DE2243229A1

DE2243229A1 - Ski

Info

Publication number: DE2243229A1
Application number: DE2243229A
Authority: DE
Inventors: William D Danner; Istvan L Ver; @@ Woitschatzke Hans
Original assignee: TRAK Inc
Current assignee: Skisearch Inc Boston Mass Us
Priority date: 1971-09-02
Filing date: 1972-09-01
Publication date: 1973-03-08
Also published as: DE2243229C3; DE2265524B1; US3858894A; DE2243229B2; DE2265524C3

Description

Patentanwälte

584-19.342P(19.343H) 1. 9. 1972

Trak Incorporated, Newburyport (Mass. 01950) _i V.St.A.

Ski

Die Erfindung betrifft einen Ski.

Insbesondere beim Skilanglauf wird die Skilauffläche, die auf dem Schnee aufliegt, entweder sorgfältig gewachst oder mit einer solchen Oberflächenstruktur versehen, wie sie beim Abfahrtslauf benutzt wird, um eine bessere Führung und Stabilität beim Steigen und Spurhalten zu erzielen.

Versuche, die Skilauffläche in bestimmter Weise auszubilden, sind z. ¹B. aus der US-PS 3 38I 972 und der DT-PS 870 3β9 bekannt.

Eine Verbesserung dieser Entwicklungen brachte die Verwendung

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einer dreidimensionalen Struktur oder Abstufung auf der Skilauffläche, wie sie z. B. in der US-PS 3 4o8 086 geschildert ist. Dort sind Reihen von Vorsprüngen vorgesehen, die konvex gekrümmte Kanten haben, wobei Jede Reihe gegen eine andere entlang der Lauffläche versetzt ist. Obwohl dadurch ein verbessertes Spurhalten und eine verbesserte Steigfähigkeit erreicht werden, wird die Gleitreibung erhöht. Ferner erzeugt die sich regelmäßig wiederholende Struktur auf der gesamten Lauffläche Schall mit starken, reinen Tönen als Komponenten. Die Tonfrequenz und die Tonstärke nehmen mit der Laufgeschwindigkeit zu. Normalerweise liegt die Frequenz des Grundtons und von dessen Harmonischen innerhalb des Frequenzbereichs, in dem das menschliche Ohr am stärksten anspricht.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß an einer dreidimensionalen Skilaufsohle auf der Lauffläche des Skis in bestimmter Weise ausgebildete Vorsprünge mit im wesentlichen Rechteckprofil gleichmäßig verteilt sind. Die Spurtreue und Steigfähigkeit des Skis werden durch geeignete Auswahl der Kanten der Vorsprünge bestimmt, die so abgewandelt werden können, daß der Reibungskoeffizient für eine seitlich gerichtete Spur- und nach hinten gerichtete Steigbewegung gesteuert wird.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft das Ausmaß der Neigung und die Form bzw. das Profil der Berührungsflächen der Vorsprünge, um eine geringere Reibung für ein Vorwärtsgleiten bei maximaler Steigfähigkeit zu erhalten.

Ferner ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, die Vorsprünge unharmonisch entlang der Lauffläche anzuordnen, um Geräusche mit reinen Tönen zu vermeiden und nur ein "verschmiertes" oder weniger störendes Rauschen zu erzeugen.

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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung hat Reihen von rechteckig geformten Vorsprüngen mit gekrümmten Berührungsflächen, die unharmonisch entlang der Lauffläche verteilt sind.

Die Erfindung wird ferner dadurch weitergebildet, daß die Vorsprünge in der Mitte des Skis, d. h. unter der Skibindung am tiefsten ausgeprägt sind und zur Skispitze und zum Skiende flacher werdend auslaufen.

In diesem Zusammenhang ist es besonders zweckmäßig, daß die Bodenfläche am Vorderteil des Skis ohne Vorsprünge ist.

Die zuletzt genannten beiden erfindungsgemäßen Maßnahmen haben ihren Grund darin, daß die Steigfähigkeit des Skis in erster Linie durch die Wechselwirkung des Mittelteils des Skis, der wegen seiner unmittelbaren Lage unter dem Fuß am stärksten belastet wird, bestimmt wird.

Eine derartige Ausbildung der Skilauffläche ist nicht zuletzt sehr wirtschaftlich.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. la und Ib verschiedene Vorsprünge, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden;

Fig. 2 eine vergrößerte schematische Ansicht von Fig. la;

Fig. J5 eine Seitenschnittansicht von Fig. la; und Fig. k eine schematische Darstellung von Reihen von

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Vorsprüngen, die das Merkmal der nichtharmonischen Beabstandung erläutern.

Gemäß Fig. 1 hat ein Abschnitt der Lauffläche eines Skis 10 Vorsprünge 14, die in Reihen quer zur Längsachse des Skis 10 ausgebildet sind. Die Vorsprünge Jeder Reihe sind gegen die Vorsprünge der vorhergehenden oder folgenden Reihe versetzt, um eine Anordnung der Vorsprünge auf Lücke zu erzielen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die insgesamt durch die Vorsprünge erzielte Struktur im wesentlichen mit der in der US-PS 3 4o8 086 gezeigten vergleichbar. Die Spurtreue und Steigfähigkeit eines Skis sind direkt proportional der Gesamtlänge der Kanten. Es ist nun aus der Geometrie bekannt, daß der Kreis von allen geschlossenen Kurven das geringste Umfang/Flächeninhalt-Verhältnis hat. Die in Fig. la abgebildete Struktur hat ein größeres Umfang/Flächeninhalt-Verhältnis für dieselben Schuppen bzw. Vorsprünge als für kreisförmige Schuppen bzw. Vorsprünge einer ähnlichen Laufsohle. Die Vorsprünge gemäß der Erfindung ergeben eine bessere Spurtreue und Steigfähigkeit im Vergleich zu den entsprechenden Eigenschaften von kreisförmigen Vorsprüngen, und zwar wegen ihres vergrößerten Umfangs bzw. ihrer vergrößerten Kantenlänge. Außerdem kann das Verhältnis des Reibungskoeffizienten für die seitliche (spurhaltehde) und die rückwärtige (Steig-) Bewegung für die Struktur von Fig. la und Ib, insbesondere Fig. la, frei gewählt werden durch geeignete Wahl der Kantenlängen χ und y gemäß Fig. 2. Zum Beispiel begünstigt ein großes x:y-Verhältnis die Steigfähigkeit gegenüber dem Spurhalten, während ein großes y:x-Verhältnis ein besseres Spurhalten im Vergleich zur Steigfähigkeit erzielt. Auf diese Weise bringen die Ausführungsbeispiele von Fig. la und Ib ein großes Umfang/Flänheninhalt-Verhältnis, das beträchtlich Spurhalten und Steigfähigkeit von Skiern mit dieser besonderen

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Ausbildung der Laufsohle erhöht. Entsprechend kann vorgesehen sein eine Kombination von geraden und nichtgeraden Kanten, vgl. z. B. Fig. Ib, Qder eine Vielzahl von kleinen geraden Kanten, um den Umfang zu definieren. Ferner sind die geraden Kanten versetzt oder unter einem Winkel zur Längsachse des Skis abgebildet. Die Kanten können unter irgendeinem Winkel vorliegen, in manchen Fällen sogar parallel sein, wenn z. B. gemäß Fig. la ein Vorsprung mit der Skikante fluchtet.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist in Fig. 3 zu sehen, wo eine gekrümmte Oberfläche 20 der Vorsprünge 14 im Längsschnitt gezeigt ist. Dieser gekrümmte Oberflächenberührungsbereich ergibt eine geringere Reibung für ein Vorwärtsgleiten ohne Aufhebung oder starke Reduzierung der Wirkung der in Fig. la und Ib gezeigten Kanten. Im Gegensatz zu bekannten Skiern nimmt die Dicke der Vörsprünge gemäß der Erfindung allmählich zu, vorzugsweise in Form einer Exponentialkurve. Die allmähliche Krümmung der Vorsprünge 14 von Fig. J5> die z. B. ähnlich der Form der Gleitfläche eines Schlittens ist, vermeidet am Oberflächenberührungsbereich die Ausbildung von Kanten, die die Reibung für ein Vorwärtsgleiten ohne Nutzen für Spurhalten und Steigfähigkeit erhöhen würden. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Dicke t der Vorsprünge als Funktion des Abstands vom vorderen Punkt χ die Form einer Exponentialfunktion haben;

y = t(l - e~^ilx) für ^ > 1

mit t = Dicke der Vorsprünge an der Hinterkante; und «t = Zahl, die vorzugsweise größer als die Länge des Vorsprungs 1 ist.

Durch geeignete Wahl von et kann man eine allmählich abnehmende

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Krümmung am vorderen Abschnitt und eine nahezu flache Gleitfläche in der Nähe der hinteren Kante erreichen, was zu einem verbesserten Oleiten für eine Vorwärtsbewegung führt. Selbstverständlich kann jede Krümmung (auch eine, die praktisch zu einer schiefen Ebene führt) verwendet werden, wobei dieses Merkmal der Erfindung darauf gerichtet ist, das Auftreten von irgendwelchen geraden Kanten auf der OberflächenberUhrungsfläche zu vermeiden, was das Vorwärtsgleiten behindern würde.

Die bekannten Skier zeigen eine gleichmäßige Verteilung von Vorsprüngen bzw. Schuppen auf der Lauffläche des Skis (vgl. insbes. US-PS > 4o8 086), wobei das Schuppenmuster gleichmäßig auf der gesamten Lauffläche wiederholt wird. Dieses regelmäßig wiederholte Muster erzeugt Geräusche, wenn es über eine Oberfläche wie Schnee oder Wasser gleitet. Wenn wie bei der dreidimensionalen Schuppenlauffläche das Muster regelmäßig auf im wesentlichen der gesamten Lauffläche wiederholt wird, hat der erzeugte Schall starke Komponenten in Form reiner Töne. Die Frequenz des Tons und dessen Lautstärke nehmen mit der Laufgeschwindigkeit zu. Bei den gegenwärtig verwendeten Skiern liegt die Frequenz des Grundtons und von dessen Harmonischen in einem Frequenzbereich, in dem das menschliche Ohr am empfindlichsten ist.

Um den Schall im Bereich reiner Töne zu unterdrücken und zu einem kontinuierlichen Rauschen zu gelangen, sollte der Abstand zwischen den verschiedenen Reihen der Vorsprünge, d. h. die Teilung, ungleichmäßig und unharmonisch sein, um eine Periodizität innerhalb Jeder Zeilengruppe zu verhindern, wie Fig. 4 zeigt. Die Folge der Reihen in den verschiedenen Gruppen sollte verschieden sein, um eine Periodizität der Gruppen zu vermeiden. Als Ausführungsbeispiel dieses Prinzips zeigt Fig. 4 vier Reihen von verschiedenem Abstand oder ver-

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schiedener Schuppenlänge, die mit a, b, c und d bezeichnet sind. Nur zur Erläuterung: b ist I,lj5mal so groß wie a gezeigt, c l,2;5mal so groß wie a und d I,j51mal so groß wie a. Selbstverständlich kann jede ungeordnete, ungleichmäßige Anordnung von Reihen innerhalb der Gruppe von Vorsprüngen, egal, ob in Reihen oder nicht, verwendet werden, um Periodizltäten zu vermeiden; und weniger als vier Reihen können innerhalb einer Gruppe variiert werden, z. B. zwei oder drei, oder sogar mehr als vier, je nach Wunsch.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Lauffläche des Skis 10 aus Gruppen, die aus einer zufälligen Kombination von Reihen a, b, c und d z-usammengesetzt sind, z. B. wie abed/bade/aceb/dabc/bacd/ etc. Nach vier oder fünf verschiedenen Gruppenkombinationen ist das Muster genügend ungeordnet, so daß es erneut wiederholt werden kann, bis die gesamte Lauffläche bedeckt ist.

Gemäß Fig. la und 4 sind die Reihen parallel zueinander angeordnet, wobei jede dieser Reihen senkrecht zur Längsachse des Skis liegt. Die Reihen können, wenn sie untereinander parallel sind, andere parallele Strukturen annehmen, z. B. unter einem beliebigen Winkel zur Skiachse liegen, die folgenden geradlinig sein, um Sparren oder gekrümmte Muster zu erzielen. Die kurvenähnlichen parallelen Muster können sinusartig, gebogen, parallel usw oder eine Kombination davon sein. Gemäß Fig. la und 4 werden die Mitten der Vorsprünge einer Reihe durch die zusammenstoßenden Kanten der nächsten Reihe halbiert. Die Mitten der Vorsprünge einer ersten Reihe können zu den Mitten der Vorsprünge einer oder mehrerer der anderen Reihe oder Reihen fluchtend ausgerichtet werden. Wahlweise können sie zu den Vorsprüngen von irgendeiner der anderen Reihen um irgendeinen Betrag nach Wunsch versetzt sein, wobei einige Vorsprünge fluchten und andere nicht.

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ErfindungBgemäß kann die unharmonische Beabstandung der Schuppenstruktur zusammen mit irgendeinem Vorsprungstyp verwendet werden, um die charakteristischen reinen Töne im Geräusch zu unterdrücken, das regelmäßig wiederholte Muster begleitet. Diese Ausbildung kann benutzt werden allein oder in Verbindung mit Vorsprüngen, die Kanten haben, die ihren Umfang gemäß Fig. la und Ib bilden. Ferner kann diese erfindungsgemäße Ausbildung verwendet werden in Zusammenhang mit Vorsprüngen, wobei die Berührungsfläche der Vorsprünge jede gerade Kante daran vermeidet, um die Gleitreibung klein zu halten, ohne Spurhalten und Steigfähigkeit des Skis zu beeinträchtigen. Daher kann irgendeines der Ausführungsbeispiele, wie in Fig. la und Ib abgebildet, allein oder in Verbindung mit den Merkmalen der Erfindung nach Fig. 4, allein oder in Verbindung mit den Merkmalen der Erfindung nach Fig. j5, benutzt werden, Ferner kann das Ausführungsbeispiel von Fig. J5 allein oder in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen von Fig. 1 und/oder denen von Fig. 4 benutzt werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden zum Kleinhalten der Gleitreibung, zum Großmachen von Spurhalten und Steigfähigkeit und zur Beseitigung von reinen Tonkomponenten, wie sie bei einer gleichmäßigen Oberfläche erzeugt werden, die Kombinationen von Fig. la, 3 und 4 zusammen verwendet.

Obwohl die vorangegangene Beschreibung im Hinblick auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgte, dessen Lauffläche zu einem Langlaufski gehört, ist es offensichtlich, daß die Erfindung auch für Abfahrtsskier, Wellenbretter und ähnliche Einrichtungen zum Gleiten auf Wasser, Schnee, Eis usw. benutzt werden kann. Die Erfindung kann auf jede Oberfläche mit Vorsprüngen angewendet werden, die einem Fluid ausgesetzt werden; z. B. wenn eine Relativbewegung zwischen dem Fluid und

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der Oberfläche stattfindet und es erwünscht ist, das Strömungsgeräusch und/oder die Reibungseigenschaften zwischen der Strömung und der Oberfläche zu steuern, z. B. in der Papierindustrie bei einem Papierbreistrom, um das Durchmischen des Papierbreis zu verbessern.

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Claims

Patentansprüche

L lJ Ski mit einer Bodenfläche, die ein dreidimensionales Muster aufweist, das eine Vielzahl von Vorsprüngen hat, dadurch gekennzeichnet, daß die VorSprünge über die Bodenfläche unregelmäßig bzw. nichtharmonisch verteilt sind, um im beim Gleiten des Skis erzeugten Schall reine Töne zu unterdrücken oder abzuschwä.-c hen.

2. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge eine Anzahl von Reihen bzw/. Zeilen bilden, deren jede sich im wesentlichen quer zur Längsrichtung des Skis erstreckt.

3· Ski nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen bzw. Zeilen in einer ungleichmäßigen und nichtharmonischen Weise zueinander beabstandet sind, um Periodizitäten zu vermeiden.

4. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge im wesentlichen die gleiche Qröße und Form haben.

5. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge in Reihen bzw. Zeilen quer zur Längsrichtung des Skis fluchten, wobei jede folgende Reihe gegen die vorhergehende Reihe versetzt ist, um ein ungleichmäßiges Schuppen muster von Vorsprüngen auf der Bodenfläche des Skis auszubilden.

6. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor-

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Sprünge in Reihen bzw. Zeilen fluchten, die sich im wesentlichen quer zur Längsrichtung des Skis erstrecken, und daß die Vorsprünge einer ersten Reihe eine Länge η haben, die VorSprünge einer zweiten Reihe eine Länge η · χ, die Vorsprünge einer dritten Reihe eine Länge η · y und die Vorsprünge einer vierten Reihe eine Länge η * ζ usw., wobei x, y und ζ unterschiedlich groß gewählt sind, um eine nichtharmonische Beabstandung zu erzielen.

7· Ski nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen mit Vorsprüngen verschiedener Länge eine Gruppe bilden, daß die Bodenfläche des Skis mehrere Gruppen trägt, und daß die Reihen innerhalb einer ersten Gruppe in einer unterschiedlichen Anordnung in bezug auf die Reihen mindestens einer der anderen Gruppen vorliegen.

8. Ski mit einem Hauptkörper einem Vorderende, einem Hinterende und einem Boden mit dreidimensionalem Muster, das eine Anzahl von Vorsprüngen aufweist, die in Zeilen bzw. Reihen fluchten, die im wesentlichen quer zur Längsachse des Skis verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Vorsprünge an beiden Seiten eine gerade Kante haben, daß eine der Kanten unter einem Winkel zur Längsachse des Skis geneigt ist, daß von den Kanten eine Hinterkante im wesentlichen quer zur Längsachse des Skis verläuft, daß die Seitenkanten und die Hinterkante den Umfang des Vorsprungs bilden, und daß der Vorsprung eine von dem Umfang eingeschlossene Berührungsfläche aufweist, die sich nach hinten und nach oben erstreckt und an der Hinterkante endet.

9. Ski nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge im wesentlichen gleichmäßig über das gesamte Muster am Skiboden verteilt sind.

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10. Ski nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenkanten der Vorsprünge unter einem Winkel zur Längsachse des Skis geneigt sind und zum Hinterende des Skis konvergieren.

11. Ski nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterkante im wesentlichen konkav zur Oberfläche des Vorßprungs ist.

12. Ski nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen der VorsprUnge nicht harmonisch entlang dem Skiboden beabstandet bzw. verteilt sind.

13. Ski nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

die VorsprUnge von einigen Reihen in bezug auf die Längsachse zu den Vorsprüngen der folgenden oder vorhergehenden Reihe versetzt sind.

lh. Ski mit einem Hauptkörper, einem Vorderende und einem Hinterende sowie einem Boden mit einem dreidimensionalen Muster, das eine Anzahl von Vorsprüngen aufweist, die sich nach hinten und nach oben von der Bodenfläche des Skis weg erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Vorsprünge Oberflächenberührungsbereiohe haben, die eine Bogenform von einem Mindestwinkel in Vorwärtsrichtung der Bewegung des Skis beschreiben und in einer Hinterkante enden, wobei die Vorsprünge in Reihen quer zur Längsachse des Skis fluchten, und wobei einige der Vorsprünge der Reihen gegen die VorsprUnge der folgenden oder vorhergehenden Reihe versetzt sind.

15· Ski nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen nicht harmonisch verteilt sind.

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1β. Ski nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß alle •Vorsprünge den bogenförmigen Oberflächenbereich haben.

17. Ski nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmige Oberfläche öine Exponentialkurve beschreibt.

18. Ski nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Vorsprünge gerade Kanten an beiden Seiten haben, wobei diese Kanten in Verbindung mit der Hinterkante den Oberflächenberührungabereich bilden.

19· Ski nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge in der Mitte des Skis, d. h. unter der Skibindung am tiefsten ausgeprägt sind und zur Skispitze und zum Skiende flacher werdend auslaufen.

20. Ski nach Anspruch 19* dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche am Vorderteil des Skis ohne Vorsprünge ist.

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