EP0169380B1

EP0169380B1 - Laufflächenausbildung für Ski

Info

Publication number: EP0169380B1
Application number: EP85107692A
Authority: EP
Inventors: Matthias Dr. Rer. Nat. Gratz; Gerald Dipl.-Phys. Stadler; Hans-Dieter Dr.-Ing. Schmalz; Lothar Dipl.-Wirt. Hildenbrandt
Original assignee: Veb Kombinat Sportgerate Schmalkalden
Current assignee: Veb Kombinat Sportgerate Schmalkalden
Priority date: 1984-07-24
Filing date: 1985-06-21
Publication date: 1989-12-20
Also published as: BG48348A1; FI83040C; PL254553A1; DK286485A; NO159638B; US4705290A; JPS6192682A; DK286485D0; PL145625B1; SU1584973A1; EP0169380A1; NO159638C; FI83040B; ATE48765T1; YU120285A; FI852724A0; DE3574826D1; CS260994B1; JPH0338866B2; NO852925L

Description

Die Erfindung betrifft eine Lauffläche für Ski, insbesondere für Langlaufski, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.
Es existieren bereits eine Vielzahl von Laufflächenprofilierungen für Langlauf-, Touren- und Wanderski, mit denen die Steigwirkung verbessert werden soll, ohne das Gleitverhalten des Skis übermäßig zu beeinträchtigen.
Aus der AT-B-364 726 ist z. B. eine Lauffläche für Langlaufski bekannt, deren Profil aus einer Vielzahl von aus der Grundfläche vorspringenden Einzelzähnen mit ebener schräger Gleitfläche und hinterer senkrechter Steigkante besteht. Die Einzelzähne können in Längs- oder Querreihen mit gegenseitiger Versetzung angeordnet sein. Insbesondere wegen der ebenen schrägen Gleitflächen der Einzelzähne sind die Gleiteigenschaften dieser Profilierung unbefriedigend.
In den EP-A-15447 und DE-U-8004825 sind Laufflächenprofile für Ski beschrieben, bei denen die Höhe der Erhebungen im Trittbereich größer als in den übrigen Bereichen ist. Da jedoch das Steigvermögen nur unwesentlich von der Stufenhöhe abhängt, sondern hauptsächlich von der Krafteinwirkung auf die Schneeoberfläche bestimmt wird, bei welcher die obere Schneeschicht abschert, ist die Steigwirkung der mit derartigen Laufflächenprofilen ausgerüsteten Ski bei bestimmten Schneearten ungenügend.
Bei den in der DE-A-2 755 395 beschriebenen Laufflächenprofilen sollen durch eine spezielle Ausgestaltung von Schuppen besonders günstige Gleiteigenschaften mit gutem Steigverhalten erzielt werden. Die bogenförmige Grundform der Schuppen führt jedoch in der Steigphase zu Kraftkomponenten schräg zur Laufrichtung, die durch frühzeitiges Abscheren der obersten Schneeschicht die Steigwirkung des Profils wesentlich beeinträchtigen.
Die in den DE-A-2 627 887 und DE-A-2 852 513 beschriebenen Laufflächen weisen Profilierungen nur an der Innenseite des Skis auf, während die Skiaußenseiten eben und glatt sind. Eine einigermaßen befriedigende Steigwirkung läßt sich allerdings nur durch einen besonderen Laufstil und durch Wachsauftrag auf den glatten Belag im Mittelbereich erzielen.
Bei einer Lauffläche gemäß AT-B-182997 ist das Profil in Form von zu den Skilängskanten parallelen Rillen ausgebildet. Beim Gleiten entstehen jedoch häufig als unangenehm empfundene Pfeiftöne, die wiederum auf erhöhte Reibungsverluste und damit weniger gute Gleiteigenschaften schließen lassen.
Aus der DE-A-2 265 524 ist eine Lauffläche für Langlaufski bekannt, bei welcher zur Unterdrükkung von Pfeifgeräuschen in Reihen angeordnete und in Richtung zum Skiende aus der Grundfläche ansteigende Vorsprünge über die Lauffläche ungleichmäßig nichtharmonisch verteilt sind. Da alle senkrecht zur Laufrichtung liegenden Schneeangriffslinien in der Gleitebene des Belags liegen und alle Vorsprünge die gleiche Höhe haben, wirkt auf alle Schneeangriffskanten bei harter und bei weicher Schneeart auf die Vorsprünge bzw. ihre Schneeangriffskanten die gleiche Eindringkraft, deren Größe von der Druckverteilung über die Lauffläche und von der jeweiligen Länge der Schneeangriffskanten abhängig ist. Die bei vorgegebener Druckverteilung über die Lauffläche auf jede Schneeangriffskante einwirkende Eindringkraft muß jedoch so groß sein, daß die jeweilige Schneeangriffskante ganz oder teilweise in die Schneeoberfläche eindringt, wobei die Einsinktiefe von der jeweiligen Schneeart abhängig ist. Je härter der Schnee ist, umso geringer ist auch die Einsinktiefe der Vorsprünge und ihrer Schneeangriffskanten, wobei sich mit verminderten Einsinktiefen auch die von der Schneeoberfläche aufzunehmenden Scherkräfte verringern. Je weicher der Schnee ist, umso tiefer dringen die Vorsprünge in die Schneeoberfläche ein.
Da weiche Schneearten wesentlich geringere Scherkräfte übertragen können, wäre eine Verlängerung der Schneeangriffskanten bei erhöhten Einsinktiefen und gleichzeitiger Verdichtung des Schnees im Kantenbereich wünschenswert. Obgleich mit dieser bekannten Laufflächenprofilierung die angestrebte Verminderung der Pfeifgeräusche erreicht wird, hat sie sowohl auf hartem als auch auf weichem Schnee die gleiche wirksame Länge der Schneeangriffskanten.
Aus der DE-A-1 954075 sind schließlich profilierte Laufflächen für Gleit- und Steigski der angegebenen Gattung bekannt, die aus quer zur Skilängsachse verlaufenden durchgehenden Zahnreihen bestehen, welche in geeigneter Gruppierung über die Länge des Skis angeordnet und durch mehr oder weniger lange ebene Gleitflächen voneinander getrennt sind. Jeder Zahn besteht aus einer der Schneeoberfläche zugekehrten Gleitfläche, die aus einem schrägen oder bogenförmigen Teil und einem ebenen Teil gebildet wird, an welch letzteren sich eine senkrechte Steigkante anschließt. Aufgrund der durchgehenden hinteren Steigkanten ist die Seitenführung der so profilierten Langlaufski ungenügend. Ferner wird das Gleitverhalten der Ski durch die gleiche Ausbildung und symmetrische Anordnung der Zähne beeinträchtigt, weil der in die jeweiligen Zahnlücken eingedrungene Schnee in seiner Gesamtheit von dem nächstfolgenden Zahn niedergedrückt werden muß.
Die Mängel der bekannten Laufflächenprofilierungen sind hauptsächlich darauf zurückzuführen, daß sie den speziellen Erfordernissen der unterschiedlichen Schneearten, den unterschiedlichen Belastungen des Skis in der Abstoß- und Gleitphase sowie den Prozeßabläufen während des Haftens bzw. Gleitens der Profilierung und in den Übergangsphasen Haften/Gleiten/Haften nicht ausreichend Rechnung tragen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lauffläche für insbesondere Langlaufski zu schaffen, deren Profilierung den Erfordernissen unterschiedlicher Schneearten, den speziellen Belastungen des Skis während der Abstoß- und Gleitphase sowie den unmittelbar damit verbundenen Prozessen der Haft- und Gleitreibung in den Übergangsphasen derart gerecht wird, daß hervorragende Gleit-, Steig- und Führungseigenschaften des Skis erzielt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die senkrecht zur Laufrichtung angeordneten Steigkanten gewährleisten ein optimales Steigvermögen und die parallel zur Laufrichtung verlaufenden Verbindungskanten zwischen den Steigkanten-Abschnitten ergeben eine wirksame Seitenführung des Skis.
Ferner bewirkt die unterschiedliche Höhe der Steigkantenabschnitte eine volle Kraftübertragung bei weichem und bei festgefahrenem Schnee, wobei aufgrund einer gezielten Verdichtung der oberen Schneeschicht eine erhöhte Belastbarkeit gegenüber Scherkräften erreicht wird. Da nur die hinteren Steigkantenabschnitte in der Aufstandsebene der Lauffläche liegen und die vorderen Steigkantenabschnitte diese Aufstandsfläche nicht berühren, werden bei relativ hartem festgefahrenem Schnee bevorzugt die hinteren Kantenabschnitte mit relativ hoher Einpreßkraft auf eine Mindesteindringtiefe in die Schneedecke eingedrückt, ab welcher die Scherkräfte der obersten Schneeschicht konstant bleiben.
Bei weichem Schnee sinkt die Profilierung tiefer ein, wodurch auch die vorderen Steigkantenabschnitte in den Schnee eingedrückt werden und dadurch die Steigwirkung vergrößern. Da durch die beanspruchte Anordnung der Profilelemente ein periodisches Wiedereinsinken der Zähne in das Schneebett einer vorhergehenden Profilierung und das daran anschließende Herausheben des Skis vermieden wird, ergibt sich ein wesentlich verringerter Gleitwiderstand.
Diese Verteilung der Profilelemente über die Lauffläche führt zu einer ungleichmäßigen Verdichtung des Schnees unter dem Ski und zu Zonen erhöhter Schneedichte mit überproportional vergrößerter Scherbelastbarkeit.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Abstände der Zahnreihen in Skilängsrichtung und die mittleren Längen der hinteren Steigkantenabschnitte in dem unterhalb der Bindung befindlichen Abstoßbereich des Skis vermindert, was zu einer wesentlichen Verbesserung der Steigwirkung insbesondere bei Hartschnee führt. Aufgrund der Skispannung ergibt sich auch bei einer derartigen Profilanordnung ein hervorragendes Gleitverhalten, da sich der beim Gleiten nur geringfügig belastete Abstoßbereich des Skis aushebt.
Ferner kann die mittlere Kantenlänge der hinteren Steigkantenabschnitte im Bereich der Skiinnenkante am kleinsten sein und sich in Richtung zur Skiaußenkante vergrößern, was eine weitere Optimierung von Steig- und Gleiteigenschaften ergibt, da in der Regel beim Abstoßen bzw. Steigen der Skiinnenbereich mehr belastet wird als der Skiaußenbereich. Die Überlagerung der Wirkungen aller beanspruchten Merkmale ergibt hinsichtlich Steig-, Gleit- und Führungseigenschaften ein optimales Laufflächenprofil.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. eine in Funktionszonen unterteilte Lauffläche eines Langlaufskis;
Fig. 2 eine im mittleren Bereich der Lauffläche vorgesehene Profilierung in Draufsicht;
Fig. 3 mehrere Zahnreihen im Schnitt E-E in Fig. 2;
Fig. 4-7 Kurvenbilder verschiedener statistischer Verteilungen der mittleren Kantenlängen der hinteren Steigkantenabschnitte.

Wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, ist im mittleren Bereich S einer Lauffläche eine zahn- bzw. stufenförmige Profilierung vorgesehen, an der sich in Richtung Skispitze und Skiende je ein glatter Laufsohlenabschnitt anschließt. Als Material für den Gleitbelag wird bevorzugt Polyethylen verwendet.
Die zahnförmigen Profilelemente weisen eine nach hinten bis zu einem hinteren Steigkantenabschnitt K, bogenförmig ansteigende Gleitfläche auf, die gemäß Fig. 3 so gekrümmt ist, daß eine große Oberfläche der Profilelemente mit der Schneeoberfläche in Berührung kommt und so in der Gleitphase der Gleitwiderstand gering gehalten wird, weil der Ski nur unwesentlich in die Schneeoberfläche einsinkt.
Die Ausbildung von geraden Steigkantenabschnitten K, und K₂ senkrecht zur Laufrichtung ergeben beste Steigeigenschaften, die ferner auch von der Gesamtlänge der in die Schneeoberfläche einsinkenden Steigkanten bestimmt werden. Die vorderen und hinteren Steigkantenabschnitte K₂ und K, sind durch Kantenabschnitte K₃ miteinander verbunden, die parallel zur Skilängsachse verlaufen und die Seitenführung des Skis sichern. Diese Ausbildung von geraden Kantenabschnitten K_1' K₂ und K₃ senkrecht und parallel zur Laufrichtung bewirkt, daß beim Abstoß keine Kraftkomponenten schräg zur Laufrichtung erzeugt werden und das Kraftaufnahmevermögen des Schnees in Abstoßrichtung maximal ausgenutzt wird. Unter dem Kraftaufnahmevermögen ist die zur Schneeoberfläche parallel wirkende Kraft zu verstehen, bei welcher die oberste Schneeschicht abgeschert wird. Ist die vom Läufer beim Abstoß im Profilbereich auf die Schneeoberfläche einwirkende Kraft größer als das Kraftaufnahmevermögen des Schnees, dann wird die obere Schneeschicht abgeschert und der Ski rutscht beim Abstoßen zurück.
Die senkrecht zur Laufrichtung ausgerichteten Steigkantenabschnitte K, und K₂ haben unterschiedliche Höhen H₁ und H₂, wobei die vorderen Steigkantenabschnitte K₂ gegenüber den hinteren Steigkantenabschnitten K₁ geringfügig zurückgesetzt sind. Dies ergibt sich durch die Krümmung der Gleitfläche der einzelnen Profilelemente auf einem Gleitbogen, weil dadurch die Kantenhöhe K₂ der vorderen Steigkantenabschnitte K₂ geringfügig als die Kantenhöhe H₁ der hinteren Steigkantenabschnitte K₁ ist (vgl. Fig. 3). Dadurch gelangen beim geringfügigen Einsinken der Profilelemente in eine harte Schneeoberfläche bevorzugt nur die vorstehenden hinteren Steigkantenabschnitte K₁ zur Wirkung. Bei weichem Schnee sinken die Profilelemente tiefer ein und die Steigkantenabschnitte K, und K₂ kommen gemeinsam zur Wirkung. Hierdurch wird das verminderte Kraftaufnahmevermögen von weichem Schnee aufgrund der zusätzlich wirkenden Steigkantenabschnitte K₂ ergänzt, so daß sich für verschiedene Schneearten (harter bzw. weicher Schnee) etwa gleichwertige Steigeigenschaften des Skis ergeben.
Experimentall wurde festgestellt, daß Laufflächenprofilierungen mit konstanten Abständen der Profilelemente parallel und senkrecht zur Laufrichtung beim Gleiten einen relativ hohen Gleitwiderstand besitzen. Die Ursache für diesen erhöhten Gleitwiderstand in der Gleitphase des Skis besteht darin, daß der Ski beim Vorwärtsgleiten periodisch in das eigene in den Schnee eingedrückte Profilmuster einsinkt und beim Weitergleiten über dieses Muster angehoben wird. Die hierzu notwendige Energie muß vom Skiläufer aufgebracht werden, wodurch sich dessen Fahrt verlangsamt. Zur Vermeidung dieses Effektes sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 die zahnförmigen Profilelemente parallel und senkrecht zur Laufrichtung in einer statistischen Verteilung angeordnet. Diese statistische Verteilung kann folgendermaßen realisiert werden. Bei Vorgabe eines konstanten mittleren Abstandes a _n der zahnförmigen Profilreihen und einer maximalen Schwankungsbreite Δ a_n ^max können die Abstände der zahnförmigen Profilreihen innerhalb der maximalen Schwankungsbreite A a_n ^max statistisch mit ± Δ a_n schwanken. Damit hat der Gesamtabstand von Reihe zu Reihe jeweils den Wert an ± Δ a_n.
Die statistische Verteilung der mittleren Kantenlängen b _n der Steigkantenabschnitte K₁ kann auf die gleiche Weise realisiert werden. Die individuelle Länge der Steigkantenabschnitte K₁ senkrecht zur Laufrichtung hat dann den Wert b _n ± Δ b_n entsprechend Fig. 2. Insgesamt bleibt bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die mittlere Kantenlänge b _n über den gesamten Profilierungsbereich S und die Skibreite J erhalten (Fig. 1), wobei eine statistische Verteilung der Kantenlängen b_n in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen ist. Durch diese statistische Verteilung der einzelnen Profilelemente auf der Lauffläche wird der Gleitwiderstand wesentlich verringert, da ein in den Schnee eingedrücktes Muster in der Gleitphase nicht wieder mit dem Muster anderer Profilelemente zur Deckung gerät. Damit wird ein Einsinken des Skis in das eigene Muster vermieden und dem daraus resultierenden erhöhten Energiebedarf bei der Gleitbewegung entgegengewirkt. Ein deutlich verringerter Gleitwiderstand und eine hiermit verbundene Steigerung der Gleitgeschwindigkeit des Skis bei allen für den Skisport geeigneten Schneearten sind die Folge einer derartigen Anordnung der Profilelemente. Diese Wirkung wird bei der in Fig. und 4 dargestellten einfachsten Ausführung durch eine statistische Anordnung der Profilelemente im Bereich S erzielt, deren mittlere Kantenlänge b_n konstant ist.
Zur gezielten Änderung der Steigeigenschaften können die mittleren Kantenlängen b _n der hinteren Steigkantenabschnitte K₁ in Abhängigkeit von der Länge des Profilierungsbereichs S (Fig. 1) variiert werden. In den Fig. 5 bis 7 sind drei verschiedene Variationsmöglichkeiten der mittleren Kantenlängen b _n grafisch dargestellt, wobei in jeder dieser Figuren die mittlere Kantenlänge b _n über der Skilänge L aufgetragen ist. In Übereinstimmung mit Fig. 1 bedeutet S die Länge des Profilierungsbereichs.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 vergrößert sich die mittlere Kantenlänge b_n von der Mitte des Profilierungsbereichs S ausgehend in Richtung zur Skispitze und zum Skiende gleichförmig, wobei die statistische Verteilung der Profilelemente in der oben beschriebenen Weise realisiert ist. Durch die Verringerung der mittleren Kantenlänge b _n im Abstoßbereich ergibt sich eine verbesserte Steigwirkung, weil sich der spezifische Druck auf ein Profilelement erhöht. Dieser Effekt kann auch bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 6 und 7 durch die dargestellte Verteilung der mittleren Kantenlängen b_n erreicht werden. Wie dargestellt, ist bei der Ausführung nach Fig. 6 die mittlere Kantenlänge b_n im relativ kurzen Abstoßbereich A, in dem der Schwerpunkt SW des Skis liegt (vgl. Fig. 1) am geringsten und nimmt in den sich nach vorne und nach hinten anschließenden Zonen B, B' und C, C'stufenweise zu. Bei der Ausführung nach Fig. 7 ist die mittlere Kantenlänge b _n in den beiden Übergangsbereichen C', C größer als im mittleren Zwischenbereich.
Da erfahrungsgemäß beim Abstoßen bzw. Steigen der Skiinnenbereich mehr belastet wird als der Außenbereich, kann die in den Fig. 5 bis 7 dargestellte Verteilung der mittleren Kantenlängen b _n in Richtung der Skiinnenseite vorgesehen werden, wobei sich die mittleren Kantenlängen b _n in Richtung der Skiaußenseite im Profilbereich S nicht ändern.

Claims

1. Lauffläche für Ski, insbesondere Langlaufski, mit einer im mittleren Längsabschnitt angeordneten Profilierung aus quer zur Skilängsachse angeordneten, parallelen Zahnreihen, die aus bogenförmigen Gleitflächen und rückwärtig daran anschließenden senkrechten Steigkanten gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigkante jeder Zahnreihe aus in Laufrichtung vorderen und hinteren geraden Kantenabschnitten (K₂ und K₁) besteht, die durch gerade, parallel zur Skilängsrichtung verlaufende Längskanten (K₃) miteinander verbunden sind, wobei die vorderen Kantenabschnitte (K₂), bedingt durch die Bogenform der Gleitflächen, eine geringere Höhe (H₂) aufweisen als die hinteren Kantenabschnitte (K₁) (Fig. 3), und daß die von den Kantenabschnitten (K₁, K₂, K₃) begrenzten Profilierungselemente sowohl in Skilängs- als auch in Skiquerrichtung derart angeordnet werden, daß ein in den Schnee vom Profilierungsabschnitt abgedrücktes Muster in der Gleitphase nicht wieder mit dem Muster des nachfolgenden Profilierungsabschnitts zur Deckung gerät.

2. Lauffläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Kantenlänge (b _n) der hinteren Kantenabschnitte (K,) der Steigkanten im Abstoßbereich (A) der Lauffläche am kleinsten ist und sich in Richtung zur Skispitze und zum Skiende vergrößert.

3. Lauffläche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Kantenlänge (b _n) der hinteren Kantenabschnitte (K₁) in Richtung der Skiinnenkante am kleinsten ist und sich in Richtung zur Skiaußenkante vergrößert.