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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Konstruktion von Gleitbrettern,
insbesondere Verfahren zur Massenverteilung in einem Schneeski.
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Die
Verteilung von Masse auf der Länge
eines alpinen Skis ist ein Schlüsselelement,
das sich auf das dynamische Verhalten eines Skis auswirkt. Dies
gilt auch für
nordische Skier und Snowboards. Die Massenverteilung beeinflusst
die modalen und nodalen Schwingungseigenschaften des Skis, die wiederum
bestimmen, wie sich der Ski bei Stößen und Schwingungen verhält.
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Früher wurden
Skier aus massivem oder laminiertem Holz gebildet. In letzter Zeit
werden Skier konstruiert, indem ein aus Holz oder Schaum gebildeter
Kern zwischen oder in lastragende Gefügeschichten, die eine konstante
Dicke aufweisen, eingebettet wird. Diese Schichten können z.
B. aus mit Glas-, Kohlenstoff- oder Polyaramidfasern verstärkten Harzen
oder Aluminiumlegierungen gebildet werden. Das Steifigkeitsprofil
in Längsrichtung
des Skis, das für
dessen Verhalten ausschlaggebend ist, wird herkömmlich durch eine bestimmte
Kerndicke erlangt. Infolgedessen steht die Verteilung von Masse auf
der Länge
eines herkömmlichen
Skis in engem Zusammenhang mit der Skisteifigkeit, wobei beide hauptsächlich von
der Kerndicke bestimmt werden. Ein dickerer Kern bewirkt, dass durch
die den Kern umgebenden lastragenden Schichten ein größerer Träger gebildet
wird, und umgekehrt. Ein dünnerer Kern
führt zu
einem kleineren Träger
und geringerer Steifigkeit. Dies bedeutet, dass bei herkömmlichen Skiern
nur relativ kleine Variationen in der Massenverteilung möglich sind.
Daher ist es bei solchen Skiern erforderlich, die Länge oder
die Masse der Spitzen zu ändern
oder zusätzliche
Gewichte anzubringen, um das dynamische Verhalten des Skis zu ändern.
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Bei
anderen Typen herkömmlicher
Skier oder Snowboards wurde eine Konstruktion mit geteiltem Kern,
d. h. einem aus einer ersten und einer zweiten Kernschicht gebildeten
und durch eine Elastomerschicht zusammengefügten Kern, verwendet.
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In
US 5 447 322 ist ein Ski
beschrieben, der eine Basis und eine durch eine flexible oder teilweise starre
Verbindung mit der Oberseite der Basis verbundene Versteifung aufweist.
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WO
99/43397 beschreibt ein Skibrett, dessen Oberseite einen erhöhten Profilbereich
aufweist, der sich von der Brettspitze bis zu dessen Mitte erstreckt,
sowie einen weiteren Profilbereich, der sich von der Mitte bis zum
Ende des Bretts erstreckt. Auf diese Weise sind der vordere und
hintere Bereich des Bretts mit einem steifen mittleren Abschnitt
und beiderseits dieses steifen mittleren Abschnitts mit einem drehelastischen
Abschnitt versehen.
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Diese
herkömmlichen
geteilten Kerne sind jedoch nach wie vor zwischen oder in lastragende Gefügeschichten
eingebettet, wodurch Skisteifigkeit und Massenverteilung wieder
voneinander abhängen.
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Daher
hat die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, die Verteilung von Masse
auf der Länge
eines Skis von der Skisteifigkeit unabhängig zu machen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein längliches
Gleitbrett, das die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ein Mittel, mit dem die Verteilung
von Masse auf der Länge
eines Skis von der Skisteifigkeit unabhängig gemacht wird. Durch Anbringung
eines modularen bzw. Sekundärkerns über dem
Primärkern
und außerhalb des
von den verstärkenden
Schichten gebildeten Gefügeträgers kann
die Gesamtdicke der Kerne an den gewünschten Stellen des Skis ohne
eine entsprechende Zunahme der Skisteifigkeit vergrößert werden.
Durch Konstruktion eines Skis, bei dem über dem Primärkern und
allen hauptsächlichen
lasttragenden Gefügeschichten
ein Sekundärkern
angebracht ist, kann vor und hinter dem Bindungsbereich das Kerngewicht
an bestimmten Stellen des Skis vergrößert werden. Zusätzlich zur
Bestimmung der dynamischen Eigenschaften des Skis können durch
die Anbringung eines modularen Sekundärkerns die Auswirkungen von
Stoßbelastungen
auf die Skispitzen verringert werden.
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Die
obigen Aspekte und viele der damit verbundenen Vorteile dieser Erfindung
gehen deutlicher hervor aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn
diese im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
Es zeigen
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1 eine
Draufsicht auf einen Ski, der gemäß einer bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung konstruiert ist,
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2 eine
veranschaulichende Ansicht des vorderen Körperabschnitts des Skis von 1,
wobei ein Teil der oberen Schicht entfernt ist, um den Sekundärkern zu
zeigen, und
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3 einen
Querschnitt durch den Ski von 1 an einer
Stelle vor dem Bindungsbereich.
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In 1 ist
eine bevorzugte Ausführung
eines gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruierten Skis 10 gezeigt. Der längliche
Ski weist einen zentralen flachen Bindungsbereich 12 auf,
an dem zur Befestigung eines Skistiefels eine Skibindung montiert wird.
Der Ski umfasst einen vorderen Körperabschnitt 14,
der in einer Spitze 16 endet, und einen hinteren Körperabschnitt 18,
der in einem hinteren Ende 20 endet. Hier ist mit "nach vorn" die Richtung in
Längsachse
des Skis zur Spitze 16 hin und mit "nach hinten" die Gegenrichtung gemeint.
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Die
bevorzugte Ausführung
dieser Erfindung ist in Form eines alpinen Skis gezeigt; es ist
aber leicht zu erkennen, dass sie auch für nordische Skier, Snowboards
und andere Gleitbretter übernommen werden
kann, um eine Änderung
der Massenverteilung auf der Länge
eines Gleitbretts herbeizuführen und
somit dessen dynamisches Verhalten zu bestimmen.
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Im
Folgenden wird auf 1 und 2 Bezug
genommen. Der Ski 10 ist unter Verwendung eines Innenkörpers 22 gebildet,
wie weiter unten beschrieben. Zur Bestimmung der Massenverteilung auf
der Länge
des Skis ist auf dem Körper 22 auf der Länge, oder
Abschnitten, des Skis ein Sekundärkern 24 angebracht.
Der Sekundärkern 24 und
der Körper 22 sind
auf der Oberseite von einer oberen Schicht 26 bedeckt.
Der Sekundärkern 24 bildet
einen Steg, der unter der oberen Schicht 26 in Längsrichtung
des Skis verläuft
und in Breite und Höhe
so variiert, wie dies für
eine bestimmte Massenverteilung und ein bestimmtes dynamisches Verhalten
erforderlich ist. Bei der in 2 gezeigten
bevorzugten Ausführung
ist die Höhe
bzw. Dicke des Sekundärkerns 24 kurz
vor dem Bindungsbereich 12 am größten. Weiter vorn nimmt seine
Breite zu, während
seine Dicke relativ konstant bleibt. Bei seinem weiteren Verlauf
auf dem vorderen Körperabschnitt 14 nimmt
der Sekundärkern 24 in
der Dicke ab und in der Breite zu und endet kurz vor der Spitze 16.
Dies bewirkt, dass der Sekundärkern 24 im
vorderen Körperabschnitt
kurz vor dem Bindungsbereich 12 eine größere Masse aufweist.
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Bei
der bevorzugten Ausführung
von 1 und 2 verläuft der Sekundärkern 24 auch
in einer dünnen
Schicht unter dem Bindungsbereich 12 und trägt somit
zum Emporwölben
des Skis bei. Bei der in 1 gezeigten Ausführung erstreckt
sich der Sekundärkern 24, ähnlich wie
im vorderen Teil, außerdem
vom Bindungsbereich 12 nach hinten, so dass seine Masse
in dem Teil des hinteren Körperabschnitts 18,
der sich kurz hinter dem Bindungsbereich 12 befindet, am
größten ist.
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Bei
der bevorzugten Ausführung
von 1 und 2 verläuft der Sekundärkern 24 kontinuierlich
auf der Länge
des Skis, mit der geringsten Dicke unter dem Bindungsbereich 12 und
vergrößerter Masse
vor und nach dem Bindungsbereich 12. Im Rahmen der vorliegenden
Erfindung sind jedoch auch andere Konfigurationen möglich, um
einen Ski mit einem bestimmten dynamischen Ansprechverhalten zu
schaffen. Der Sekundärkern 24 kann
z. B. nur im vorderen Körperabschnitt 14 oder
im hinteren Körperabschnitt 18 vorhanden
sein. Außerdem
müssen die
Dicke und Breite des Sekundärkerns 24 nicht kontinuierlich
variieren, wie in 1 gezeugt; sie können auch
diskontinuierlich variiert werden, um in einem bestimmten Bereich
des Skis Masse zu konzentrieren. Die Vergrößerung von Masse durch Verdickung
des Sekundärkerns 24 hat
eine umso größere Auswirkung
auf das Skiverhalten, je weiter die Stelle der Massenvergrößerung vom
Bindungsbereich 12 entfernt ist.
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Im
Folgenden wird auf 3 Bezug genommen, um die Konstruktion
des Skis 10 detaillierter zu beschreiben. Für den Ski 10 wird
ein herkömmlicher Primärkern 28 verwendet.
Der Primärkern 28 ist,
wie gezeigt, aus laminiertem Holz gebildet; es können aber auch andere bekannte
Kernmaterialien, wie z. B. fester Urethanschaum oder andere Polymerschäume, verwendet
werden. Der Primärkern 28 ist von
einer lastragenden, verstärkenden
Gefügeschicht 30 umgeben.
Bei der bevorzugten Ausführung
umhüllt
die Gefügeschicht 30 die
Ober- und Unterseite sowie die Seiten des Primärkerns 28. Bei anderen
herkömmlichen
Skikonstruktionen, die bei der vorliegenden Erfindung auch verwendbar
sind, kann die Gefügeschicht 30 jedoch
nur die Ober- und Unterseite des Primärkerns 28 bedecken.
Bekannte geeignete Materialien für
die Gefügeschicht 30 sind
faserverstärkte
Harze, z. B. mit Glas-, Kohlenstoff- oder Polyaramidfasern verstärktes Polyester-
oder Epoxidharz. Die Kern- bzw.
verstärkende
Gefügeschicht 30 kann
auch Metalle enthalten. Die Gefügeschicht 30 kann
eine oder mehrere Lagen umfassen. Der Primärkern 28 und die ihn
umgebende Gefügeschicht 30 bilden
den Körper 22 des
Skis.
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Der
Sekundärkern 24 ist über dem
Körper 22,
und somit über
dem Primärkern 28 und
der oberen Außenseite
der Gefügeschicht 30 angeordnet. Bei
der gezeigten Ausführung
ist der Sekundärkern 24 aus
einem festen Schaum, wie z. B. Urethanschaum, gebildet. Es können jedoch
auch andere Kernmaterialien, wie z. B. Holz verwendet werden. Zur
Bildung eines Sekundärkerns
mit stärkerer
Massenverteilung können
auch mehrere Materialien mit unterschiedlicher Dichte, mit oder
ohne einer Volumenänderung
des Sekundärkerns
auf der Länge
des Skis, verwendet werden. Somit lassen sich für den Sekundärkern zwei
Materialien mit unterschiedlicher Dichte verwenden. Der Sekundärkern 24 ist über dem
Gefügeträger, der
vom Primärkern 28 und
der diesen umgebenden Gefügeschicht 30 gebildet
wird, angeordnet. Daher ändert
der Sekundärkern 24 die Steifigkeit
des Skis nicht wesentlich. Zur Verhinderung einer möglichen
Einwirkung auf die Steifigkeit umfasst der Ski 10 vorzugsweise
zwischen der Unterseite des Sekundärkerns 24 und der
Oberseite der Gefügeschicht 30 eine
dünne Elastomerschicht 32. Dies
ermöglicht
eine eingeschränkte
Scherbewegung zwischen dem Sekundärkern 24 und dem Körper 22,
was auch dazu dient, Stöße zu dämpfen.
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Der
Ski 10 umfasst weiterhin eine Deckschicht 26 oder
Kappe, die die Oberseite des Sekundärkerns 24 und die
freien Teile der Oberseite der Gefügeschicht 30 bedeckt
und bei der gezeigten bevorzugten Ausführung auf den Seiten der Gefügeschicht 30 nach
unten verläuft.
Bei dieser Ausführung erstreckt
sich die Elastomerschicht 32 vorzugsweise auch zwischen
der Oberseite des Sekundärkerns 24 und
der Deckschicht 26. Dies erleichtert Scherbewegungen zwischen
dem Sekundärkern 24 und
der Deckschicht 26. Dies ist jedoch nicht so wichtig wie das
Vorhandensein der Elastomerschicht 32 zwischen dem Sekundärkern 24 und
der Gefügeschicht 30.
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Die
bevorzugte Ausführung
des Skis 10 umfasst eine kappenförmige Deckschicht 26,
die nach unten ragt und die Seiten des Körpers 22 bedeckt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen aber auch andere herkömmliche
Konstruktionen, wie z. B. eine Deckschicht, die nur die Oberseite
des Skis bedeckt, wobei dann die Seiten mit einer separaten Seitenwandschicht
abgedeckt werden.
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Der
Ski wird vervollständigt
durch eine Basisschicht 34, die unter dem Primärkern 28 unter
der unteren Außenfläche der
Gefügeschicht 30 angebracht wird.
Die Kanten der Basisschicht 34 werden vorzugsweise mit
Metall, wie z. B. Stahlkantenstreifen 36, verstärkt. In
diesem Bereich der Technik sind Materialien für die Deckschicht 26 und
die Basisschicht 34, unter anderem Kunststoffe wie Urethan,
Acrylharz, Copolymere und Polyimid, bekannt. Vorzugsweise wird die
Deckschicht aus einem elastischen polymeren Material, wie z. B.
Polyurethan, und die Basisschicht aus Polyethylen gebildet.
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Somit
ist, wie in 3 gezeigt, ersichtlich, dass
der Ski 10 einen Sekundärkern 24 umfasst,
der über
allen wichtigen lasttragenden Teilen angebracht ist. Daher beeinflusst
der Sekundärkern 24 die
Gesamtskisteifigkeit nur minimal, vergrößert aber in ausgewählten Bereichen
des Skis die Masse.
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Aus
dem in 3 gezeigten Profil geht hervor, dass die Oberfläche 38 einen
zentralen Rücken 40 bildet,
unter dem der Sekundärkern 24 eingeschlossen
ist. Die Kontur des gezeigten Sekundärkerns 24 dient nur
als Beispiel und kann nach Bedarf geändert werden. Der Sekundärkern 24 ist
durch die Elastomerschicht 32 fest und unentfernbar am
Körper 22 angeklebt,
kann aber geringe Scherbewegungen ausführen. Durch Abdecken des Sekundärkerns 24 mit
der Deckschicht 40 ist das vom Sekundärkern 24 repräsentierte
Modul permanent mit dem vom Primärkern 28 repräsentierten
Modul integriert.
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Der
erfindungsgemäß konstruierte
modulare Ski, der zwei Kerne umfasst, bietet ein integriertes Hochleistungsfederungssystem
für den
Ski. Der Sekundärkern 24 und
die Elastomerschicht 32 schützen die Skier unter unterschiedlichen
Bedingungen vor Stoßbelastungen
und Schwingungen, wobei ein maximaler Kanten-Schnee-Kontakt und
ein höheres Maß an Steuerbarkeit,
Kraftumsetzung, Leichtigkeit und Fehlertoleranz geboten wird. Bei
einer bevorzugten Ausführung
erstreckt sich das vom Sekundärkern 24 und
der Elastomerschicht 32 gebildete Elastomerverbundmodul
vom hinteren Ende bis zur Spitze. Der Körper 22 des Skis kann
sich aufgrund des Sekundärkerns 24 unter
dem Fuß unabhängig bewegen, während der
Sekundärkern 24 Unregelmäßigkeiten der
Schneezusammensetzung absorbiert und die Skier vor Stoßbelastungen
schützt.
Die bevorzugte Verlängerung
des Sekundärkerns 24 in
den vorderen und hinteren Körperabschnitt
bis zur Spitze und zum Ende ermöglicht
eine bessere Kantensteuerung beim Durchbiegen des Skis. Wenn sich
z. B. die Spitze oder das Ende des Skis nach oben biegt, kann sich der
Sekundärkern 24 aufgrund
der Scherbewegung in der Elastomerschicht 32 in Längsrichtung
zur Spitze oder zum Ende hin bewegen bzw. ausdehnen, wodurch ein
besserer Kanten-Schnee-Kontakt aufrechterhalten wird.