisförmiges Lager 37 drehbar, das ebenfalls Öffnungen entsprechend den Öffnungen des Trägers aufweist, mit dem er einstückig ausgebildet ist (Fig. 6).

Wenn kein Stiefel in der Bindung angezeigt wird, wird eine Spule 38, welche dazu bestimmt ist, auf einen Steuerzapfen 39, der ungefähr radial zum Kreisring 34 angeordnet ist (Fig. 7, 8) zu wirken, nicht durch einen Strom erregt und die Öffnungen 31 und 36 sind vollständig ausgerichtet, derart, daß das Strömungsmittel ohne Behinderungen von einem Balg zum anderen strömen kann. Eine Rückstellfeder 40 hält den Verschlußkreisring 34 konstant in Kontakt mit dem Steuerzapfen 39, welches auch immer die Position dieses Zapfens ist. Wenn das Anschnallen angezeigt wird, wird die Elektronik 41 und auch die Spule 38 unter Spannung gesetzt; der Steuerzapfen 39 wird so weit zurückgefahren, daß der Kreisring 34 eine Drehung längs des Pfeiles 42 unter der Wirkung der Rückstellfeder 40 durchführt. Durch diese Drehung wird der Querschnitt des Strömungsmittelkanals (Fig. 8) von einem Balg zum anderen reduziert und demzufolge die Rückhaltekraft gegenüber der Auslösung erhöht, wobei diese einer vorgewählten Bezugsregelung entspricht. Bei dieser Ausführungsform ermöglicht das Unterstützungssystem ebenfalls in vorteilhafter Weise die Erzielung einer Regelung und einer Dämpfung der Auslösekräfte aufgrund von Stößen, die beim Skifahren auftreten können.

Gemäß einer dritten Ausführungsform, dargestellt in Fig. 9 und 10, sind zwei Federn 43, 44 für die Auslösung vorgesehen, welche parallel in einem Bindungsbacken arbeiten, wobei das Unterstützungssystem elektromechanischer Natur ist. Die Hauptfeder 43, die sich einerseits auf einem Kolben 45 und andererseits auf dem Körper 46 des Backens unter Zwischenschaltung einer Hülse 47 abstützt, die sich ihrerseits auf dem Einstellschraubstopfen abstützt, ist parallel zu einer zweiten Feder 44 montiert. Diese Feder 44 stützt sich ebenfalls einerseits auf dem Boden des Kolbens 45 und andererseits auf einem zweiten Kolben 48 ab, der in der Hülse 47 angeordnet ist, wo er durch ein Kniegelenksystem 49 gesteuert wird. Eine Elektromagneteinrichtung 50 ist vorgesehen, um auf das Kniehebelsystem gemäß der Größe eines Stromes zu wirken, der durch eine elektronische Schaltung 51 auf der Grundlage von Signalen erzeugt wird, die von den Meßfühlern 52, 53 ausgesandt werden, die jeweils auf der Sohlenhalterung und der Fußrastenplatte des Backens angeordnet sind. Entsprechend der Größe des Stromes, der den Elektromagneten 50 durchströmt, wird die zweite Feder 44 mehr oder weniger belastet in Abhängigkeit von der Verschiebung des zweiten Kolbens 48 aus der Hülse heraus (Fig. 10).

Bei Versagen der elektronischen Schaltung 51 wird der Kniehebel 49 automatisch durch die zweite Feder zurückgestoßen und kehrt in den Anschlag mit der Hülse zurück. Es liegt nunmehr eine Auslöserückhaltekraft vor, die den Minimalanforderungen für das Skifahren entspricht. Bei dieser Ausführungsform bleibt die Unterstützung durch die Elektronik proportional zu den Regelungswerten der Auslösefeder.

In den Fig. 11 bis 14 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher das Auslösemodulationssystem 54 nicht mehr in dem Backen 55 einer Bindung angeordnet ist, sondern in der Sohle 56 eines Stiefels, der mit dem Backen zusammenwirkt. Hierzu weist der Backen 55 eine Führungs- bzw. Mitnehmerkammer 57 zur Aufnahme eines Steuerzapfens 58 auf, dessen Eindringen in die Kammer die Länge des Hebelarms d₁ verändert, welcher durch den Berührungspunkt des Zapfens 58 und die Achse 59 des Backens gebildet wird. Andererseits wird das Eindringen durch ein Kniehebelsystem 60 gesteuert, das in der Sohle des Stiefels angeordnet ist und durch ein oder mehrere Elektromagnete 61, 61′, 61′′ beaufschlagt wird, welche Signale empfangen, die von Meßfühlern 62, 63, 64 ausgesandt werden, die in der Schlenhalterung und der Fußrastenplatte des Backens angeordnet sind.

Die Veränderung des Hebelarms hat zur Folge, daß die Rückhaltebindungen der seitlichen Auslösungen verändert werden. Wenn die Stiefel nicht die Nähe eines Backens anzeigt, werden die Spulen der Elektromagnete 61, 61′, 61′′ nicht erregt, und der Steuerzapfen 58 wird unter der Wirkung der Rückstellfeder 65 aus der Kammer 57 zurückgeführt. Wenn der Stiefel die Gegenwart des Backens (während des Anschnallens) anzeigt, steuert ein elektronischer Rechner 66 das Eindringen des Zapfens 58 unter Zwischenschaltung der Elektromagneten 61, 61′, 61′′. Der Hebelarm d₁, welcher durch den Abstand der Achse 59 vom Zapfen 58 bestimmt ist, verkleinert sich zu d₂. Hierdurch erhält man eine Auslöserückhaltekraft, die einer vorgewählten Bezugsregelung entspricht (Fig. 13).

Störkräfte werden von den Meßfühlern 62, 63, 64 angezeigt. Die Anwesenheit dieser Störkräfte wird durch Signale zum elektronischen Rechner übermittelt, der einen Strom verringerter Größe in die Spulen der Elektromagnete 61, 61′, 61′′ schickt. Die Rückstellfeder 65 führt den Zapfen 58 nach hinten zurück, wodurch der Hebelarm zwischen d₂ und d₁ vergrößert und demzufolge die Auslöserückhaltekraft verringert wird.

Bei Ausfall der elektronischen Schaltung verstärkt sich das oben erwähnte Phänomen, da die Elektromagnete durch keinen Strom mehr erregt werden und der Steuerzapfen vollständig nach hinten unter der Einwirkung der Rückstellfeder 65, die auf das Kniehebelsystem wirkt, zurückgeführt wird. Die Auslöserückhaltekraft entspricht nunmehr den Minimalbedingungen für das Skifahren und wird durch die Rückhaltekraft der einzigen Hauptauslösefeder 67 des Backens realisiert.

Die oben angeführten Ausführungsbeispiele sind in Verbindung mit Bindungsvorderbacken beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist natürlich auch auf Bindungshinterbacken anwendbar.

Claims (3)

1. Sicherheitsskibindung mit einer Auslösefeder (2) und einem mit der Auslösefeder (2) ständig zusammenwirkenden mechanischen, hydraulischen oder pneumatischen System (14), dessen vorgegebenes Verhalten durch eine elektronische Schaltung variierbar ist, die auf Signale anspricht, welche von mindestens einem zwischen dem Stiefel und der Bindung angeordneten Belastungsmeßfühler (8, 9, 52, 53, 62, 63, 64) abgegeben werden.

2. Sicherheitsskibindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzkraft des mechanischen, hydraulischen oder pneumatischen Systems bei Einsetzen des Stiefels in die Bindung durch die elektronische Schaltung am größten wird und bei durch den oder die Meßfühler (8, 9, 52, 53) angezeigten steigenden Störkräften verringert wird.

3. Sicherheitsskibindung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische, hydraulische oder pneumatische System (54) in der Stiefelsohle angeordnet ist und mit der Sohlenhalterung der Bindung zusammenwirkt.