DE3620091A1 - Ski - Google Patents

Description

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

Die heute üblichen Skikonstruktionen sehen seitliche Verstärkungskanten aus Stahl, ggf. oberflächengehärteten oder durchgehend gehärteten Stahlsorten vor. Diese metallischen Verstärkungskanten dienen der Verschleißminderung und sind von großer Bedeutung für die Griffigkeit und Führung des Ski. Eine solche Verstärkungskante ist z.B. in der DE-OS 35 10 545 beschrieben.

Die Nachteile der bisher verwendeten metallischen Verstärkungskanten bestehen darin, daß der Verschleiß vielfach noch zu hoch ist, was im einzelnen zu einer vorzeitigen Abnutzung der Verstärkungskante, insbesondere zu einer Kantenverrundung oder einer Gratbildung führt. Man hat sich bisher dadurch beholfen, daß die einem Verschleiß unterliegenden Verstärkungskanten nachgeschliffen wurden, mußte dabei jedoch in Kauf nehmen, daß tieferliegende Kerben und Riefen nicht mehr scharfkantig zu beschleifen waren und daß ferner oberflächengehärtete Stahlkanten durch mehrfaches Nachschleifen ihre Härte verlieren. Nachteilig ist auch die Korrosionsempfindlichkeit der bisherigen Metallkanten.

Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik sieht die Erfindung ihre Aufgabe darin, einen Ski zur Verfügung zu stellen, dessen Verstärkungskanten über eine im Vergleich zu den bisher bekannten Verstärkungskanten wesentlich erhöhte Verschleißfestigkeit verfügen. Darüberhinaus will die Erfindung einen Ski zur Verfügung stellen, dessen Verstärkungskanten über bessere Gleiteigenschaften verfügen und ein Nachschleifen der Kanten nicht mehr erfordern.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Ski entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches dessen kennzeichnende Merkmale vor.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung, bei der zumindest ein Teil der Verstärkungskanten, und zwar in dem für den Kontakt mit dem Untergrund aus Schnee oder Eis vorgesehenen Bereich aus Keramikwerkstoff oder Hartstoff ausgebildet ist, führt zu einem wesentlich geringeren Verschleißverhalten, insbesondere wird die bisher beobachtete Kantenverrundung in ganz erheblichem Umfang eingeschränkt. Der geringere Verschleiß erklärt sich im Vergleich zu den bisher verwendeten Metallen durch die höhere Härte der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Werkstoffe und durch die außerordentlich hohe Korngrenzenfestigkeit der den Keramikwerkstoff bildenden Partikel. Neben der erhöhten Verschleißfestigkeit verfügt der erfin­ dungsgemäße Ski aufgrund der hervorragenden Gleit­ eigenschaften zwischen Keramik und Schnee bzw. Eis über einen reduzierten Reibungswiderstand und er­ möglicht dem Ski dadurch ein erhöhtes Gleitvermögen.

Die durch den Anspruch 2 gekennzeichnete Ausführungsform greift auf die an sich bekannte metallische Verstärkungskante zurück, verbessert deren Verschleißfestigkeit bei gleichzeitiger Anhebung der Gleiteigenschaften aber durch eine Beschichtung aus Keramikwerkstoff oder Hartstoff. Die Beschichtung einer solchen, auch als Gliederkante bezeichneten Verstärkungskante, kann nach den an sich bekanmten Verfahren der Plasmabeschichtung, CVD- oder PVD-Beschichtung erfolgen. Zur Erzielung ausreichender Verschleißfestigkeit und Gleiteigenschaften genügt es, wenn die Beschichtung laufsohlenseitig auf der gesamten Fläche der Elemente und außenseitig im Kontaktbereich der Verstärkungskante mit dem Untergrund vorgenommen wird. Aus fertigungstechnischen Gründen können aber auch die zu einer Verstärkungskante verbundenen Elemente auf der gesamten Außenseite beschichtet werden. Bevorzugt werden diese Ausführungsformen, weil sie ohne jede Umstellung die Anwendung der bisherigen Fertigungstechnik bei der Einbringung der Verstärkungskante gestattet.

Eine durch den Anspruch 3 gekennzeichnete Ausfüh­ rungsform wird deswegen bevorzugt, weil durch die Einfügung von Sinterformkörpern aus keramischem Werkstoff in die einzelnen Elemente, aus denen die Verstärkungskante gebildet wird, eine Verstärkungskante mit besonders hohem Verschleißwiderstand entsteht

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform, wie sie durch Anspruch 4 gekennzeichnet ist, sieht bei Einzelelementen, die zu einer Verstärkungskante zusammengefügt werden, eine Beschichtung aus Keramikwerkstoff oder Hartstoff vor. Als Substrat können dabei sowohl metallische als auch keramische Elemente Verwendung finden. Die Beschichtung von Einzelelementen mit Keramikwerkstoffen oder Hartstoffen kann dabei gegenüber der weiter vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit über den Kantenschenkel verbundenen Elementen dann von Vorteil sein, wenn die Beschichtung in einer höheren Dicke aufgetragen werden soll, weil dabei nicht berücksichtigt werden muß, daß eine aus Einzelelementen bestehende und über den Kantensteg verbundene Verstärkungskante noch eine gewisse Restflexibilität aufweisen muß.

Eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform ist durch den Anspruch 5 gekennzeichnet, diese Ausführungsform bietet durch die Ausführung der Elemente als Vollkeramikkörper die höchste Verschleißfestigkeit und ermöglicht dabei die Ausbildung der Verstärkungskante in ihrem gesamten Kontaktbereich aus Keramik. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß gegenüber den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen mit Beschichtungen jede Gefahr eines Abplatzens der Beschichtung vom Substrat ausgeschlossen ist.

Um die unbedingt erforderliche Flexibilität des Skikörpers zu gewährleisten, hat sich eine durch den Anspruch 6 gekennzeichnete Ausführungsform als besonders bevorzugt erwiesen, da hierdurch ein Aneinanderreiben der einzelnen Elemente bei Durchbiegung des Skis weitestgehend vermieden wird. Besonders bevorzugt ist ein laufsohlenseitig gemessener Abstand von 3/10 bis 4/10 mm.

Eine weitere, durch Anspruch 7 gekennzeichnete Ausführungsform ist deswegen bevorzugt, weil dadurch noch sicherer bei dem vom Skiläufer ausgeübten Druck bzw. der dadurch verursachten Durchbiegung des Skis eine Berührung der die Verstärkungskante bildenden Einzelelemente vermieden wird.

Von den durch Anspruch 8 gekennzeichneten Ausführungsformen hat sich insbesondere Zirkoniumoxid als ganz besonders geeignet erwiesen, da dieser Werkstoff zu einem besonders guten Gleitverhalten auf Schnee und Eis führt, außerdem über eine besonders hohe Biegebruchfestigkeit und Bruchzähigkeit, eine relativ hohe Schlagbeanspruchung und auch noch eine gewisse Elastizität verfügt. Aluminiumoxid wird insbesondere unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten bevorzugt und erlaubt auch die Herstellung besonders komplizierter Formen. Außerdem hat Aluminiumoxid eine relativ hohe Härte. Siliciumcarbid ist wegen seines geringen spezifischen Gewichtes im Vergleich zu Eisenmetallen bzw. der damit verbundenen ca. 50%igen Gewichtsersparnis bevorzugt. Ein weiterer Vorteil liegt in der außerordentlich hohen Härte und ist durch den niedrigen R _a -Wert (arithmetischer Mittenrauhwert) gegeben. Dadurch werden günstige Gleiteigenschaften erreicht. Insbesondere durcklos gesintertes oder heißgepreßtes Siliciumcarbid ist bevorzugt.

Die Vorteile von Siliciumnitrid ergeben sich ebenfalls aus dem geringen spezifischen Gewicht, seiner hohen Biegebruchfestigkeit und hohen Verschleißbeständigkeit. Insbesondere drucklos gesintertes Siliciumnitrid ist geeignet.

Die durch Anspruch 9 gekennzeichneten Ausführungsformen sind wegen der hohen Härte der mit den genannten Hartstoffen hergestellten Beschichtungen besonders geeignet.

Die Herstellung eines einzelnen Elementes aus einem metallischen Bauteil und einem damit verbundenen Sinterformkörper aus keramischem Werkstoff, der einen Teil der Außenseiten des Einzelelementes bildet, kann durch Kleben oder Löten erfolgen. Die Verbindung eines solchen Elementes, eines zumindest teilweise beschichteten Elementes oder eines Elementes, das als Sinterformkörper aus keramischem Werkstoff ausgebildet ist, mit dem Ski, bzw. mit dessen Einzellagen kann durch Verschweißen und Verkleben erfolgen. Um eine bessere Verbindung mit dem Skikörper zu erzielen, können die Elemente zur Erzielung einer formschlüssigen Verbindung mit Nut und Feder, Verzahnungen, Schwalbenschwänzen oder in ihrem Kantenschenkel angebrachten Durchbrechungen versehen sein. In gleicher Weise sind diese oder ähnliche Ausbildungen bei einem Sinterformkörper möglich, der in ein metallisches Einzelelement zur Ausbildung des äußeren Kantenbereiches eingesetzt wird.

Wenngleich die genannten Keramikwerkstoffe vorzugsweise zur Ausbildung von Sinterformkörpern, die in metallische Einzelelemente eingesetzt werden oder zur Ausbildung von aus Vollkeramik bestehenden Einzelelementen dienen, können mit diesen Keramikwerkstoffen, insbesondere mit Aluminiumoxid oder Zirkonoxid, auch Beschichtungen durchgeführt werden.

Unter dem in Beschreibung und Patentansprüchen erwähnten Begriff: Kontaktbereich, wird der Bereich der Verstärkungskanten verstanden, der einmal im Bereich der Laufsohle liegt und zum anderen bei Schrägstellung des Skis einen Teil der seitlich außen liegenden Verstärkungskante umfaßt.

Die nachfolgenden Figuren zeigen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung:.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teildarstellung des erfindungsgemäßen Ski mit einer mäanderförmigen Verstärkungskante aus über den Kantenschenkeln verbundenen Elementen

Fig. 1a eine Querschnittdarstellung des in Fig. 1 gezeigten Elementes

Fig. 2 bis 4 Schnittdarstellungen in Ski-Teilausschnitten von verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 5 bis 9 Querschnittdarstellungen von in verschiedenen Geometrien ausgebildeten einzelnen Elementen zur Ausbildung von Verstärkungskanten

Fig. 10 bis 13 Seitenansichten von aus einzelnen Elementen gebildeten Verstärkungskanten.

Der ausschnittsweise in Fig. 1 gezeigte Ski (1) weist von seiner Laufsohle aus gesehen die Lagen (2); (3) und (4) auf, und besitzt eine seitliche metallische Verstärkungskante (15). Die Verstärkungskante (15) wird gebildet aus den Elementen (20), die über die Kantenschenkel (8) und Kantenstege (8′) miteinander verbunden sind und von ihrer Außenseite (12) aus gesehen durch Schlitze (9) voneinander getrennt sind, welche in Durchbrechungen (24) münden. Die Elemente (20) bilden somit eine durchgehende mäanderförmig ausgebildete längselastische Verstärkungskante (15). Kontaktbereich (10), s. Fig. 1a, der Verstärkungskante (15) besteht aus der laufsohlenseitigen Außenseite (11) und etwa dem an der Außenseite (12) von der Laufsohle aus gesehen durch eine strichpunktierte Linie gekennzeichneten Bereich, siehe Fig. 1. Im Kantenschenkel (8) sind viereckige Öffnungen (24) angeordnet. Oberhalb der Verstärkungskante (15) befindet sich die aus mehreren Einzelschichten zusammengesetzte Oberlage (5).

Fig. 1a ist eine Querschnittdarstellung eines in Fig. 1 gezeigten Elementes (20), wobei der Kontaktbereich (10) durch die laufsohlenseitige Außenseite (11) und im Bereich der Außenseite (12) durch Pfeile gekennzeichnet ist. Eine Beschichtung (18) aus Titancarbid ist auf die Außenseiten (11) und (12) aufgetragen, wie das auch in Fig. 1 zu sehen ist.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein metallisches, einzelnes Element (21) entlang dem Klebebereich (13) mit den Lagen (2), (3), (4) und (5), in den Ski (1) eingesetzt und mit den Lagen des Skis durch Verklebung verbunden. Ein Sinterformkörper (28) aus teilstabilisiertem Zirconiumoxid ist in das Element (21) eingesetzt und durch Lötstelle (14) verbunden. Der Sinterformkörper (28) bildet einen Teil der Außenseiten (11) und (12) des Elementes (21).

In Fig. 3 wird eine Ausführungsform eines Elementes (23) gezeigt, das massiv als Sinterformkörper ausgebildet ist und entlang dem Klebebereich (13) mit den Lagen (2), (3), (4) und (5) des Ski (1) verklebt ist. Diese Ausführungsform zeigt somit vollständig aus Keramik bestehende Außenseiten (11) und (12), so daß die durch das Element (23) gebildete Verstärkungskante in ihrem gesamten Kontaktbereich über ein verbessertes Gleitverhalten verfügt.

In Fig. 4 wird ein mit den Lagen (2), (3), (4) und (5) des Ski (1) entlang dem Klebebereich (13) verbundenes Element (22) gezeigt, dessen Außenseiten (16) und (17) zur Bildung der Außenseiten (11) und (12) mit einer Beschichtung (18) aus Titancarbid versehen sind. Eine Öffnung (24) im Kantenschenkel (8) kann zur Erhöhung der Verbundfestigkeit mit den Lagen (3) und (5) mit Klebstoff aufgefüllt werden.

Die Fig. 5 bis 9 zeigen verschiedene Profil-Ausführungsformen, gemäß denen die Elemente (21), (22) und (23) zur Erzielung einer formschlüssigen Verbindung mit den einzelnen Lagen des Ski ausgebildet sein können, was zu einem Wegfall der Kantenschenkel (8) führen kann, welche nur strichpunktiert angedeutet sind.

Fig. 10 zeigt eine Verstärkungskante (15), gebildet aus mit Abstand voneinander angeordneten Elementen (23), mit an den Anschlußstellen (19) rechtwinklig zur Laufsohle ausgebildeten Stirnseiten (7). Der Abstand A zwischen den einzelnen Elementen (23) beträgt an den Anschlußstellen (19) 0,35 mm.

Bei der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform sind die Elemente in seitlicher Ansicht gesehen trapezförmig ausgebildet, so daß V-förmige Anschlußstellen (19′) entstehen. Dadurch wird es möglich, den unteren Abstand A′ nahe 0 (ca. 0,1 mm) auszubilden, was zur Verbesserung der Gleiteigenschaften dient.

Eine in Fig. 12 gezeigte Ausführungsform zeigt zu einer Verstärkungskante (15) vereinigte Elemente (23′′) mit abgerundeten Stirnseiten (7). An den Anschlußstellen (19′′) beträgt der geringste Abstand A′′ (laufsohlenseitig) 0,1 mm.

Fig. 13 zeigt eine Verstärkungskante (15), gebildet aus Elementen (23′′′), die von der Seite gesehen eine parallelogrammförmige Form aufweisen und an den Anschlußstellen (19′′′) mit Abstand A′′′ 0,4 mm zueinander angeordnet sind. Die Fahrtrichtung ist mit F angegeben. Der Schrägwinkel b beträgt 30 °. Die Ausführungsform ermöglicht ein gutes Gleitverhalten.

Fig. 14 zeigt eine Verstärkungskante (15), gebildet aus Elementen (23′′′′), die an ihren Stirnseiten (7) mit unterschiedlichen Winkeln β und γ abgeschrägt sind, so daß sich ein Keilspalt mit Winkel δ ergibt.

Diese Ausführung kombiniert die Vorteile der Ausführung nach Fig. 11 (geringer Abstand) mit dem der Fig. 13 (geringer Fahrwiderstand).

Claims (9)

1. Ski mit mehreren aus unterschiedlichen Materialien bestehenden Lagen und in den seitlichen Bereichen angeordneten aus Elementen zusammengesetzten Verstärkungskanten, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseiten (11; 12) der die Verstärkungskanten (15) bildenden Elemente (20; 21; 22 und 23) in ihrem für den Kontakt mit dem Untergrund vorgesehenen Bereich (10), zumindest teilweise aus Keramikwerkstoff oder Hartstoff ausgebildet sind.

2. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseiten (11; 12) von Elementen (20), die zur Ausbildung einer an sich bekannten metallischen Verstärkungskante (15) durch Schlitze (9) getrennt und über den Kantenschenkel (8) miteinander verbunden sind, zumindest teilweise eine Beschichtung (15) aus Keramikwerkstoff oder Hartstoff aufweisen.

3. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer von einzelnen, aus nicht verbundenen metallischen Elementen (21) gebildeten Verstärkungskante, die Außenseiten (11; 12) der Elemente (21), zumindest teilweise von Sinterformkörpern (28) aus keramischem Werkstoff gebildet sind.

4. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer von einzelnen aus nicht verbundenen Elementen (22) gebildeten Verstärkungskante die Außenseiten (11; 12), zumindest teilweise eine Beschichtung (18) aus Keramikwerkstoff oder Hartstoff aufweisen.

5. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer von einzelnen aus nicht verbundenen Elementen gebildeten Verstärkungskante die Elemente (23) als Sinterformkörper aus keramischem Werkstoff ausgebildet sind.

6. Ski nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verstärkungskanten bildenden Elemente (21;22 und 23) mit Abstand angeordnet sind.

7. Ski nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (21; 22 und 23) an ihren Anschlußstellen (19) abgerundete Stirnseiten (7) aufweisen.

8. Ski nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikwerkstoff teilstabilisiertes Zirkoniumoxid vom PSZ- oder TZP-Typ, Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid oder Siliciumaluminiumoxinitrid ist.

9. Ski nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffe Titancarbid, Titannitrid oder ein Titancarbonitrid der allgemeinen Formel: Ti(C _x ,N_1-x ),wobei x = 0 bis 1 ist, sind.