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Ski mit mindestens einem einstellbaren Versteifungselement und Verfahren zur Herstellung eines Versteifungselementes
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ski mit mindestens einem im wesentlichen in dessen Längsrichtung sich erstreckenden, die Biegesteifigkeit des Skikörpers verändernden, einstellbaren Versteifungselement.
Es ist bekannt, Skier mit fest eingebauten Versteifungseinlagen in Form von Profilen od. dgl. zu fertigen, um dem Skikörper eine ausreichende Steifigkeit zu verleihen.
Ferner ist es bekannt, einen Ski mit im Innern des Skikörpers parallel angeordneten Längshohlräumen zu versehen, in denen Seile als Versteifungselemente verschiebbar laufen. Die Seile sind an der Spitze des Skis bzw. im Bereich der hinteren Kante ortsfest mit dem Skikörper verbunden und mit ihren freien Enden in der Mitte des Skis herausgeführt. Diese freien Enden stehen in
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sich der Skikörper nach oben durch. Der Skikörper ist dementsprechend im Fahrverhalten härter. Bei einer Verlängerung der Seile ist der Skikörper dagegen in seinem Fahrverhalten weniger biegesteif.
Infolge der notwendigen Verankerung der Seile ist die Fertigung des bekannten Skis vergleichsweise aufwendig. Die Verankerungsteile müssen gegen Lockern oder gar Herausreissen gesichert und der Ski an diesen Stellen besonders starkwandig ausgebildet sein.
Die Fertigung der erforderlichen Umlenkpunkte bereitet technische Schwierigkeiten. Ein weiterer Mangel ist darin zu erblicken, dass der Skikörper in der biegesteifen Einstellage vorbeansprucht ist, d. h. belastet ist von seiner eigenen Federkraft entgegen der Zugkraft der Seile. Dies kann nicht nur zu einer die Lebensdauer des Skikörpers herabsetzenden Materialermüdung, sondern auch zu einer bleibenden Verformung des Skikörpers führen, wenn dieser unbeabsichtigt in der grössten Spannstellung unbenutzt gelagert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ski der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die vorerwähnten Mängel unter Beibehaltung der Vorteile einer verstellbaren Biegesteifigkeit des Skikörpers vermieden werden.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Versteifungselement stabförmig und mit in verschiedenen Querschnittsrichtungen unterschiedlicher Biegesteifigkeit ausgebildet und drehbar im bzw. auf dem Ski gelagert ist. Durch Drehung des sich zweckmässig über die gesamte Länge des Skis erstreckenden Versteifungselementes kann die senkrecht zur Skilauffläche gerichtete Biegesteifigkeit des Skis ohne Schwierigkeit geändert werden. Dabei ist das Versteifungselement mit Vorteil um seine Mittellängsachse drehbar und parallel zur Skilängsachse angeordnet. Zweckmässig weist das stabförmige Versteifungselement einen zumindest annähernd runden Querschnittsumfang, insbesondere einen kreisförmigen Querschnitt auf.
Es ist möglich, die unterschiedliche Biegesteifigkeit des Versteifungselementes durch mehrere, parallel zu einer geradlinigen Querschnittszone verlaufende, weitere Querschnittszonen mit unterschiedlichem E-Modul zu gewährleisten. Es ist selbstverständlich,
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die unterschiedliche Biegesteifigkeit auch durch unterschiedliche Querschnittsumfangsformen bereitzustellen. Die unterschiedlichen Querschnittsformen können durch eine zu einer Mittelebene des
Versteifungselementes symmetrische, bandförmige Einlage gebildet werden, die einen erheblich höheren
E-Modul als die neben diesen Bandeinlagen angeordneten Querschnittsbereiche des Versteifungs- elementes besitzen. Mit Vorteil sind mehrere bandförmige Einlagen vorgesehen, die sich in ihrer Breite über den gesamten Querschnitt des Versteifungselementes erstrecken.
Es ist klar, dass ein Versteifungselement mit einer Einlage aus einem flachen Band mit hohem E-Modul neben Querschnittszonen mit im übrigen geringen E-Modul hochkant belastet seine grösste Biegesteifigkeit hat. Wenn also das Versteifungselement mit einem derartig eingelegten Band so gedreht wird, dass die bandförmige Einlage hochkant liegt, dann wird die Biegesteifigkeit des Skis wesentlich erhöht. Dagegen wird die Biegesteifigkeit des Skis vermindert, wenn das Versteifungselement so gedreht wird, dass die schmale Bandeinlage eine etwa sich parallel zur Skilauffläche erstreckende Lage einnimmt.
Die gleiche Wirkungsweise ergibt sich, wenn mehrere parallel geschaltete bandförmige Einlagen vorgesehen sind.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele. Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Skis in perspektivischer Darstellung, Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Versteifungselementes im Schnitt. In Fig. 3 ist in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines Versteifungselementes gezeichnet, Fig, 4 zeigt schematisch einen Abschnitt einer weiteren Ausführungsform des Versteifungselementes in Perspektivdarstellung, Fig. 5 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Versteifungselementes in perspektivischer Ansicht schematisch dar und Fig. 6 veranschaulicht eine Ausführungsform des Versteifungselementes in einem teilweisen Längsschnitt.
Der in Fig. l in Form eines Abschnitts dargestellte Ski hat an einer Oberseite vier eingebettete Versteifungselemente --1--, die einen kreisförmigen Querschnitt haben und im wesentlichen aus einem glasfaserverstärkten Epoxyharz --3-- mit einem E-Modul von 60000 bestehen. In der Mitte des Querschnitts des Versteifungselementes ist ein flaches Stahlband --2-- mit einem E-Modul von 2000000 angeordnet, welches in seiner Breite dem Durchmesser des Versteifungselementes-l-- angepasst ist.
In Fig. 2 ist der Querschnitt eines der in Fig. l dargestellten Versteifungselemente-l-gezeichnet, wobei das flache Stahlband --2-- hochkant angeordnet ist. Diese Hochkantstellung des Stahlbandes--2--gibt dem Ski die grösstmögliche Biegesteifigkeit, während die in Fig. 1 gezeichnete Lage des Stahlbandes --2-- dem ski die geringstmögliche Biegesteifigkeit erteilt. Die Versteifungselemente--l--sind stabförmig ausgebildet und drehbar im bzw. auf dem Ski gelagert.
Da die Versteifungselemente--l--über ihre gesamte Länge im Ski mit Ausnahme ihrer Drehbarkeit und einer eventuellen geringen Längsverschiebbarkeit ortsfest am Ski gelagert sind, beeinflusst die Biegesteifigkeit der Versteifungselemente die Steifigkeit des gesamten Skis. Es ist natürlich auch möglich, die Versteifungselemente--l--völlig in den Ski derart einzubetten, dass er eine ebene Oberfläche aufweist. Es ist aber ebenso möglich, die Versteifungselemente--l--oberhalb der Skioberfläche anzuordnen und nur stellenweise am Skikörper drehbar zu lagern. Die Drehung der Versteifungselemente--l--um ihre Mittellängsachse erfolgt zweckmässig über Schwenkhebel, die an
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--1-- angreifen.Zahnräder und Zahnstangen miteinander verbunden sind.
Hiebei ist es zweckmässig, wenn beispielsweise die beiden äusseren Versteifungselemente--l--bei einer Betätigung des Schwenkhebels gegensinnig mit gleichen Winkeln verdreht werden, wobei auch die gegebenenfalls vorhandenen inneren Versteifungselemente--l--ebenfalls gegensinnig verdreht werden, um ein Verspannen bzw.
Verwinden des Skikörpers zu vermeiden.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Versteifungselement--l-aus einem gezogenen, glasfaserverstärkten Polyesterharz --3a-- mit einem E-Modul von 80000, in welchem am Umfang diametral gegenüber zwei schmale bandförmige Einlagen --4-- aus Klaviersaitendrahtstahl eingebettet sind, die einen E-Modul von 2000000 haben. Das Versteifungselement--l-hat in der in Fig. 3 dargestellten Lage bei vertikaler Belastung seine grösste Biegesteifigkeit, die bei zunehmender Verdrehung des Stabes bis zu einem Winkel von 900 ständig abnimmt.
Bei den Ausführungsformen gemäss den Fig. 1 bis 3 sind bandförmige Einlagen-2, 4-- fest im Kunstharz der Querschnittszonen--3, 3a-- angeordnet. Sie können aber in diesen Zonen--3, 3a-auch längsverschiebbar eingebettet sein, um eine Durchbiegung der Versteifungselemente senkrecht zur
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Bandebene nicht zu beeinträchtigen.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind im Versteifungselement--6--, das die Form eines Rundstabes hat, zwischen zwei halbkreisförmigen Querschnittszonen --3b-- drei parallel nebeneinanderliegende Stahlbänder --7-- angeordnet, die den Querschnitt des Versteifungselementes --6-- mit ihrer Breite durchsetzen. Diese drei Stahlbänder --7-- sind gegeneinander und gegenüber den Querschnittszonen --3b-- längsverschiebbar. Das Versteifungselement --6-- hat eine Ummantelung --8--, die im wesentlichen aus Glasfäden und diese tränkendem und ausgehärtetem Kunstharz besteht.
Durch die längsverschiebbare Anordnung der einzelnen Bestandteile des Versteifungselementes --6-- in FigA ist eine besonders geringe Biegesteifigkeit bei einer senkrecht zu den Breitseiten der Stahlbänder-7-gerichteten Belastung gegeben, während die Biegesteifigkeit bei vertikaler Belastung besonders hoch ist.
In Fig. 5 ist ein Versteifungselement --9-- dargestellt, dessen Querschnittsprofil an zwei gegenüberliegenden Seiten abgeflacht ist. Auch bei dieser Ausführungsform sind zwischen zwei seitlichen Stäben --3c-- aus Kunstharz drei lose nebeneinanderliegende bandförmige Einlagen --10, 11-- angeordnet. Die bandförmigen Einlagen --10-- bestehen aus verstärktem Kunstharz, während die
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--9-- istVersteifungselement-6--in Fig. 4 mit einer Ummantelung--12--versehen.
Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform eines Versteifungselementes--13--besitzt in Längsrichtung eine unterschiedliche Kontur des Querschnitts, wodurch unabhängig von der Zusammensetzung des Querschnitts bereits unterschiedliche Widerstandsmomente zur Gewährleistung einer zusätzlich auch in bezug auf die Länge der Versteifungselemente unterschiedlichen Biegesteifigkeit erhalten werden. Im Längsbereich --14-- des Versteifungselementes --13-- ist dessen Biegesteifigkeit infolge der gleichbleibenden Querschnittskontur konstant. Dagegen wird die
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abnehmenden Querschnitts geringer. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen zwei seitlichen Stäben --3d-- eine bandförmige Einlage --17-- angeordnet.
In den Seitenstäben-3d-sind in verschiedenen Längenbereichen des Versteifungselementes --13-- Einschnitte --16-- vorgesehen, die die Biegesteifigkeit des Versteifungselementes--13--quer zu dessen Längsrichtung weiter verringern.
Wie der Fig. 6 zu entnehmen ist, kann über die einstellbare und wählbare Biegesteifigkeit des Skikörpers hinaus durch entsprechende Formgebung des Versteifungselementes bzw. durch Anordnung von Einschnitten eine gegebenenfalls erwünschte Änderung der Biegesteifigkeit in Längsrichtung zusätzlich erzielt werden.
Das Versteifungselement kann beispielsweise einen elliptischen oder auch rechteckigen Querschnitt haben, wodurch es in Richtung seiner grössten Querschnittsabmessung eine grössere Biegesteifigkeit als senkrecht hiezu hat.
Die Versteifungselemente lassen sich vorteilhaft aus verstärkten Duroplasten im Strangpressverfahren herstellen. Dabei werden durch die profilgebenden Düsen mit Kunstharz getränkte Verstärkungsfasern und/oder -fäden zusammen mit Stahldrähten und/oder Stahlbändern gezogen, worauf eine Härtung des Kunstharzes vorgenommen wird. Anschliessend kann auch die Ummantelung des so gewonnenen stabförmigen Verbindungselementes mit Verstärkungsfasern, -fäden und/oder -drähten erfolgen, die mit härtendem Kunstharz getränkt sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ski mit mindestens einem im wesentlichen in dessen Längsrichtung sich erstreckenden, die Biegesteifigkeit des Skikörpers verändernden, einstellbaren Versteifungselement, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Versteifungselement (1, 6, 9, 13) stabförmig und mit in verschiedenen Querschnittsrichtungen unterschiedlicher Biegesteifigkeit ausgebildet und drehbar im bzw. auf dem Ski (5) gelagert ist.
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Ski with at least one adjustable stiffening element and a method for producing a stiffening element
The invention relates to a ski with at least one adjustable stiffening element which extends essentially in its longitudinal direction and changes the flexural rigidity of the ski body.
It is known to manufacture skis with permanently installed stiffening inserts in the form of profiles or the like in order to give the ski body sufficient rigidity.
It is also known to provide a ski with longitudinal cavities which are arranged in parallel in the interior of the ski body and in which ropes run displaceably as stiffening elements. The ropes are fixedly connected to the ski body at the tip of the ski or in the region of the rear edge, and their free ends lead out in the middle of the ski. These free ends are in
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the ski body moves upwards. The ski body is accordingly harder to handle. In contrast, when the ropes are lengthened, the ski body is less rigid in terms of its handling.
As a result of the necessary anchoring of the ropes, the manufacture of the known ski is comparatively expensive. The anchoring parts must be secured against loosening or even tearing out and the ski must be particularly thick-walled at these points.
The production of the necessary deflection points causes technical difficulties. Another deficiency can be seen in the fact that the ski body is preloaded in the rigid setting position, i.e. H. is loaded by its own spring force against the tensile force of the ropes. This can lead not only to material fatigue, which reduces the service life of the ski body, but also to permanent deformation of the ski body if it is unintentionally stored in the largest clamping position and not in use.
The invention is based on the object of creating a ski of the type mentioned at the outset in which the aforementioned shortcomings are avoided while maintaining the advantages of an adjustable flexural rigidity of the ski body.
According to the invention, this object is achieved in that the stiffening element is rod-shaped and has a flexural stiffness that differs in different cross-sectional directions and is rotatably mounted in or on the ski. By rotating the stiffening element, which expediently extends over the entire length of the ski, the flexural rigidity of the ski directed perpendicularly to the ski surface can be changed without difficulty. The stiffening element is advantageously rotatable about its central longitudinal axis and is arranged parallel to the longitudinal axis of the ski. The rod-shaped stiffening element expediently has an at least approximately round cross-sectional circumference, in particular a circular cross-section.
It is possible to ensure the different flexural rigidity of the stiffening element by means of several further cross-sectional zones with different modulus of elasticity that run parallel to a straight cross-sectional zone. It goes without saying
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to provide the different bending stiffness also through different cross-sectional circumferential shapes. The different cross-sectional shapes can be through a to a center plane of the
Stiffening element symmetrical, band-shaped insert are formed, which is a significantly higher
E-modulus as the cross-sectional areas of the stiffening element arranged next to these strip inserts. A plurality of band-shaped inserts are advantageously provided, the width of which extends over the entire cross section of the stiffening element.
It is clear that a stiffening element with an insert made of a flat strip with a high modulus of elasticity, in addition to cross-sectional zones with otherwise low modulus of elasticity, has its greatest flexural strength when loaded on edge. If the stiffening element is rotated with such an inserted band so that the band-shaped insert lies on edge, then the flexural rigidity of the ski is increased significantly. In contrast, the flexural rigidity of the ski is reduced if the stiffening element is rotated in such a way that the narrow strip insert assumes a position extending approximately parallel to the ski running surface.
The same mode of operation results when several parallel-connected band-shaped inserts are provided.
Further details and advantages of the invention emerge from the description of the exemplary embodiments shown in the drawings. Fig. 1 shows a section of a ski in perspective, Fig. 2 shows schematically an embodiment of a stiffening element in section. In Fig. 3 a further embodiment of a stiffening element is drawn in a schematic representation, Fig. 4 shows schematically a section of a further embodiment of the stiffening element in perspective, Fig. 5 schematically shows a further embodiment of a stiffening element in a perspective view and Fig. 6 illustrates one Embodiment of the stiffening element in a partial longitudinal section.
The ski shown in the form of a section in Fig. 1 has four embedded stiffening elements --1-- on an upper side, which have a circular cross-section and essentially consist of a glass fiber reinforced epoxy resin --3-- with a modulus of 60,000. In the middle of the cross-section of the stiffening element there is a flat steel strip --2-- with an E-module of 2,000,000, the width of which is adapted to the diameter of the stiffening element -l--.
In Fig. 2, the cross-section of one of the stiffening elements shown in Fig. 1 is drawn, the flat steel band --2-- is arranged on edge. This upright position of the steel band - 2 - gives the ski the greatest possible bending stiffness, while the position of the steel band --2-- shown in Fig. 1 gives the ski the lowest possible bending stiffness. The stiffening elements - 1 - are rod-shaped and rotatably mounted in or on the ski.
Since the stiffening elements - 1 - are fixedly mounted on the ski over their entire length with the exception of their rotatability and a possible slight longitudinal displacement, the flexural strength of the stiffening elements influences the stiffness of the entire ski. It is of course also possible to embed the stiffening elements - 1 - completely in the ski in such a way that it has a flat surface. It is also possible, however, to arrange the stiffening elements - 1 - above the ski surface and to mount them rotatably only in places on the ski body. The rotation of the stiffening elements - l - about their central longitudinal axis is expediently carried out via pivot levers, which
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--1-- Attack. The gears and racks are connected to each other.
It is useful if, for example, the two outer stiffening elements - l - are rotated in opposite directions at the same angles when the swivel lever is actuated, the possibly existing inner stiffening elements - l - also being rotated in opposite directions in order to prevent tensioning or tensioning.
Avoid twisting the ski body.
In the embodiment shown in Fig. 3, the stiffening element - l - consists of a drawn, glass fiber reinforced polyester resin --3a - with an E-module of 80,000, in which on the circumference diametrically opposite two narrow band-shaped inserts --4-- Piano wire steel are embedded, which have an E-module of 2000000. In the position shown in FIG. 3, the stiffening element - 1 - has its greatest flexural strength under vertical load, which steadily decreases with increasing rotation of the rod up to an angle of 900.
In the embodiments according to FIGS. 1 to 3, band-shaped inserts - 2, 4 - are firmly arranged in the synthetic resin of the cross-sectional zones - 3, 3a -. However, they can also be embedded in these zones - 3, 3a - so as to be longitudinally displaceable in order to prevent the stiffening elements from bending perpendicular to the
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Not affecting band level.
In the embodiment shown in Fig. 4, in the stiffening element - 6 -, which has the shape of a round bar, between two semicircular cross-sectional zones - 3 b - three parallel steel strips - 7 - are arranged, which have the cross section of the stiffening element - -6- enforce with their width. These three steel strips --7-- can be moved lengthways with respect to each other and with respect to the cross-sectional zones --3b--. The stiffening element --6-- has a sheath --8--, which consists essentially of glass threads and these soaked and hardened synthetic resin.
Due to the longitudinally displaceable arrangement of the individual components of the stiffening element --6-- in FIG. A, there is a particularly low bending stiffness when the load is perpendicular to the broad sides of the steel belts 7, while the bending stiffness is particularly high when the load is vertical.
In Fig. 5, a stiffening element --9-- is shown, the cross-sectional profile of which is flattened on two opposite sides. In this embodiment, too, three loosely adjacent band-shaped inserts --10, 11-- are arranged between two lateral rods --3c-- made of synthetic resin. The band-shaped inlays --10-- are made of reinforced synthetic resin, while the
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--9-- is stiffening element-6 - in Fig. 4 with a casing - 12 -.
The embodiment of a stiffening element shown in Fig. 6 - 13 - has a different contour of the cross-section in the longitudinal direction, whereby, regardless of the composition of the cross-section, different moments of resistance are obtained to ensure an additional bending stiffness with respect to the length of the stiffening elements. In the longitudinal area --14-- of the stiffening element --13-- its bending stiffness is constant due to the constant cross-sectional contour. The
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decreasing cross-section. In this embodiment, too, a band-shaped insert --17-- is arranged between two lateral rods --3d--.
In the side bars-3d-incisions -16- are provided in different length ranges of the stiffening element -13-, which further reduce the bending stiffness of the stiffening element -13-transversely to its longitudinal direction.
As can be seen from FIG. 6, in addition to the adjustable and selectable flexural rigidity of the ski body, a desired change in the flexural rigidity in the longitudinal direction can also be achieved by appropriate shaping of the stiffening element or by arranging incisions.
The stiffening element can, for example, have an elliptical or rectangular cross section, as a result of which it has a greater flexural rigidity in the direction of its largest cross-sectional dimension than perpendicular to it.
The stiffening elements can advantageously be produced from reinforced thermosetting plastics in an extrusion process. Reinforcing fibers and / or threads impregnated with synthetic resin are drawn through the profiling nozzles together with steel wires and / or steel strips, whereupon the synthetic resin is cured. The rod-shaped connecting element obtained in this way can then be sheathed with reinforcing fibers, threads and / or wires which are impregnated with hardening synthetic resin.
PATENT CLAIMS:
1. Ski with at least one adjustable stiffening element which extends essentially in its longitudinal direction and which changes the bending stiffness of the ski body, characterized in that the stiffening element (1, 6, 9, 13) is rod-shaped and has a flexural stiffness that differs in different cross-sectional directions is rotatably mounted in or on the ski (5).
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