FI83040C - Glidyta foer en skida. - Google Patents

Description

1 83040

Suksen liukupinta. - Glidyta för en skida.

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen suksen, erityisesti murtomaasuksen liukupinta.

Olemassa on jo useita liukupinnan profiileja murtomaa-, matka-ja vaellussuksia varten, joiden avulla nousuominaisuuksien tulisi parantua vaikuttamatta liikaa haitallisesti liukuominai-suuksiin.

Julkaisussa AT-PS 364726 on esitetty sovellutusmuoto, jolle on tunnusomaista vinosti lumen pintaan nähden suksen poikittais-tai pitkittäissuunnassa vakioetäisyydelle järjestetyt tasaiset suorakulmapinnat. Hyvät pito-ominaisuudet saavutetaan tässä sovellutusmuodossa liukupintojen muotoilun ja järjestyksen vuoksi hyvien liukuominaisuuksien kustannuksella.

Toinen mahdollisuus pito-ominaisuuksien lisäämiseen erityisen profilointimuodon avulla on esitetty julkaisuissa EP 0015447 ja DE-GM 8004825. Molemmissa on selostettu sovellutusmuodot, joissa profiloinnin korkeus potkuosassa on suurempi kuin muualla. Tällaisesta sovellutusmuodosta on sanottava, että pitokykyyn ei oleellisesti vaikuta porraskorkeus vaan pitokyky on oleellisesti riippuvainen siitä lumenpintaan kohdistuvasta voimasta, jolla ylin lumikerros murtuu. Lumen murtumislujuus puolestaan on riippuvainen kulloinkin esiintyvästä lumen tyypistä.

Julkaisussa DE-OS 2755395 on pyritty suomun liukupinnan erityisellä muotoilulla saavuttamaan hyvät liukuominaisuudet. Kuitenkin suomun kaarimainen perusmuoto johtaa potkuvaiheessa vinosti liikesuuntaan nähden olevien voimakomponenttien esiintymiseen, mikä aikaansaa ennenaikaisen lumikerroksen ylimmän osan murtumisen ja siten tällä on oleellinen vaikutus profiilin pitokykyyn.

2 83040 Päinvastoin kuin edellä selostetuissa pitokykyä lisäävissä sovellutusmuodoissa käytetään julkaisuissa DE-OS 2627887 ja DE-OS 2852513 toisia keinoja. Näissä julkaisuissa on selostettu pidon lisäämistä ainoastaan suksen sisäsivulle. Ulkosivu on molemmissa julkaisuissa muodostettu hyvin liukuvaksi. Jotta näin muotoillulla pitoavulla saavutettaisiin jossain määrin hyvä pitovaikutus, tarvitaan tähän pohjamuotoon sovellettua hiihtotyyliä. Mutta tästä huolimatta ei näin muotoillun pito-vyöhykkeen pitovaikutus riitä ilman voiteen levittämistä tasaiselle osalle suksen keskelle todella hyvien pito-ominaisuuksien saavuttamiseksi.

Muissa sovellutusmuodoissa, kuten julkaisusta AT-PS 182997 tunnetuksi tulleessa samoin kuin julkaisussa DE-AS 2265524 on pyritty epätasaisesti suksen liukupinnalle järjestetyn profiloinnin avulla parantamaan oleellisesti liukunopeutta.

Julkaisussa AT-PS 182997 nämä profiloinnit ovat suksen pitkit-täisreunoihin nähden yhdensuuntaisia uria. Tälle sovellutusmuo-dolle on ominaista liukuessa syntyvät vihellysäänet, mihin puolestaan liittyy suuremmat kitkahäviöt.

Julkaisussa DE-AS 2265524 on tässä yhteydessä asetettu tehtäväksi "vihellyksen" vaimentaminen. Tämä tehtävä tulisi ratkaista pitkittäissuunnassa ei-harmoonisten, erityisesti ryhmittäin järjestettyjen rivien avulla, jolloin rivit on systemaattisesti siirretty toistensa suhteen. Myöskään tässä sovellutusmuodossa ei ole onnistuttu poistamaan liikemelua täydellisesti.

Keksinnön tavoitteena on kehittää uudenlainen liukupintaprofii-li, joka yhdistää optimaaliset liuku- ja pito-ominaisuudet.

Tunnettujen liukupintaprofiilien tekniset puutteet aiheutuvat erityisesti siitä, että kehitetyt profiilimuodot ottavat epätyydyttäväsi! huomioon erilaisten lumityyppien erityisvaatimuk- 3 83040 set, suksen erityiset kuormitukset potku- ja liukuvaiheessa sekä prosessin kulun profiilin tarttuessa lumeen tai liukuessa lumen päällä samoin kuin ei myöskään oteta huomioon siirtymävaiheita tarttuminen/1iukuminen/tarttuminen.

Keksinnön tehtävänä on näin ollen profiloinnin tarkoituksenmukaisella muotoilulla täyttää erilaisten lumityyppien vaatimukset, suksen erityiskuormitukset potku- ja liukuvaiheen aikana sekä niihin välittömästi liittyvät lepo- ja liukukitkan prosessit ja niiden siirtymävaiheet.

Tämä tehtävä on ratkaistu keksinnön mukaisesti patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa esitettyjen ominaisuuspiirteiden avulla.

Kohtisuorasti liukusuuntaan nähden järjestetyillä noususärmillä taataan optimaalinen nousukyky ja liukusuunnan kanssa yhdensuuntaiset särmät noususärmäosien välissä muodostavat tehokkaan suksen sivuttaisohjauksen.

Lisäksi noususärmäosien erilaiset korkeudet aikaansaavat täyden voimansiirtymisen pehmeässä ja kovaksi tallautuneessa lumessa, jolloin tavoitellun lumen pinnan tiivistymisen perusteella saavutetaan lisääntynyt kuormitettavuus leikkausvoimia vastaan. Koska ainostaan taaemmat noususärmäosat sijaitsevat liukupinnan vastintasossa ja etummaiset noususärmäosat eivät koske tähän vastintasoon, painautuu suhteellisen kovaksi tallautuneessa lumessa etupäässä taaemmat särmäosat suhteellisen suurella puristusvoimalla vähimmäissyvyyteen lumipeitteessä, minkä johdosta lumikerroksen ylimmän pinnan leikkausvoima pysyy vakiona.

Pehmeässä lumessa uppoaa profilointi syvempään, jolloin myös etummaiset noususärmäosat painautuvat lumeen ja tämän vuoksi nousuteho paranee. Koska esitetyn profiilielementtien järjestämisen avulla vältetään jaksoittainen hampaiden uudelleen 4 83040 painuminen edellä kulkevan profiloinnin lumiuomaan ja sitä seuraava suksen ylösnouseminen, on tuloksena olennaisesti vähentynyt liukuvastus.

Profiilielementtien tällainen jako liukupinnan yli johtaa lumen epätasaiseen tiivistymiseen suksen alla ja vyöhykkeisiin, jossa on lisääntynyt lumen tiiveys ja ylivertaisesti lisääntynyt leikkauslujuus.

Keksinnön edelleenkehitelmän mukaisesti on hammasrivien etäisyys suksen pituussuunnassa ja taaempien noususärmäosien keskimääräinen pituus pienennetty siteen alapuolella olevassa potku-alueessa, mikä johtaa olennaiseen paranemiseen nousukyvyssä erityisesti kovassa lumessa. Suksen jännityksen johdosta muodostaa tällainen profiilijärjestely erinomaisen liukukäyttäyty-misen, koska liu'uttaessa ainoastaan vähän kuormitettu suksen potkualue nousee ylös.

Lisäksi taaempien noususärmäosien keskimääräinen särmänpituus voi olla suksen sisäreunan alueella pienimmillään ja lisääntyä kohti suksen ulkoreunaa, mikä tuottaa lisäoptimoinnin nousu- ja liukuominaisuuksiin, koska tavallisesti potkun tai vastaavasti nousun aikana suksen sisäalue kuormittuu enemmän kuin suksen ulkoalue.

Kaikkien keksinnön mukaisten tunnusmerkkien yhteisvaikutus aikaansaa optimaalisesti muotoillun liukupintaprofiloinnin. Seuraavassa keksintöä selostetaan lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen.

Kuvio 1 esittää murtomaasuksen toimintavyöhykkeisiin jaettua liukupintaa,

Kuvio 2 esittää tasokuvantoa liukupinnan keskialueelle järjestetystä profiloinnista, 5 83040

Kuvio 3 esittää useamman hammasrivin kuvion 2 leikkauksessa E - E,

Kuviot 4-7 esittävät käyrinä taaemman noususärmäosan keskimääräisen särmäpituuden tilastollisia jakaumia.

Kuten kuvioissa 1 - 3 on esitetty, on liukupinnan keskiosaan S järjestetty hammastettu tai vastaavasti porrasmainen profilointi, johon suksen kärjen ja kannan suunnassa liittyy kulloinkin sileä pohja. Liukukerroksen materiaalina on sopivimmin PE.

Hammasmaisessa profiloinnissa on taaksepäin taaempaan noususär-mäosaan K* kaarevasti kohoava liukupinta, joka kuvion 3 mukaisesti kaareutuu siten, että profilointielementin suuri pinta joutuu kosketuksiin lumen pinnan kanssa ja näin suksen liuku-vaiheessa liukuvastus pysyy pienenä, koska suksi uppoaa ainoastaan epäoleellisesti lumen pinnan sisään.

Suorien, kohtisuorassa liikesuuntaa vasten olevien noususärmä-osien Ki/ K2 muodostaminen johtaa parhaisiin nousuominaisuuk-siin, joka määräytyy lisäksi myös lumen pinnan sisään uppoavien särmien kokonaispituudesta. Etummaiset K2 ja taaemmat Ki noususärmäosat on liitetty toisiinsa särmillä K3, jotka ovat yhdensuuntaisia liikesuunnan kanssa ja varmistavat sivuttaisen ohjauksen pitovaiheessa.

Suorien särmäosien Ka., K2 ja K3 muodostaminen kohtisuoriksi ja yhdensuuntaisiksi liikesuunnan kanssa aikaansaa, että mitään liikesuuntaan nähden vinoja voimakomponentteja ei potkun yhteydessä synny ja että lumen voimanvastaanottokyky potkusuunnassa käytetään maksimaalisesti hyväksi. Voimanvastaanottokyvyllä ymmärretään lumen pinnan kanssa yhdensuuntaista voimaa, joka tarvitaan päällimmäisen lumikerroksen murtamiseen. Jos hiihtäjän potkun yhteydessä profilointiosan siirtämä voima on suurempi kuin lumen voimanvastaanottamiskyky, murtuu ylin lumikerros 6 83040 ja suksi lipsuu potkun yhteydessä taaksepäin.

Liikesuuntaan nähden kohtisuorilla noususärmäosilla Kj. ja Ka on erilaiset särmäkorkeudet Hi ja Ha, jolloin etummainen särmäosa Ka on siirretty hieman taaksepäin taaempaan särmäosaan Ki nähden. Tällöin saadaan liukupinnan kaarevuuden avulla yksittäiset profilointielementit yhdelle liukukaarelle, jolloin särmäosan Ka särmäkorkeus H2 on hieman pienempi kuin särmäosan Ki särmä-korkeus Hi (kuvio 3). Näin varmistetaan, että profilointipro-fiilin vähäisen kovaan lumen pintaan uppoamisen yhteydessä ainoastaan esillä oleva taaempi särmäosa K! vaikuttaa. Pehmeässä lumessa profiili uppoaa syvemmälle ja särmäosat Ki, K3 voivat vaikuttaa yhdessä. Tällöin kompensoituu pehmeässä lumessa pienentyvä voimanvastaanottokyky ylimääräisenä vaikuttavien särmäosien K3 avulla. Näin saadaan aikaan, että erilaisissa lumityypeissä (kova tai pehmeä lumi) saavutetaan vakiosuuruiset suksen pito-ominaisuudet.

Kokeellisesti todettiin, että pohjan profilointi vakiosuurui-silla profilointiväleillä yhdensuuntaisesti ja kohtisuorasti liikesuuntaan nähden omasi liu'unnan yhteydessä suhteellisen suuren liukuvastuksen. Syy suurentuneeseen liukuvastukseen suksen liukuvaiheen aikana on siinä, että suksi eteenpäin liukues-saan uppoaa itse lumeen painamaansa profiilikuvioon. Samanaikaisesti esiintyy liukumisen yhteydessä jaksottainen suksen uudelleen ylöskohoaminen lumeen painuneen kuvion yläpuolelle. Tähän tarvittava energia otetaan hiihtäjän kineettisestä energiasta, jolloin hänen vauhtinsa hidastuu.

Tämän vaikutuksen välttämiseksi on sovellutusesimerkin (kuvio 2) mukaisesti järjestetty tilastollinen profiilielementtien liikesuuntaan nähden yhdensuuntainen ja kohtisuora jakauma.

Tämä tilastollinen jakauma voidaan toteuttaa seuraavalla tavalla. Annettaessa vakiosuuruinen keskimääräinen profilointirivien etäisyys an ja suurin vaihteluväli Δ anmax voivat profilointi- 7 83040 rivien yksittäiset etäisyydet vaihdella suurimman vaihteluvälin Δ anmax välillä tilastollisesti ± Δ an. Tällöin kokonaisetäi-syys rivistä riviin on kulloinkin ~än ± Δ an.

Särmän pituuden bn tilastollinen jakauma voidaan toteuttaa samalla tavoin kuin yllä. Profilointielementin yksilöllisellä etäisyydellä liikesuuntaan nähden kohtisuorassa suunnassa on tällöin arvo bn ± Δ bn kuvion 2 mukaisesti.

Kokonaisuutena tarkasteltuna säilyy kuvion 2 sovellutusesimerkissä keskimääräinen etäisyys "bn koko profilointialueella S ja suksen leveydellä J (kuvio 1), jolloin tässä esimerkissä on järjestetty särmänpituuden bn tilastollinen jakauma. Yksittäisten profilointielementtien pöhjapinnalla olevan puhtaasti tilastollisen jakauman vuoksi vähenee liukuvastus oleellisesti, koska tämän yllä mainitun jakauman vuoksi profilointiosan lumeen painama kuvio ei liukuvaiheen aikana enää joudu kosketuksiin profilointiosan kuvion kanssa. Näin estetään suksen uppoaminen omaan kuvioonsa ja siihen liittyvä suurempi energian tarve liukuliikkeen yhteydessä. Tällaisista profilointielementtien järjestelystä on seurauksena selvästi pienentynyt liukukitka ja siihen liittyvä suksen liukunopeuden kasvu kaikilla hiihtoon soveltuvilla lumityypeillä.

Tällainen vaikutus aikaansaadaan kuvioiden 2 ja 4 mukaisessa yksinkertaisimmassa tapauksessa profilointielementtien tilastollisen osaan S järjestämisen avulla, jolloin keskiarvo bn on vakio.

Pito-ominaisuuksien tavoitelluksi muuttamiseksi voidaan särmä-pituutta~lj„ muunnella pituudesta riippuen profilointiosassa S (kuvio 1). Kuvioissa 5-7 esitetään kaaviollisesti kolmea erilaista muunnosmahdollisuutta keskimääräisen särmänpituuden bn kulun osalta, jolloin kussakin näissä kuvioissa keskimääräinen särmänpituus bn on merkitty pitkin suksen pituutta L. Kuvion 1 β 83040 kanssa yhdenmukaisesti tarkoittaa S profilointialueen pituutta.

Kuvion 5 mukaisessa sovellutusesimerkissä keskimääräinen sär-mänpituus bn kasvaa profilointiosan keskeltä lähtien kohti suksen kärkeä ja kantaa yhdenmuotoisesti, jolloin profiiliele-menttien tilastollinen jakauma toteutetaan yllä selostetun tavan mukaisesti.

Arvon bn pienentämisellä potkuosassa A saavutetaan pitovaiku-tuksen parantaminen, koska ominaispaine profiilielementissä kasvaa.

Sama vaikutus voidaan saada aikaan kuvioiden 6 ja 7 mukaisesti esitetyillä keskimääräisen särmänpituuden~bn jakaumilla.

Kuten esitetty, on kuvion 6 suoritusmuodossa keskimääräinen sär-mänpituus b„ suhteellisen lyhyellä potkualueella A, jossa on suksen painopiste SW (vertaa kuvio 1) pienimmillään ja kasvaa siihen edessä ja takana liittyvissä vyöhykkeissä B,B' ja C,C' porrasmaisesti. Kuvion 7 suoritusmuodossa on keskimääräinen särmänpituus"bn kummassakin siirtymäalueessa C/C1 suurempi kuin keskimmäisessä välialueessa.

Koska käytännön kokemuksen mukaisesti potkun tai vastaavasti nousun yhteydessä suksen sisäosa kuormittuu enemmän kuin ulko-osa, voidaan kuvioiden 5-7 sovellutusesimerkeissä esitetty keskimääräisen särmänpituuden jakauma järjestää suksen sisäsivulle, jolloin keskimääräistä särmänpituutta~bn ei muuteta suksen ulkosivulla.

Claims (3)

9 83040

1. Suksen, erityisesti murtomaasuksen liukupinta, varustettuna pituussuuntaiselle keskialueelleen järjestetyllä profiililla, joka muodostuu yhdensuuntaisista hammasriveistä järjestettynä poikittain suksen pituusakseliin nähden, jotka hammasrivit muodostuvat kaarevista liukupinnoista varustettuna takaosassaan niihin liittyvillä pystysuuntaisilla noususärmillä, tunnettu siitä, että kunkin hammasrivin noususärmä muodostuu kulkusuunnassa etummaisesta ja takimmaisesta suorasta särmä-osasta (K2 ja Kx) liitettynä toisiinsa suoralla pituussuuntaisella särmällä (K3), joka on yhdensuuntainen suksen pituussuunnan kanssa, jolloin etummainen särmäosa (K2), johtuen liukupinnan kaarevuudesta, on korkeudeltaan (H2) pienempi kuin taaempi särmäosa (Ki) (Fig. 3), ja että särmäosien (KX,K2,K3) määrittämät profiilielementit järjestetään sekä suksen pituussuunnassa että poikittaissuunnassa siten, että profiiliosan lumeen painama kuvio ei yhdy jälleen liukuvaiheessa seuraavan profiiliosan kuvioon.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liukupinta, tunnettu siitä, että noususärmän taaemman särmäosan (Ki) keskimääräinen särmän pituus (Έη) on lyhyin liukupinnan potkuosassa (A) ja kasvaa kohti suksen kärkeä ja suksen kantaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen liukupinta, tunnettu siitä, että taaemman särmäosan (Kx) keskimääräinen särmänpituus (bn) on lyhyin suksen sisäreunan suunnassa ja kasvaa kohti suksen ulkoreunaa. 10 83040