CH657994A5

CH657994A5 - Ski.

Info

Publication number: CH657994A5
Application number: CH6397/82A
Authority: CH
Inventors: Edward Delvert Pilpel; Franklin Delano Meatto
Original assignee: Olin Corp
Priority date: 1981-11-04
Filing date: 1982-11-03
Publication date: 1986-10-15
Also published as: FR2515524B1; JPS5886183A; DE3240717A1; FR2515524A1; US4455037A; JPS6236713B2

Description

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist einen Ski mit einem Aufbau zu schaffen, der einen erhöhten Rückstellgrad besitzt und ein lebendigeres, wendigeres Fahrgefühl bei einer niedrigeren Gesamt-Federkonstanten vermittelt; kurz: einen rasch ansprechenden Ski zu schaffen, der einen schnellen Wechsel der Kurven- bzw. Bogenrichtung gestattet.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 definiert. Ausführungsformen davon gehen aus den Kennzeichnungen der abhängigen Ansprüche hervor.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass ein weicherer, flexiblerer, lebendiger anmutender Hochleistungsski resultiert, ferner darin, dass der verbesserte Ski eine erhöhte Torsionsstabilität besitzt. Ausserdem besitzt der verbesserte Ski einen hohen Rückstellgrad, welcher verbesserte Griffigkeit und Halteeigenschaften quer zu einer Schnee- oder Eisfläche besitzt, und zwar als Folge der erhöhten Torsionsstei-figkeit, die abgestimmt ist auf die Längsflexibilität.

Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Seitenansicht eines Skis mit einem Aufbau nach den Merkmalen der Erfindung,

Fig. 2 eine Querschnittansicht bei einer Schnittführung entlang der Linie 2—2 in Fig. 1, welche die verbesserte Skistruktur nach den Merkmalen der Erfindung sichtbar macht,

Fig. 3 eine Teil-Querschnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Oberkanten, wie sie bei dem Ski nach den Merkmalen der Erfindung verwendet werden und

Fig. 4 eine Querschnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform des verbesserten Skiaufbaus nach den Merkmalen der Erfindung.

In Fig. 1 ist in einer seitlich perspektivischen Ansicht ein Ski 10 gezeigt mit einer oberen Fläche 11, einer unteren Fläche 12 und zwei gegenüberliegenden Seitenflächen 14 (von denen nur eine sichtbar ist).

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des erfindungsgemässen Aufbaus. Die obere Fläche 11 ist eine Bahn oder eine Lage aus Acrylonitril Butadien Styren (ABS). Unter der oberen Fläche 11 ist im Zentralabschnitt des Skis 10 eine unidirek-tionale Fiberglaslage 15 von vorbestimmter Dicke vorgesehen. Neben dieser unidirektionalen Fiberglaslage 15 sind an beiden peripheren Rändern Kunststoffoberkanten 16 vorgesehen, die über die Gesamtlänge des Skis laufen. Der Einsatz von Kunststoff für die Oberkanten 16 im Gegensatz zu Metall bei einem Ski mit einer Vollmaterial-Laufflächenkante, z.B. aus Aluminium, dient zur Herabsetzung der Belastung der Laufflächenkanten 21 bei einer gleich grossen aufgebrachten Last. Neben jeder gegenüberliegenden Seite 14 sind senkrecht liegende Rippenglieder 18 vorgesehen, die von den Kunststoff-Oberkanten 16 zu einer unteren unidirektionalen Fiberglaslage 19 verlaufen. Die gegenüberliegenden Seiten 14 bestehen aus ABS und dienen sowohl zum Schutz der Rippenglieder 18 als auch zur Bildung einer Aussenfläche des Skis. Die untere unidirektionale Fiberglaslage 19 verleiht dem Ski weitere Steifheit. Unter dieser Lage 19 befindet sich eine Schicht, bestehend aus einer Gummifolie 20, die quer über die gesamte Breite des Skis verläuft. Die Gummifolienschicht 20 hilft, die unteren Stahllaufkanten 21 mit den gegenüberliegenden Seiten 14 und den Rippengliedern 18 zu verbinden, und hilft auch, die Schwingungen des Skis während des Einsatzes zu steuern.

Die unteren Laufflächenkanten 21 unter der Gummifolienlage 20 können entweder als feste Kante oder gewünsch-tenfalls auch als gebrochene Kante ausgeführt sein. Es ist bekannt, dass eine feste Kante bei sämtlichen konstant gehaltenen anderen Konstruktionsfaktoren mehr Schwingungen auf den Ski ausübt und erlaubt, dass die Oberflächenspannung zwischen der Lauffläche 12 und dem Schnee unterbrochen wird. Wenn die Laufflächenkanten 21 in bekannter Weise gebrochen sind, wird auf den Ski eine geringere Schwingung übertragen.

Innerhalb der unteren Laufflächenkanten 21 ist eine innere Laufflächenlage 22 entweder aus Polyäthylen oder Aluminium gebildet, vorgesehen. Wenn Aluminium Verwendung findet, z. B. bei einem Riesenslalomski, werden die Schwingungseigenschaften des Skis erhöht, indem die Eigenfrequenz des Skis angehoben wird. Bei dieser Skiart ist es erwünscht, die Oberflächenspannung oder die Wassersaugwirkung zwischen der unteren Lauffläche 12 des Skis und dem Schnee aufzubrechen. Polyäthylen wird in dieser inneren Laufflächenlage als ein Füller verwendet, wenn eine höhere Eigenfrequenz nicht benötigt wird. Die untere Lauffläche 12 des Skis 10 besteht aus Polyäthylen und bildet die Hauptkontaktfläche mit dem Schnee.

An der oberen Fläche des Skis 10 ist unter der unidirektionalen Fiberglaslage 15 eine weitere Lage 24 sichtbar, die im Bindungsbefestigungsbereich aus Polyester mit unregelmässig eingebettetem Fiberglas besteht. Diese Lage wird nur im Bindungsbefestigungsbereich eingesetzt, um dem Ski, wenn die Bindungen montiert sind, eine zusätzliche Schrauben-Befestigungsverstärkung zu verleihen. Ausserhalb des Bindungsbefestigungsbereichs ist diese Lage 24 durch das Holz des Kerns ersetzt, der allgemein mit 25 bezeichnet ist. Unter der Lage 24 aus Polyester mit unregelmässig eingebettetem Fiberglas im Bindungsbefestigungsbereich befindet sich eine Schicht aus einer Bindefolie 23. Diese Bindefolienschicht 23 kompensiert alle nicht richtig angepassten Toleranzen im Holzkern 25, und erfüllt den Hauptzweck, die Bindungs-Ausreisshaltbarkeit zu erhöhen. Die Bindefolienschicht 23 kann aus jedem geeigneten Elastomermaterial hergestellt werden, obwohl Gummi und Ionomer bevorzugt sind. Beim Zusammendrücken unter Pressendruck wirkt der Gummi oder das Ionomer als ein Filmkleber, der die Lage 24 mit dem Kern 25 verbinden hilft. Neben den einander gegenüberliegenden Seiten der Lage 24 aus Polyester mit unregelmässig eingebettetem Fiberglas und zwischen den Rippengliedern 18 sind Lufträume 27 vorgesehen. Diese Räume befinden sich ebenso nur im Bindungsbefestigungsbereich.

Der Kern 25 ist aus mehreren Schichten Espen- und Birkenholz geformt, die miteinander laminiert sind, so dass die Schichten im allgemeinen senkrecht zur Oberfläche 11 und zur Boden-Lauffläche 12 ausgerichtet sind. An dem am weitesten aussen liegenden Abschnitt des Kerns, neben den Rippengliedern 18 sind zwei nebeneinanderliegende Espenschichten 26 vorgesehen, die mittels eines geeigneten Klebers laminiert sind. Neben diesen Espenschichten befindet sich eine Birkenschicht 28. In abwechselnder Folge sind aufeinanderfolgend Schichten aus Espen-, Birken- und Espenholz miteinander laminiert. Die beiden inneren Espenschichten 26 des Holzkerns 25 sind durch einen Keilraum 29 voneinander getrennt, der in der Skimitte schmal ist und sich zu den gegenüberliegenden Enden des Skis 10 hin aufweitet. Der Keilraum 29 ist ein hohler Luftraum, in den etwa drei Keile (nicht gezeigt) eingesetzt sind, so dass die Kernstäbe oder die abwechselnden Schichten aus Birken- und Espenholz während der Herstellung des Skis gebogen oder geformt werden können, um den Seitenverlauf oder die Geometrie des Skis anzupassen. Dieser Seitenverlauf oder die Geometrie bzw. Taillierung und die Biegsamkeitscharakteristik des Skis legt seinen Drehungs- und Kurvenradius fest.

Fig. 3 zeigt eine Teilansicht einer abgewandelten Ausführungsform, die bei Oberflächenkanten verwendet werden kann. Die bislang beschriebene Ausführungsform besitzt

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hier zusätzlich Oberkanten 30 (von denen nur eine gezeigt ist). Die Kante 30 besitzt, im Gegensatz zur leicht abgeschrägten Ausführung nach Fig. 2, eine Ausfräsung entlang ihrer äusseren Kantenfläche, die der Oberfläche 11 zugewandt ist.

Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der zwei Sätze Rippenglieder, aussen vorgesehene Rippenglieder 18 und ein zweiter Satz innen angeordneter Rippenglieder 30 verwendet werden. Die innen angeordneten Rippenglieder 30 sind an einander gegenüberliegenden Seiten des Keilraums 29 plaziert und erhöhen noch mehr den Ski-Rückstell-grad und die Torsionsversteifung.

Es wird betont, dass die Rippengleider 18 und 30 entweder aus Graphit, Aluminium, Aramid, Bor oder einem anderen geeigneten Material ausgebildet sein können. Die Grundüberlegung besteht darin, die Rippen aus einem Material mit einem hohen Elastizitätsmodul zu fertigen, und sie in einen Holzkern mit relativ niedrigem Elastizitätsmodul einzuarbeiten, um einen Ski mit einer erhöhten Rückfederungseigenschaft, der ein lebendigeres Fahrgefühl bei niedriger Gesamt-Rückstellfederung vermittelt, zu schaffen, und einen rascher ansprechenden Ski oder einen Ski, der schnellere Drehrichtungsänderungen ermöglicht, zu erhalten.

Dieses Resultat wird erzielt aufgrund eines Verhältnisses zwischen den Biege-Elastizitätsmodulwerten der verwendeten Materialien, wobei die Bedingungen so sind, dass die Biege- oder Elastizitäts-Proportionalitätskonstante mit der Gleichung angegeben werden kann. Ein nach der Erfindung einzusetzender Holzkern hat bekanntlich ein E-Modul von etwa 71,6 x 104 N/cm2 (1 x 106 psi). Graphit besitzt im Verbund ein E-Modul von etwa 14,1 x 106 N/cm2 (20.4 x 106 psi), während das E-Modul von Aluminium etwa 71,5 x IO5 N/ cm2 (10.4 x 106 psi) beträgt. Damit liegt die Wirkungsspanne des Verhältnisses der E-Modulwerte zwischen der Versteifungsrippe und dem Kern zwischen etwa 25 zu 1 und 8 zu 1, wobei die bevorzugte Spanne etwa 12 zu 1 bis 9 zu 1 umfasst. Das optimale Material hat ein E-Modul/Dichteverhältnis,

bei einer Dichte des verwendeten Materials von etwa 0,40 bei Holz, 1,30 bei Verbundgraphit und 2,61 bei Aluminium.

Die Rückstellfederkonstanten der Ski nach dem Ausführungsbeispiel Hessen sich in einem Bereich von etwa 32,1 N/ cm2 bis 37,5 N/cm2 (18 bis 21 psi) bei Ski mit einer Länge von etwa 190 cm bis 205 cm. Diese Rückstellfederkonstanten wurden gemessen von einer 2230 N-(500 pound)-Kapazi-täts-Messdose mit einem Doric-Transducer mit einer digitalen Anzeige, in Verbindung mit einer über eine gleitstrombe-triebene Saginaw-Übersetzung betätigte eingestellte Weg-Kraftmessvorrichtung. Die voreingestellte Auslenkung betrug etwa 25,4 mm (1 inch).

Mit der erhöhten Widerstandsfähigkeit der unteren Laufflächen-Stahlkante gegen Strosseinwirkung wurde durch die Konstruktion mit Versteifungs-Rippebngliedern ein Ski grösserer Haltbarkeit erzielt. Dies ergibt sich daraus, dass die Stossenergie über die unteren Laufflächenkanten 21 und die Lage 19 aus unidirektionalem Fiberglas auf die Versteifungsrippen übertragen wird. Die Druckstossenergie wird dann auf die Länge der Rippen verteilt, die sich entlang der gesamten Schneekontaktfläche des Skis erstrecken. Dies führt zu einer Verteilung der Stossspannungskonzentration, und zur Verlängerung der Lebenszeit der Laufflächenstahl-kanten21.

Es soll auch festgehalten werden, dass die Rippenversteifungsglieder vor dem Skipressformen oder während des Formungsprozesses bei der Skiherstellung mit den anderen Kernbestandteilen verbunden werden können. Diese Verfahrensweise wurde bei einer Laminatkonstruktion angewandt, sie kann jedoch auch bei einem Nassüberzugs- oder bei einem Spritzguss-Herstellungsverfahren angewandt werden.

Obwohl der bevorzugte Aufbau mit den erfindungsge-mässen Prinzipien gezeigt und vorstehend beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die vorgelegten Details beschränkt, vielmehr können die unterschiedlichsten Massnahmen bei der Realisierung des erweiterten Erfindungsgedankens eingesetzt werden. Der Schutzumfang der zugehörigen Ansprüche soll alle offensichtlichen Abwandlungen der Details, der Materialien und der Anordnung von Teilen umfassen, die sich für den einschlägigen Fachmann aus der Offenbarung ergeben.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Ski von vorgegebener Länge mit einem Kern aus einem vorbestimmten Material mit bekanntem Elastizitätsmodul, einer oberen Fläche, einer unteren Lauffläche, die an ihren gegenüberliegenden Seiten von Metallkanten eingefasst s ist sowie mit zwei einander gegenüberliegenden Seiten, die im grossen und ganzen senkrecht zu den oberen und unteren Flächen und zwischen diesen liegend vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Versteifungs-Rippenglieder (18) vorgesehen sind, die im wesentlichen 10 senkrecht liegend innerhalb der beiden einander gegenüberliegenden Seiten (14) mit den beiden, der oberen und der unteren Fläche (11,12) verbunden sind, wobei die Verstei-fungs-Rippenglieder (18) aus einem weichen Material bestehen, das einen höheren Elastizitätsmodul als das Material 15 des Kerns (25) besitzt, um dem Ski einen erhöhten Rückstellgrad und eine erhöhte Eigenfrequenz zu verleihen.
2. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Versteifungs-Rippenglieder (18) über eine Distanz erstrecken, die kleiner ist als die Länge des Skis und über 20 eine Lage (19) aus einem weitern Material mit der Lauffläche (12) verbunden ist.
3. Ski nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

dass der Kern (25) aus Holz besteht.
4. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekeimzeichnet, dass 25 die Versteifungs-Rippenglieder (18) zwischen dem Kern (25) und den beiden einander gegenüberliegenden Seiten (14) vorgesehen sind.
5. Ski nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungs-Rippenglieder aus Aluminium bestehen. 30
6. Ski nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungs-Rippenglieder (18) aus Graphit bestehen.
7. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (25) eine vorgegebene Breite besitzt mit einem Keilraum (29), der sich im wesentlichen über die vorbestimmte Länge des Skis erstreckt, um die vorgegebene Breite des Kerns in zwei gleich grosse Teile aufzuteilen.
8. Ski nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (25) einen Keilraum (29) besitzt, der sich im wesentlichen über eine vorbestimmte Länge des Skis erstreckt, um die vorgegebene Breite des Kerns in zwei gleich grosse Teile aufzuteilen.
9. Ski nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zusätzliche Versteifungs-Rippenglieder (30) vorgesehen sind, wobei ein jedes an jeder Seite des Keilraums (29) angeordnet ist und sich im grossen und ganzen senkrecht zur oberen Fläche (11) und zur unteren Lauffläche (12) erstrek-ken.
10. Ski nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zusätzlichen Versteifungs-Rippenglieder (30) aus Aluminium bestehen.
11. Ski nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Kanten (16) aus Kunststoffmaterial bestehen.
12. Ski nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage (19) aus einem vorbestimmten Material aus unidi-rektionalem Fiberglas besteht.
13. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastizitätsmodul des Materials des Kerns (25) kleiner als 71,6 • 104N/cm2 ist.
14. Ski nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Versteifungs-Rippenglieder (18) einen Elastizitätsmodul von über 71,6 • 104N/cm2 aufweist, wobei das Verhältnis der Elastizitätsmodule des Materials der Vestei-fungs-Rippenglieder und des Kernmaterials über 8:1 hegt.

Die anhaltende Popularität des Abfahrtsskilaufs hat die Aufmerksamkeit auf die Skistruktur gelenkt, in der Absicht, einen Ski zu erzeugen, welcher der von heutigen Skiläufern 40 entwickelten verbesserten Skifahrtechnik und der erhöhten Geschwindigkeit, die im Zuge dieser Technik erzielt wird, im grösseren Umfang Rechnung trägt. Diese anhaltende Popularität hat bewirkt, dass sich die für Ski verwendeten Materialien, in dem Bemühen, hochleistungsfähigere Ski mit niedri- 45 gen Herstellungskosten zu entwickeln, gewandelt haben. Es wurden Ski hergestellt, die vollständig aus Holz, aus Holz/ Kunststoff-Verbundmaterialien und auch vollständig aus Kunststoffen bestanden. Speziell die Fertigung von hochleistungsfähigen Ski aus Holz/Fiberglas- und Fiberglas/ 50 Kunststoffschaum hat die Anstrengungen der Skiindustrie intensiviert, die Aufgabe zu lösen, einen aus hochwertigen Materialien aufgebauten Ski zu schaffen, der einen erhöhten Rückstellgrad, eine höhere berechenbare Eigenfrequenz, eine vergrösserte konstruierbare Drehsteiflgkeit und eine untere ss Stahllaufkante mit erhöhter Schlagfestigkeit besitzt.

Es wurden unterschiedliche Anstrengungen unternommen, um diese Probleme zu lösen, indem die Skiindustrie hochleistungsfähigere Skier entwickelt hat. Anfanglich wurden Ski mit nur einem Holzkern gefertigt. Für eine Zeit lang 60 wurde ein Kern aus Kunststoffmaterial, wie Kunststoffschaum oder Urethan der bzw. das in ein Wabengitter aus Aluminium eingebracht wurde, verwendet. Aufgrund der höheren Leistungsanforderungen an moderne Ski sind jedoch diese Verbundmaterialien grösseren Biegebelastungen 6s ausgesetzt, was bei den vorgenannten Konstruktionen zu einem Versagen geführt hat; oder es wurde Ski geschaffen, die beim Benutzer ein unsicheres Fahrverhalten erzeugten. Mit keiner der vorgenannten Konstruktionen wurden Ski geschaffen, welche ein ausgewogenes Verhältnis herstellen lassen hinsichtlich der Überlegungen zu hohen Materialkosten, Schwierigkeiten bei der Taillierung der Ski während der Herstellung und zu weiteren Problemen und Mängeln, die bei den Formgebungs- und Zusammenbauvorgängen in der derzeitigen Skifertigung auftreten.

Ausserdem waren die bekannten Skikonstruktionen bis heute nicht in der Lage, Rückstellfederkonstanten, die mit den bei Hochleistungs-Rennski erzielten Werten vergleichbar wären, für Freizeitski vorgegebener Länge für einen allgemeinen Benutzerkreis unter gleichzeitiger Erhöhung der Rückfederungseigenschaften zu konzipieren. Freizeitski kennzeichnen sich üblicherweise durch Weichheit und Flexibilität aus, da sie dem Skiläufer Schwünge und Kurven bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten ermöglichen. Die härteren und unflexibleren Ski, wie sie üblicherweise für Abfahrtsrennen verwendet werden, sind bei geringen Geschwindigkeiten, die normalerweise mit Freizeitski erreicht werden, schwieriger in eine Kurvendrehung zu bringen. Ein erhöhter Rückfederungsgrad eines Skis erleichtert das Herausfahren aus einer Kurve. Somit besteht die optimale Konstruktion für einen Freizeitski in einem weichen und biegsamen Aufbau mit einem hohen Rückfederungsgrad, um einem Freizeitskiläufer zu ermöglichen, einen Bogen oder eine Kurve bei einer relativ niedrigen Geschwindigkeit aufgrund der eingebauten Flexibilität des Skis beginnen zu lassen, welche dem Skiläufer aber auch den Eindruck einer leichteren Beweglichkeit vermittelt, und auch das Herausfahren des Skis aus einem Bogen unterstützt, und zwar mittels einer konstruktiv vergrösserten Rückfederungseigenschaft, die ver-

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gleichbar ist mit der bei Rennski mit grösserer Steifheit und höheren Rückfederungskonstanten.