AT14161U1 - Bewegliche Steigzone von Langlaufskiern zur Verringerung des Kraftaufwandes beim Langlaufen - Google Patents

Abstract

Die vorgestellte Erfindung verbessert durch eine vertikale Bewegung der Steigzone (1) mit unterschiedlicher vertikaler Position beim Gleit- und Abstoßvorgang deren Wirkung beim klassischen Langlauf. Durch eine horizontal schrittförmig bewegte Steigzone (1) wird ein zusätzlicher Vortrieb während des Gleitvorganges erzeugt. Die Gleitzone (8) ist dabei je nach Schneebedingungen auswechselbar. Die Erfindung umfasst auch die Kontrolle und Fernsteuerung der Einheit in den Skiern, sowie die Notabschaltung.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine bewegliche Steigzone von Langlaufskiern zur Verringerungdes Kraftaufwandes beim Langlaufen.

[0002] In US 4,864,860 A wird eine Vorrichtung gezeigt bei der ein flexibler Aufsatz über ein aufdem Schnee abrollendes Rad am Ende des Skis einen Vortrieb erzeugt. Dies würde eine Lang¬laufspur jedoch mit Sicherheit in Mitleidenschaft ziehen, falls nicht ein Raupenantrieb mit einernachträglichen Glättung wie bei einem Loipenspurgerät benutzt wird.DE 202004002155 U1 wiederum beschreibt eine Mikrovibration, die für einen Vortrieb oderzumindest für eine Verringerung des Gleitwiderstandes sorgen soll.

[0003] EP 2 452 729 A1 zeigt ein Kraftverteilungselement, das über der Steigzone erhöht ver¬läuft. Dadurch werden nicht formschlüssige Teile als Steigzone, wie in JPS6156673 undEP 2295120 A1 beschrieben möglich. Gleiches gilt für die Schalenbauweise, bei der die Kraft¬verteilung über ein U-förmiges Profil erfolgt und damit form- aber nicht zugkraftschlüssige Eins¬ätze in der Lauffläche ermöglichen.

[0004] Technische Aufgabe der Erfindung ist, den Fahrwiderstand beim Gleiten des Skis zuverringern und eingeschränkt mobilen Menschen die Bewegung mit Touren- oder Langlaufschi¬ern in oder außerhalb von Loipen zu ermöglichen. Die gegenständliche Aufgabe wird dadurchgelöst, dass eine Steigzone in Bezug zum restlichen Ski vertikal und horizontal beweglich ist.Die Steigzone wird dabei bei Positiv-Schuppen (Sägezahnprofil mit erhabener Ausbildung)vertikal vermehrt beim Gleiten in den Ski eingezogen. Bei einer erweiterten Version wird dieSteigzone abwechselnd nach vorne und nach hinten geschoben, wenn der Ski Kontakt mit demSchnee hat. Dabei wird die Steigzone bei der Rückführung nach vorne angehoben um denGleitwiderstand zu verringern. Dabei muss der horizontale und vertikale Hub auf die Art derSteigzone angepasst werden.

[0005] Bei Seniorlnnen wird bei der Nutzung von Wanderskis weniger oft ein Ausfallschrittpraktiziert, wodurch der Ski immer auf dem Schnee aufliegt und die Vortriebshilfe immer imEinsatz sein kann, aber nicht muss, wenn aus sportphysiologischen Gründen eine Kraftaufbrin¬gung bei einer bestimmten Körperstellung z.B. für die Wirbelsäule nicht als förderlich betrachtetwird. Die Erkennung im Bewegungszyklus kann über einen im Ski eingebauten Beschleuni¬gungssensor erfolgen.

[0006] Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß den Zeichnungen nähererläutert, wobei Fig. 1 den Antrieb zeigt. Dabei wird die als bewegliche Platte ausgeführteSteigzone 1 über mindestens einen Linearantrieb 2 verschoben. Mindestens ein Gleitstein 3überträgt dabei die Vertikalkräfte auf eine beidseitige Führung 5. Der leichte Linearantrieb kannüber einen Riemenantrieb, als Spindelantrieb (Kugelgewindetrieb), als Linearmotor (linearerDC-Servomotor) oder über ein Getriebe (z.B. Schubstangenantrieb zweier mit Schubstangegekoppelter Räder) ausgeführt werden. Bei letzterem besteht die geringste Freiheit was dieGestaltung der vertikalen Bewegung betrifft, dafür wird der Antrieb stetig in eine Drehrichtungangetrieben, wodurch weniger Geräusche entstehen. Zwischen mindestens einem Gleitstein 3und der Platte befindet sich mindestens ein vertikal arbeitender Aktuator 4 der die Steigzonebeim Zurückführen in Richtung Skispitze absenkt, sodass diese weniger Widerstand beim Glei¬ten des Skis hervorruft.

[0007] Die bewegliche Steigzone ist vorteilhafterweise steckbar und kann damit ausgewechseltwerden. Es ist eine Ausführung möglich wo die Steigzone die Gleitzone überlappt. Auch einebewegliche Steigzone 1 die flexible mit der Gleitzone 8 verbunden ist, kann ausgewechseltwerden wenn der flexible Teil 7 wie in Fig. 2a in einem Rahmen 9 befestigt ist. Es ist dabeimöglich dass die Steigzone mit Steigwachs, Schuppen (in unterschiedlicher Ausführung, z.B.als Mikroschuppen und mit unterschiedlichem Schliff), Fellstreifen oder auch als „Chemical-Belag" oder Grip Tapes ausgeführt ist. Je nach Bedingungen auf der Loipe können so andereSteigzonen verwendet werden. Durch ein automatisches Erkennen des Typs der eingesetzten

Steigzone über einen Code (z.B. "iButton" oder RFID, kann die Horizontal- und Vertikalbewe¬gung der Steigzone durch das System selbständig so angepasst werden, dass eine optimaleUnterstützung der Langläuferinnen erfolgt.

[0008] Fig. 2 zeigt die Unterseite des Skis mit der beweglichen Steigzone. Vorzugsweise gleitetdie Rückseite der Steigzone ausgeführt mit PTFE leicht über die Gleitzone hinweg.

[0009] Fig. 2a zeigt eine Variante wo die Oberfläche der beweglichen Steigzone über flexibleund vorzugsweise dehnbare Verbindungselemente mit der Gleitzone verbunden ist, um einEindringen von Schnee und eine Blockierung durch Eisbildung zu vermeiden. Dabei sind diedehnbaren Verbindungselemente so vorgespannt, dass selbst bei einer extremen Auslenkungauf eine Seite keine Falten im gesamten Verbindungselement entstehen. Das Verbindungsele¬ment ist vorteilhafterweise so beschichtet, dass der Gleitwiderstand im Schnee verringert wird.

[0010] Fig. 2b zeigt einen wechselbaren Einsatz, bei dem der Rahmen 9 zusammen mit demdehnbaren Element und der Steigzone in den Ski eingesetzt wird. Dabei werden steckbareElemente 3a in den Gleitstein 3 eingesetzt, der vorteilhafterweise vor der Öffnung automatischin eine passende Position verfährt. Die vertikale Kraftübertragung erfolgt dabei entweder übereine magnetische Verbindung, oder über eine formschlüssige Verriegelung von 3a in 3. Diehorizontale Verbindung erfolgt wegen der geringeren magnetischer Haltekraft bei Scherungdurch Formschluss wie in Fig. 2b gezeigt. Es werden in Fig. 2b zwei Verbindungen für denEinsatz gezeigt. Je nach Länge des Einsatzes können es auch mehr sein. Es ist dabei möglichjeden Gleitstein mit einem Linearantrieb auszurüsten oder die Konstruktion so biegesteif auszu¬führen, dass nur ein Linearantrieb für die gesamte bewegliche Steigzone benutzt wird. Um eineflächige vertikale Bewegung zu ermöglichen, sind jedoch in jedem Falle mehrere Aktuatorennötig, wobei es denkbar ist, in der Mitte einer etwas nachgebenden Steigzone, diese mehr nachunten auszulenken um den Kontakt mit dem Schnee zu verbessern.

[0011] Bei einem sportlichen Laufen mit Ausfallschritt wäre es vorteilhafter die Energiespeicherso anzuordnen, dass sie ihre Entfernung zur Loipe nicht ändern. Das könnte durch einen amOberkörper getragenen oder nachgezogenen Energiespeicher realisiert werden. Sinnvoller¬weise werden aber leichte Akkus in Form von prismatischen bzw. flachen Zellen direkt auf demSki befestigt um eine Kabelverbindung zum Körper zu vermeiden. Fig. 3 zeigt eine möglicheKonfiguration, wobei die Anordnung des Energiespeichers vor der Bindung das Anheben desSkis beim Ausfallschritt weniger behindert. Bei der Nutzung von Zwischenladestationen auf derLoipe wäre es auch möglich zukünftige leichte aber voluminösere Speicher wie Lithium-Ionen-Kondensatoren als Energiespeicher zu nutzen.

[0012] Fig. 4 zeigt die Bewegung der Steigzone beim Antrieb. Die Steigzone wird dabei dannangehoben, wenn ein Gleitvorgang von der Steuerung erkannt wird. Dies kann entweder überdie Erfassung des Aufsetzens des Schuhs auf der Bindung durch Sensor 13, oder über Be¬schleunigungssensoren in der Steuerung selbst erkannt werden. Der Sensor kann bei einementsprechenden Messprinzip auch im Einsatz zur Aktuierung der Steigzone unter der Deckplat¬te des Skis verborgen sein. Über die Beschleunigung kann das Ende des Abstoßens direkterkannt werden und darauf die Steigzone hochgezogen werden. Bei Nutzung der Annäherungdes Skischuhs an die Bindung geschieht das Einziehen der Steigzone zu spät, vorteilhafter¬weise kann über einen Näherungsschalter oder die Drehverbindung der Bindung selbst derErkennungszeitpunkt zurückverschoben werden. Es ist bei Erkennen von regelmäßigen Mus¬tern auch möglich, antizipativ zu regeln. Fig. 5 zeigt den Aufbau der Steuerung. Die Absenkungerfolgt dabei vorteilhafterweise so, dass die Steigzone mindestens dieselbe Geschwindigkeitrelativ zur Loipe besitzt, wie die Gleitzone. Die Einstellung kann dabei über die Wahl der Unter¬stützungsstufe erfolgen. Eine weitere Einstellung vor der Inbetriebnahme erlaubt eine Anpas¬sung des vertikalen Hubs an die Schneebedingungen. Es ist über eine eingebaute Tempera¬turmessung oder über durch die Nutzerinnen bediente Taster einer Fernsteuerung auch mög¬lich den Hub während der Fahrt anzupassen.

[0013] Die Steuerung des Systems erfolgt vorteilhafterweise über zwei Arten. Einerseits kannder Benutzer das System über einen Taster im Notfall abschalten, andererseits erkennt das

System die Phasen der Bewegung und agiert entsprechend. Damit ist auch eine Notabschal¬tung möglich wenn ungewöhnliche Bewegungsmuster erkannt werden. Für die Notabschaltungsind die Kontrollsysteme beider Skis drahtlos verbunden und es werden damit die Antriebe inbeiden Skis zugleich abgeschaltet. Vorteilhaftenweise ist in jeden Skistock eine Fernbedienungintegriert, mit dieser die Unterstützungsstufen bzw. eine Abschaltung ausgelöst wird. Fig. 6 zeigteine mögliche Umsetzung, wobei 11 den Griff, 12 die Riemen und 10 den mindestens einenTaster zeigt. Es ist auch möglich zwei Taster für eine intuitivere Steuerung der Unterstützungs¬stufen vorzusehen oder mit einem Taster sequentiell die Unterstützungsstufe und mit demanderen in einer sequentiellen Bedienlogik den vertikalen Hub zu steuern. Vorteilhafterweisewird vom System der (vertikale) Hub automatisch bei größerer Unterstützungsstufe vergrößertum größere Kräfte übertragen zu können. Es ist ebenso möglich ein Schalten mit den den Griffumfassenden Fingern anstatt durch den Daumen zu ermöglichen.

Claims (10)

1. Ansprüche 1. Bewegliche Steigzone (1) von Langlaufskiern, dadurch gekennzeichnet, dass dieSteigzone (1) während der Gleitphase des Skis angehoben wird.
2. 2. Bewegliche Steigzone (1) von Langlaufskiern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass diese über eine flexible Verbindung (7) verfügt mit der eine während der Bewegungder Steigzone (1) ebene Fläche zwischen beweglicher Steigzone (1) und der umgebendenLauffläche des Skis geschaffen wird.
3. 3. Bewegliche Steigzone (1) von Langlaufskiern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬zeichnet, dass eine auswechselbare Steigzone (1) in die Unterseite des Skis eingesetztwird und die Steigzone (1) mit der Lauffläche des Skis bündig abschließt sowie dieSteigzone (1) nach dem Einsetzen mit der aktuierenden Einheit im Ski verbunden ist.
4. 4. Bewegliche Steigzone (1) von Langlaufskiern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurchgekennzeichnet, dass die Steigzone (1) über mindestens einen Linearantrieb (2) zu einerhorizontal oszillierenden Bewegung in Laufrichtung bringbar ist, wobei zum Erzeugen desVortriebs die Steigzone (1) über einen vertikalen Aktuator (4) in Richtung Skiunterseite ab¬gesenkt und während der Gleitphase die Steigzone (1) angehoben wird.
5. 5. Bewegliche Steigzone (1) von Langlaufskiern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass eine Tragkonstruktion für den vertikalen Aktuator (4), an der die Gleitzone befestigt istauf einer horizontalen Führung (5) läuft.
6. 6. Bewegliche Steigzone (1) von Langlaufskiern nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurchgekennzeichnet, dass die Steigzone (1) sich über einen speziellen Gleitbelag auf demGegenstück der Gleitfläche auf der Gleitzone (8) abstützt.
7. 7. Bewegliche Steigzone (1) von Langlaufskiern nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurchgekennzeichnet, dass die Hubbewegung der Steigzone (1) über mindestens eine piezo¬elektrische Platte in einem vertikalen Aktuator (4) realisiert wird.
8. 8. Bewegliche Steigzone (1) von Langlaufskiern nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurchgekennzeichnet, dass die Ansteuerung der vertikalen Bewegung über einen Controller er¬folgt, der die Annäherung des Skischuhs an die Skioberkante über einen Sensor (13)misst.
9. 9. Bewegliche Steigzone (1) von Langlaufskiern nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurchgekennzeichnet, dass ein Energiespeicher flach auf dem Ski aufliegt und über eine Ein¬rastverbindung fixiert wird und dabei gleichzeitig über eine Federbelastung der elektrischeKontakt hergestellt wird.
10. 10. Bewegliche Steigzone (1) von Langlaufskiern nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurchgekennzeichnet, dass mindestens ein im Griff eines Skistockes eingebauter Taster (12)eine drahtlose Steuerung der im Ski verbauten Einheiten erlaubt, vorteilhafterweise für bei¬de Skier gleichzeitig. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen