DE3408129C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer elektronischen Skibindung und auch auf eine elektronische Skibindung an sich.

Elektronische Skibindungen weisen im allgemeinen einen Elektronikteil und einen Mechanikteil auf. An der Schnitt­ stelle von Elektronikteil und Mechanikteil ist im allge­ meinen ein elektromechanischer Wandler vorgesehen, bei­ spielsweise ein Elektromagnet. In den Elektronikteil werden elektrische Signale eingespeist, die den auf den Skistiefel ausgeübten Kräften entsprechen. Der Elektronik­ teil ermittelt dann, ob bestimmte Grenzwerte überschrit­ ten sind. Sobald bestimmte Grenzwerte überschritten wer­ den und die Skibindung ausgelöst werden soll, wird eine Auslöseschaltung erregt, die ein Auslöseelement, vorzugsweise einen Auslösekondensator, dazu veranlaßt, elektri­ sche Energie an den elektromechanischen Wandler zu lie­ fern, so daß dieser den Mechanikteil betätigt, um den Skistiefel freizugeben.

Bei bekannten elektronischen Skibindungen ist nachtei­ lig, daß nach Einsteigen des Skifahrers in die Bindung, also im Benutzungszustand der Skibindung, zunächst noch eine gewisse Zeitspanne vergeht, während welcher der Aus­ lösekondensator auf die zur Auslösung erforderliche Span­ nung oder Energie aufgeladen wird. Während dieses Ladezeit­ raums ist die Skibindung praktisch nicht auslösebereit.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, die Aufgabe der ständigen Auslösebereitschaft der Skibindung dadurch zu lösen, daß man die Batterie ständig, d. h. auch im Nichtbenutzungszustand der Bindung, mit dem Auslösekondensator derart in Verbindung bringt, daß der Auslösekondensator stets elektrische Energie speichert, während die anderen dafür nicht erforderlichen Teile des Elektronikteils erst dann mit der Batterie in Verbindung gebracht werden, wenn der Skifahrer in die Bindung einsteigt.

Um zu erreichen, daß die elektronische Skibindung sofort nach dem Einsteigen des Skifahrers auslösebereit ist, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Auslösekondensator im Nichtbenutzungs­ zustand der Bindung mindestens auf einem Energiewert ge­ halten ist, der zur einmaligen Auslösung der Bindung aus­ reicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß im Nichtbenutzungszustand der Bindung der Auslösekondensator immer wieder auf einen etwas größeren Energiewert aufgeladen wird als den zur einma­ ligen Auslösung erforderlichen Energiewert, wobei beim Absinken auf den zur einmaligen Auslösung ausreichenden Energiewert immer wieder eine Aufladung auf den etwas höher liegenden Energiewert erfolgt.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Sicherstel­ lung eines befriedigenden Ladezustandes der Batterie für die elektronische Skibindung. Beispielsweise die US-PS 42 91 894 zeigt bereits eine elektronische Ski­ bindung mit einer Batterie-Zustandsanzeige. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind nun Mittel vorgesehen, um den Ladezustand der Batterie zu bestimmen, und zwar ge­ schieht dies dadurch, daß die zum Laden eines Kondensa­ tors erforderliche Zeit ermittelt wird und mit einer vor­ gegebenen Vergleichszeit in Beziehung gebracht wird, um so festzustellen, ob der Ladezustand der Batterie für den sicheren Betrieb der Skibindung ausreicht. Bei vol­ ler Batterie ergibt sich ein zeitlich kurzer Ladevorgang, bei teilweise entladener Batterie dagegen ein längerer Ladevorgang. Die Zeitdauer des Ladevorgangs kann als ein Maß für den Ladezustand der Batterie angesehen werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Ladezeit des Auslösekondensators bei der Ermittlung des Ladezustands der Batterie zugrunde gelegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ermittelt man die erforderliche Zeit nicht ausgehend vom Ladezustand Null des Auslösekondensators, sondern ausgehend von einem bereits teilweise geladenen Auslöse­ kondensator. Zur Bestimmung der im Auslösekondensator gespeicherten Energie oder Ladung verwendet man vorzugs­ weise die am Auslösekondensator anliegende Spannung oder eine daraus abgeleitete Größe.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Er­ findung wird bei Inbetriebnahme der Bindung, d. h. im Benutzungszustand der Bindung der Auslösekondensa­ tor auf mindestens den doppelten Energiegehalt aufge­ laden.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbei­ spielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer gemäß der Erfin­ dung ausgebildeten elektronischen Skibin­ dung;

Fig. 2 die Spannung U abhängig von der Zeit t für verschiedene Ladezustände einer Batterie;

Fig. 3 die Spannung U am Auslösekondensator abhängig von der Zeit, wobei insbesondere der Verlauf der Ladung und Entladung des Auslösekonden­ sators dargestellt ist;

Fig. 4 die am Auslösekondensator anliegende Spannung abhängig von der Zeit, wobei insbesondere die unterschiedlichen Ladezeiten für den Kon­ densator für unterschiedliche Batterielade­ zustände dargestellt sind;

Fig. 5 ein alternatives Verfahren gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch die wesentlichen Teile einer elektronischen Skibindung. Die elektronische Skibindung umfaßt im wesentlichen einen Wandler 1, eine Auslöse­ schaltung 3, einen Auslösekondensator 2 und einen elektro­ mechanischen Wandler 9, der bei Betätigung ein mechani­ sches Skibindungsteil 8 dazu veranlassen kann, den Skistie­ fel aus der Bindung freizugeben. Eine Batterie 100 lie­ fert elektrische Energie an Wandler 1 und Auslöseschal­ tung 3 und ferner über einen Spannungswandler 11 unter Zwischenschaltung eines Schaltelements 16 an den Auslöse­ kondensator 2. Auch eine noch näher zu beschreibende Nachladesteuerung 36 wird von der Batterie 100 mit elektrischer Energie versorgt.

Die Batterie 100 liefert die elektrische Energie über eine Leitung 5 und einen Schalter 6 sowie eine daran angeschlossene Leitung 4 an Wandler 1 und Auslöseschal­ tung 3.

Der Schalter 6 ist im Nichtbenutzungszustand der Ski­ bindung geöffnet, d. h. dann, wenn der Skifahrer mit seinem Skistiefel nicht in die Bindung eingestiegen ist.

Erfindungsgemäß steht die Batterie 100 ständig, d. h. auch bei nicht in Benutzung befindlicher Bindung, also während des Nichtbenutzungszustandes der Bindung, mit dem Auslösekondensator 2 in Verbindung und lädt diesen auf.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Batterie 100 um eine Lithium-Thionylchlorid-Zelle mit einer Nennspannung von 3,5 V. Durch den Spannungswandler 11 wird diese Spannung auf einen höheren Wert angehoben und über das bereits erwähnte Schaltelement 16 an den Auslösekonden­ sator 2 angelegt.

Der Wandler 1 liefert dann ein Auslösesignal über Lei­ tung 17 an die Auslöseschaltung 3, wenn die am Skistie­ fel angreifenden Kräfte einen bestimmten Grenzwert über­ steigen. Die Auslöseschaltung 3 liefert dann ihrerseits über Leitung 7 ein Signal an den Auslösekondensator 2, der daraufhin über Leitung 10 den elektromechanischen Wandler 9 betätigt, der seinerseits den mechanischen Skibindungsteil 8 zur Auslösung veranlaßt.

Erfindungsgemäß wird der Auslösekondensator 2 im Nicht­ benutzungszustand der Bindung mindenstens auf einem einer Spannung U₁ am Auslösekondensator 2 entsprechenden Ener­ giewert e₁ gehalten. Dieser Energiewert e₁ reicht min­ destens zur einmaligen Auslösung des mechanischen Ski­ bindungsteils 8 aus.

Der Auslösekondensator 2 und auch andere Teile der Schaltung haben natürlich Verluste, so daß sich der auf­ geladene Auslösekondensator 2 mit der Zeit entlädt. Aus diesem Grunde sieht die Erfindung vor, daß der Auslöse­ kondensator 2 im Nichtbetriebszustand der Bindung auf einen Energiewert e₂ aufgeladen wird, der etwas größer ist als der Energiewert e₁.

Da insbesondere durch die Verluste des Auslösekondensators mit der Zeit eine gewisse Entladung desselben auftritt, ist eine Nachladesteuerung 36 vorgesehen, die über Lei­ tung 14 mit einer Versorgungsspannung beliefert wird und über Leitung 15 feststellt, welche Spannung am Aus­ lösekondensator 2 anliegt. Über eine Leitung 19 steuert die Nachladesteuerung 36 den Spannungswandler 11 derart an, daß dieser nach der anfänglichen Aufladung des Aus­ lösekondensators auf die Spannung U₂ und nach dem Absinken auf die Spannung U₁ dessen erneute Aufladung auf die Spannung U₂ bewirkt.

Die Nachladesteuerung 36 wird ferner über Leitung 20 mit einem Signal dann versorgt, wenn der Schalter 6 ge­ schlossen wird. Wird der Schalter 6 geschlossen, so wird erfindungsgemäß der Auslösekondensator mindestens auf einen Energiewert e₃, der einer Spannung U₃ am Aus­ lösekondensator 2 entspricht, aufgeladen. Dieser Energie­ wert e₃ reicht mindestens zur zweimaligen Auslösung der Skibindung aus. Vorzugsweise wird aber nach Betätigung des Schalters 6 durch Einsteigen in die Skibindung die Nachladesteuerung 36 den Spannungswandler 11 über Lei­ tung 19 dazu veranlassen, den Auslösekondensator 2 auf einen Energiewert e₄, entsprechend einer Spannung U₄, zu bringen. Dieser Energiewert e₄ ist etwas höher als e₃. Durch die Verluste des Auslösekondensators wird auch die dem Energiewert e₄ entsprechende Spannung U₄ mit der Zeit absinken. Sobald der der Energie e₃ ent­ sprechende Spannungswert U₃ erreicht ist, wird über Leitung 22 das Schaltelement 16 erneut betätigt, um über den Spannungswandler 11 wiederum die Spannung U₄ am Auslösekondensator 2 aufzubauen. Das Schaltelement 16 steht über Leitungen 12 bzw. 13 bzw. 22 mit Spannungswandler 11 bzw. Auslösekondensator 2 bzw. Nachladesteuerung 36 in Verbindung.

Fig. 2 veranschaulicht ganz allgemein die zeitliche Ab­ hängigkeit einer Spannung U an einem Kondensator für Batterien mit unterschiedlichen Ladezuständen. Mit I ist der Spannungsverlauf einer gut geladenen Batterie bezeichnet. Mit II ist der Spannungsverlauf einer hin­ reichend geladenen Batterie bezeichnet. Mit III ist der Spannungsverlauf einer Batterie bezeichnet, die ge­ rade noch hinreichend geladen ist. Mit IV ist ein Span­ nungsverlauf einer nicht mehr ausreichend geladenen Batterie bezeichnet und mit V ist der Spannungsverlauf einer weiteren unzureichend geladenen Batterie bezeichnet. Die in den Figuren angegebenen Spannungswerte sind als Beispiele zu werten. Auch der zeitliche Maßstab ist will­ kürlich gewählt.

Fig. 3 zeigt wiederum die bereits erläuterten Kennlinien I, II, III, IV und V, wobei hier wiederum die bereits erwähnten Spannungswerte U₁, U₂, U₃ und U₄ eingetragen sind. Insbesondere zeigt Fig. 3 aber einen möglichen Ver­ lauf der Spannung U (ausgezogene Linie) am Auslösekonden­ sator 2.

Der erste Teil 21 der ausgezogenen Kennlinie zeigt den Ladevorgang des Auslösekondensators 2 beim Einsetzen der Batterie. Im Nichtbetriebszustand der Bindung, d. h. bei offenem Schalter 6, bewirkt die Nachladesteuerung 36 zu­ sammen mit dem Spannungswandler 11 und dem Schaltelement 16, daß der Auslösekondensator 2 bis zum Spannungswert U₂ aufgeladen wird. Durch Verluste insbesondere des Aus­ lösekondensators 2 nimmt dann die Spannung U am Konden­ sator gemäß Kernlinienteil 22 ab und erreicht schließ­ lich nach einer gewissen Zeit den unteren zulässigen Wert U₁. Sobald die Nachladesteuerung 36 feststellt, daß der untere Wert U₁ erreicht ist, schaltet sie das Schalt­ element 16 wieder ein und veranlaßt den Spannungswandler 11 dazu, den Auslösekondensator 12 gemäß Kennlinienteil 23 wieder auf den Wert U₂ aufzuladen. Bei Erreichen des Wertes U₂ wird die Aufladung durch die Nachladesteuerung 36 gestoppt, und die Entladung des Auslösekondensators 2 beginnt wieder längs Kennlinienteil 24. Dieser Vorgang setzt sich beliebig lange fort, wobei natürlich durch eine entsprechende Auslegung die Kennlinienteile 22 bzw. 24 zeitlich möglichst lang gewählt sind. Die Span­ nung am Auslösekondensator 2 schwankt also im Nichtbe­ triebszustand der Skibindung in einem unteren Regelbe­ reich URB zwischen U₁ und U₂.

Bei irgendeinem Wert zwischen U₁ und U₂ kann nun der Ski­ fahrer mit seinem Skistiefel in die Skibindung hinein­ treten, was ein Schließen des Schalters 6 bewirkt. So­ bald die Nachladesteuerung 36 dies feststellt, veran­ laßt sie den Spannungswandler 11, eine höhere Spannung an den Auslösekondensator 2 anzulegen. Mindestens wird gemäß der Erfindung eine dem Energiewert e₃ entspre­ chende Spannung U₃ an den Auslösekondensator 2 angelegt, wobei bei dieser Spannung U₃ sichergestellt ist, daß eine zweimalige Auslösung möglich ist. Da aber der Aus­ lösekondensator 2 Verluste aufweist, wird erfindungs­ gemäß nach dem Einsteigen des Skifahrers in die Skibin­ dung die Spannung am Auslösekondensator 2 bis auf U₄ (entsprechend dem Energiewert e₄) hochgefahren, wie dies durch Kennlinienteil 25 in Fig. 3 veranschaulicht ist. Nachdem der Wert U₄ erreicht ist, schaltet die Nachlade­ steuerung das Schaltelement 16 ab, so daß sich der Aus­ lösekondensator 2 längs Kennlinienteil 26 entladen wird. Sobald die Entladung so weit fortgeschritten ist, daß das Kennlinienteil 26 erreicht, wird dies von der Nachladesteuerung 36 festgestellt und das Schaltelement 16 wird über Leitung 22 angesteuert und wieder einge­ schaltet, um den Auslösekondensator 2 wiederum auf den Wert U₄ aufzuladen, und zwar geschieht dies gemäß dem Kennlinienteil 27, also ausgehend von der Spannung U₃.

Die Spannung am Auslösekondensator 2 schwankt also im Betriebszustand der Skibindung zwischen U₃ und U₄, d. h. einem oberen Regelbereich ORB der Spannung U am Auslöse­ kondensator 2.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird also erreicht, daß der Skifahrer nach dem Einsteigen in die Skibindung sicher sein kann, daß die sofortige Auslösung der Skibin­ dung erforderlichenfalls gewährleistet ist. Es muß also nicht abgewartet werden, bis der Auslösekondensator auf einen zum Auslösen erforderlichen Wert aufgeladen ist.

Dadurch, daß beim Einsteigen in die Skibindung der Aus­ lösekondensator auf einen Energiewert aufgeladen wird, der für eine zweifache Auslösung ausreicht, ist nach der ersten Auslösung sichergestellt, daß unmittelbar anschlie­ ßend daran genügend Energie für eine zweite Auslösung vor­ handen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, daß bei voller Batterie ein zeitlich kurzer Ladevorgang, bei teilweiser geladener Batterie dagegen ein längerer Ladevorgang zu erwarten ist. Die Zeitdauer des Ladevorgangs kann demnach als ein Maß für den Lade­ zustand gelten: Erfindungsgemäß ist nun insbesondere vorgesehen, daß die Zeitdauer des Ladevorgangs im oberen Ladebereich ORB ermittelt wird. Dies ist in Fig. 4 dar­ gestellt.

Bei einer voll geladenen Batterie erfolgt die Aufladung von U₃ nach U₄ gemäß Linie 110, wozu die Zeit A_a erfor­ derlich ist. Für eine ausreichend geladene Batterie er­ folgt die Aufladung längs Linie 120, wofür eine Zeit von t_b erforderlich ist. Die Linie 130 veranschaulicht die Aufladung für eine gerade eben noch hinreichend geladene Batterie, wobei hierfür die Zeit t_g erforderlich ist.

Wenn die zum Aufladen des Auslösekondensators 2 von U₃ auf U₄ erforderliche Zeit größer ist als t_g, so wird die Batterie als unbrauchbar angesehen und der Skifahrer wird durch ein Warnsignal darauf aufmerksam gemacht, daß die Batterie ausgewechselt werden muß. Erfindungsgemäß kann die zum Aufladen des Auslösekonden­ sators 2 erforderliche Zeit t gemessen werden und mit dem Grenzwert t_g verglichen werden. Wenn die gemessene Zeit t kleiner gleich t_g ist, so wird die Batterie als brauchbar angesehen und es wird kein Alarmsignal erzeugt; wenn aber die gemessene Zeit t größer als t_g ist, so wird ein Alarmsignal betätigt.

Eine andere Möglichkeit zur Bestimmung der erforderlichen Zeit besteht in einer Messung der Steilheit der Kurven 110, 120 bzw. 130. Aus der Steilheit kann auf die erforderliche Ladezeit geschlossen werden. Während Fig. 4 den oberen Regelbereich für die Meßzwecke hernimmt, zeigt Fig. 5, daß auch der untere Regelbereich dazu verwendet werden kann, den Ladezustand der Batterie 100 zu bewerten. Die zur Durchführung der Verfahren gemäß den Fig. 4 und erforderlichen Schaltelemente können mit in der Nachlade­ steuerung 36 untergebracht sein. Die Nachladesteuerung 16 stellt dabei fest, wann der Grenzwert t_g überschritten ist und löst dann eine nicht dargestellte Alarmvorrichtung aus. Im Spannungswandler 11 sind Mittel vorhanden, die sicher­ stellen, daß die Batterie 100 nicht unter einen Mindestspannungs­ wert absinkt. Dieser Mindestspannungswert kann im Falle einer Lythium-Thionylchlorid-Zelle beispielsweise 3,0 Volt betragen. Diese 3,0 Volt sind unbedingt erforderlich, um die Elektronik der Bindung ordnungsgemäß betreiben zu können. Diese im Spannungswandler vorhandenen Mittel würden die erforderliche Mindestspannung selbst dann aufrechterhalten, wenn dadurch die Ladezeit für den Auslöse-Kondensator 2 verlängert wird. Erfindungsgemäß können also durch die Regelung der Batterie­ spannung auf einen bestimmten Mindestspannungswert (z. B. 3 Volt) während des Ladevorgangs des Auslöse- Kondensators 2 Fehlfunktionen des Elektronikteils der Ski­ bindung durch zu geringe Batteriespannung nicht auftreten.

Claims (7)

1. Verfahren zum Betrieb einer elektronischen Sicher­ heitsskibindung, die eine Batterie (100) aufweist, welche zur Energieversorgung des Elektronikteils der Bindung dient, wobei der Elektronikteil ein Auslöseelement (2) aufweist, das bei Vorlage der Auslösekriterien einen elektromecha­ nischen Wandler (9) betätigt, der dann den Mechanikteil (8) der Skibindung zur Freigabe des Skischuhs veranlaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (100) ständig, d. h. auch im Nichtbenutzungszu­ stand der Bindung, das vorzugsweise als Kondensator (2) ausgebildete Auslöseelement in einem energiespeichernden Zustand hält, während die an deren dafür nicht erforder­ lichen Teile des Elektronikteils erst dann von der Batterie (100) mit Energie versorgt werden, wenn der Ski­ fahrer in die Bindung einsteigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösekondensator (2) im Nichtbenutzungszustand der Bindung mindestens auf einem Energiewert (e₁) gehal­ ten wird, der zur einmaligen Auslösung der Bindung aus­ reicht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösekondensator (2) im Nichtbenutzungszustand der Bindung auf einen etwas größeren Energiewert (e₂) (als e₁) aufgeladen wird, wobei nach Absinken auf (e₁) wiederum ein Nachladen auf (e₂) erfolgt (unterer Re­ gelbereich URB).

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Benutzungs­ zustand der Bindung der Auslösekondensator (2) auf einem Energiewert (e₃) gehalten wird, der zur mindestens zweimaligen Auslösung der Bindung ausreicht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösekondensator (2) im Benutzungszustand der Bindung auf einen etwas größeren Energiewert (e₄) (als e₃) aufgeladen wird, wobei nach Absinken auf (e₃) wiederum ein Nachladen auf (e₄) erfolgt (oberer Regelbereich ORB).

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer des Ladevorgangs des Kondensators (2) als Maß für den Ladezustand der Batterie (100) verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladezeit für die Aufladung des oberen oder unteren Regelbereichs des Auslösekondensators als Maß für den Ladezustand der Batterie verwendet wird und daß bei Überschreiten eines zeitlichen Grenzwertes (t_g) ein Alarm ausgelöst wird.