DE10309388A1

DE10309388A1 - Electronic safety binding for skis and snow boards

Info

Publication number: DE10309388A1
Application number: DE10309388A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. Schott
Original assignee: Marker Deutschland GmbH
Current assignee: Marker Deutschland GmbH
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2004-09-23
Also published as: WO2004078282A3; EP1601429A2; EP1601429B1; ATE382405T1; WO2004078282A2; DE502004005826D1

Abstract

A force sensory mechanism (101) and an evaluation device co-operating therewith are provided in a mechanical and electrical releasable binding (104), whereby said evaluation device evaluates the temporal progression of forces which are active between the shoe (102) and shoe holder (103) and controls the release or the release control of the binding or a display for a mechanically desired adjustment of the binding according to said temporal progression. As a result, adjustment to the abilities of the skier can be achieved automatically.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronisch gesteuerte Sicherheitsbindung für Ski und Snow Board, bei der die Kräfte elektronisch mit Piezokristallen gemessen werden, und die Bindung schnell (ca. 1ms) elektronisch durch einen kurzen Strom- oder Spannungspuls geöffnet wird, falls für den Ski bzw. Snow Board- Fahrer gefährliche Kräfte auftreten. Dabei wird durch den Strompuls, z. B., das Magnetfeld eines Permanentmagneten kompensiert, mit dem ein federbeaufschlagter Anker eines Elektromagneten in Position, und damit über eine Kraftuntersetzung die Bindung geschlossen gehalten wird. Durch die Aufhebung des Permanentmagnetfelds wird die Haltekraft des Magnetankers Null, und die Bindung geöffnet. Die Bindung kann, z. B., auch in der Ruhestellung des Ankers eines relaisartigen Magneten oder eines Piezosystems, gegebenenfalls über eine Kraftuntersetzung, geschlossen gehalten werden. Durch den Strompuls kann dann der Anker des relaisartigen Magneten, oder durch einen Spannungspuls das Piezosystem, bewegt, und damit die Bindung geöffnet werden.The invention relates to an electronic controlled security binding for Ski and snow board, in which the forces are electronic with piezo crystals be measured, and the binding quickly (approx. 1ms) electronically is opened by a short current or voltage pulse, if for the ski or snowboard riders dangerous personnel occur. The current pulse, e.g. B., the magnetic field compensated by a permanent magnet with which a spring-loaded An electromagnet's armature in position, and thus over a Reduction of force keeps the bond closed. Through the Cancellation of the permanent magnetic field becomes the holding force of the magnet armature Zero, and the binding opened. The binding can e.g. B., even in the rest position of the anchor relay-like magnets or a piezo system, possibly via a Power reduction, kept closed. Through the current pulse can then the armature of the relay-like magnet, or by a Voltage pulse moves the piezo system, and thus the binding can be opened.

Zusätzlich ist die Bindung auch mechanisch auslösbar.In addition, the bond is also can be triggered mechanically.

Im allgemeinen wird eine Sicherheitsbindung für alpines Skifahren dann geöffnet, wenn eine Kraft, die auf den Verschluss der Bindung wirkt, einen bestimmten Wert überschreitet. Die momentan erhältlichen Bindungen sind rein mechanische Anordnungen. Der Verschluss der Bindung besteht im wesentlichen aus einer vorgespannten Feder oder einem Bolzen, der durch eine vorgespannte Feder in Position gehalten wird. Durch eine von außen wirkende Kraft wird die Feder- oder Bolzenposition entgegen der Vorspannkraft der, Feder geändert. Der Verschluss der Bindung wird geöffnet, wenn der Feder- oder Bolzenhub groß genug ist, um den Schuh freizusetzen. Da der Feder- oder Bolzenhub durch eine vom Skifahrer produzierten Kraft bewerkstelligt werden muss, ist das Öffnen des Bindungsverschlusses langsam. Die Wirkung der Kraft während einer verhältnismäßig langen Zeit kann für den Fahrer gefährlich sein.In general, a safety bond for alpine Skiing then open, when a force acting on the closure of the binding exceeds a certain value. The currently available Bindings are purely mechanical arrangements. The closure of the Binding consists essentially of a prestressed spring or a bolt held in place by a preloaded spring becomes. By one from the outside Acting force is the spring or bolt position against the Preload force of the spring changed. The closure of the binding is opened when the spring or Bolt stroke large enough is to release the shoe. Because the spring or bolt stroke through a force produced by the skier has to be accomplished, is opening of the tie closure slowly. The effect of strength during one relatively long Time for dangerous to the driver his.

Bei einem Skiunfall können Drehmomente erzeugt werden, die auf die Knochen im Bein und auf bestimmte Sehnen im Bein-Fuß-Bereich wirken. Besonders gefährlich können Stürze bei geringer Geschwindigkeit oder im Stand sein, bei denen Kräfte zu lange auf diese Knochen wirken. Bei einem Unfall mit einem Snow Board können Kräfte quer zum Fuß entstehen, die zum Bruch der Kreuzbänder des Knies führen können.Torques can be generated in a skiing accident that affect the bones in the leg and certain tendons in the Leg-foot range Act. Especially dangerous can bell at low speed or at a standstill where forces are too long act on these bones. In the event of an accident with a snow board can personnel arise across the foot, those for breaking the cruciate ligaments of the knee can.

Es wird vorgeschlagen, diese Kräfte elektronisch mit Hilfe von Piezokristallen zu messen und nach Erreichen bestimmter voreingestellter oder nachgeregelter Kraft(F)-, Kraft-Zeit-Integral(∫Fdt)- und nach der Zeit differenzierter Kraft(dF/dt)-Werte, die Bindung elektronisch zu öffnen.It is suggested that these forces be electronic with the help of piezo crystals and after reaching certain preset or readjusted force (F) -, force-time integral (∫Fdt) - and after the time differentiated force (dF / dt) values, the binding electronically to open.

Wir haben uns die Aufgabe gestellt, eine schnell auslösende und dadurch sichere, einfache und kompakte Bindung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine Bindung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.We have set ourselves the task a quick release and thereby provide secure, simple and compact binding. This object is achieved through a binding according to the features of the claim 1 solved.

Im folgenden wird die Bindung, die zusätzlich durch Zeichnungen erläutert wird, näher beschrieben. Es zeigen:The following is the bond that additionally by Drawings explained will, closer described. Show it:

1 Draufsicht des elektronischen Sohlenniederhalters mit Hubmagnet 1 Top view of the electronic sole holder with lifting magnet

2 Schnitt A-A( siehe 1) 2 Section AA (see 1 )

3 Auslösesystem mit relaisartigem Magnet 28 3 Release system with relay-like magnet 28

4 Auslösesystem mit einem durch einen axialen Aktuator 17 betriebenen piezoelektrischen Relais 4 Tripping system with an axial actuator 17 operated piezoelectric relay

5 Seitenansicht des elektronischen Sohlenniederhalters mit piezoelektrischem Biegeaktuator 15 5 Side view of the electronic sole hold-down device with piezoelectric bending actuator 15

6 Draufsicht des elektronischen Sohlenniederhalters mit einem federnden Element 16 6 Top view of the electronic sole hold-down device with a resilient element 16

7 Seitenansicht des mit einem axialen piezoelektrischen Aktuator 17 beaufschlagten federnden Elements 16 7 Side view of the with an axial piezoelectric actuator 17 loaded spring element 16

Es wird der Sohlenniederhalter einer Ski- bzw. einer Snow Board- Bindung beschrieben. In 1 ist der Sohlenniederhalter der Skibindung dargestellt. Die Schuhspitze befindet sich rechts von den Haltebacken 3. Bei der Snow Board- Bindung befindet sich der Schuh auf dem Sohlenniederhalter links neben den, an der y-z-Ebene gespiegelten, Haltebacken 3. Es können die üblichen mechanischen Fersenniederhalter verwendet werden. Die Haltebacken 3 können aber auch die Haltebacken eines elektronischen Fersenniederhalters mit dern elektronischen Kraftsensor 1 und Generatorelement 1 (siehe 2) und dem elektronischen Auslösesystem 2 sein. Bei einer Snow Board Soft Boot-Bindung ist entsprechend der Haltebacken 3 Teil einer elektronischen Bindung mit den elektronischen Systemen 1 und 2, in die die Verschlussschnalle eingerastet ist, die dann im Notfall elektronisch und zusätzlich mechanich entriegelbar ist.The sole hold-down of a ski or a snow board binding is described. In 1 the sole hold-down of the ski binding is shown. The toe is on the right of the holding jaws 3 , With the snow board binding, the shoe is located on the sole hold-down on the left next to the holding jaws, which are reflected at the yz level 3 , The usual mechanical heel hold-downs can be used. The holding jaws 3 can also use the holding jaws of an electronic heel hold-down with the electronic force sensor 1 and generator element 1 (please refer 2 ) and the electronic release system 2 his. With a snow board soft boot binding, the holding jaws are corresponding 3 Part of an electronic link with the electronic systems 1 and 2 , into which the locking buckle is locked, which can then be unlocked electronically and additionally mechanically in an emergency.

Der Haltebacken 3 ist auf der Ober- und Unterseite des Sohlenniederhalters formschlüssig starr mit der Achse 29 verbunden, die mit O-Ringen 39 im oberen und unteren Deckel 38 gedichtet ist. Je ein Gehäuse 24 ist mit einem Bolzen 40 (siehe 5) starr mit der Achse 29 verbunden, so dass der durch Krafteinwirkung um die Achse 29 verschwenkte Haltebacken 3 eine Drehung des Gehäuses 24 um die Achse 29 bewirkt. In dem Gehäuse 24 ist, durch die Rollen 32 reibungsarm verschiebbar, der Verschlussstab 5 mit den Rollen 31 an beiden Enden gelagert. Der Verschlusstab 5 ist an einem Ende mit dem Widerlagerhebel 6 und am anderen Ende mit dem Hebel 9 in Eingriff. Der Widerlagerhebel 6 ist um die im oberen und unteren Deckel 38 gelagerte Achse 4 drehbar. Durch die Verschwen kung des Widerlagerhebels 6 wird die über den Verschlussstab 5 auf den Widerlagerhebel 6 übertragene Kraft durch den an einem Ende des Widerlagerhebels 6 drehbar gelagerten Stab 23 auf den verschiebbaren Zylinder 47, in dessen Achse 46 der Stab 23 drehbar gelagert ist, übertragen. Der verschiebbare Zylinder 47 ist über ein oder mehrere, als Kraftsensoren 1 und Generatorelemente 1 wirkende, Piezokristalle und den verschiebbaren Zylinder 30 mit der Feder 7 beaufschlagt. Die Feder 7 wirkt auf den verschiebbaren, mit dem O-Ring 21 gedichteten, Zylinder 22, dessen Position, und damit die Spannung der Feder 7, durch die Schraube 20 einstellbar ist. Die Spannung der Feder 7 bestimmt die Kraft auf den Haltebacken 3, bei der die Bindung mechanisch ausgelöst wird.The holding jaw 3 is positively rigid with the axle on the top and bottom of the sole hold-down 29 connected with O-rings 39 in the upper and lower lid 38 is sealed. One housing each 24 is with a bolt 40 (please refer 5 ) rigid with the axis 29 connected so that by force around the axis 29 swiveled holding jaws 3 a rotation of the housing 24 around the axis 29 causes. In the case 24 is through the roles 32 Slidable, the locking rod 5 with the roles 31 stored at both ends. The locking stick 5 is at one end with the abutment lever 6 and at the other end with the lever 9 engaged. The abutment lever 6 is around the top and bottom lids 38 mounted axle 4 rotatable. By pivoting the abutment lever 6 is the over the locking rod 5 on the Abutment lever 6 transmitted force by the at one end of the abutment lever 6 rotatably mounted rod 23 on the sliding cylinder 47 , in its axis 46 the rod 23 is rotatably mounted, transmitted. The sliding cylinder 47 is about one or more, as force sensors 1 and generator elements 1 acting, piezo crystals and the sliding cylinder 30 with the feather 7 applied. The feather 7 acts on the sliding, with the O-ring 21 sealed, cylinder 22 , its position, and thus the tension of the spring 7 , by the screw 20 is adjustable. The tension of the spring 7 determines the force on the holding jaws 3 , in which the binding is triggered mechanically.

Der Hebel 9 ist um die im Gehäuse 24 gelagerte Achse 41 drehbar. Am Hebel 9 ist ein Ende der Zugfeder 8 befestigt, durch die, über den Querteil 36 und den Übertragungsteil 33, eine Kraft in x-Richtung auf den verschiebbaren Zylinder 10 ausgeübt wird. Der Zylinder 10 wird durch die Rolle 11 des drehbar um die feste Achse 25 gelagerten Ankers 12 in Position gehalten, wobei die Rolle 11 auf der schiefen Ebene 26 des Zylinders 10 abrollbar ist. Die Achse 25 ist in der Zylinderführung 35, die am Sohlenniederhaltergehäuse 60 befestigt ist, gelagert. Der Winkel β zwischen der schiefen Ebene 26 und der Senkrechten zu dem durch die Rolle 11 und die Achse 25 gegebenen Vektor r ₁, bestimmt die Größe der Kraftuntersetzung zwischen der Kraft F ₂, die auf den Zylinder 10 durch die Feder 8 ausgeübt wird und der Kraft F ₁, die auf den, durch einen Permanentmagneten gehaltenen, Magnetanker 13 wirkt, der mit dem Anker 12 durch die Achse 44 drehbar verbunden ist.The lever 9 is about the one in the case 24 mounted axle 41 rotatable. On the lever 9 is an end of the tension spring 8th attached, through which, across the cross member 36 and the transmission part 33 , a force in the x direction on the displaceable cylinder 10 is exercised. The cylinder 10 is through the role 11 the rotatable around the fixed axis 25 stored anchor 12 held in place with the roll 11 on the inclined plane 26 of the cylinder 10 can be unrolled. The axis 25 is in the cylinder guide 35 on the sole holder housing 60 attached, stored. The angle β between the inclined plane 26 and the perpendicular to that by the role 11 and the axis 25 given vector r ₁ , determines the magnitude of the force reduction between the force F ₂ acting on the cylinder 10 by the spring 8th is exerted and the force F ₁ on the magnet armature held by a permanent magnet 13 works with the anchor 12 through the axis 44 is rotatably connected.

Das Verhältnis F₂/F₁ ist gegeben durch F2/F1 = 2r2 cosα/(r1 sin2β),wobei r₂ der Abstand der Achse 25 von der Achse 44 und α der Winkel zwischen F ₂ und F ₁ bedeuten.The ratio F ₂ / F ₁ is given by F 2 / F 1 = 2r 2 cos / (r 1 sin2β) where r _{2 is} the distance between the axes 25 from the axis 44 and α is the angle between F ₂ and F ₁ .

Im Auslösefall wird das Permanentmagnetfeld durch das von einem Strompuls erzeugte Feld des Elektromagneten 14 aufgehoben. Damit wird der Magnetanker 13 kräftefrei und durch die Kraft F₁ aus dem Elektromagneten 14 herausgezogen, wobei sich der Anker 12 dreht, und die Rolle 11 bis zum Ende der schiefen Ebene 26 des Zylinders 10 abrollt und den Zylinder 10 freigibt, so dass sich dieser durch die Kraft F₂ bis zum Ende der Zylinderführung 35 bewegt. Durch den Bewegungshub des Zylinders 10 wird über die Feder 8 der Hebel 9, in den der Verschlussstab 5 eingreift, entlastet, so dass die Rolle 31 des Verschlussstabs 5 über die Widerlagerfläche 45 des leicht geneigten Widerlagerhebels 6 bis zum Ende abrollt, sich der Verschlussstab 5 dabei in x-Richtung bewegt, aus dem Widerlagerhebel 6 ausrastet, sich Gehäuse 24 und Haltebacken 3 um die Achse 29 frei drehen können, und der Sohlenniederhalter ausgelöst ist. Die Auslösezeit entspricht der Anstiegszeit Δt des Strompulses. Nach Δt ≈ 1 ms ist der Strompuls maximal, das Haltefeld des Permanentmagneten kompensiert, und das Drehmoment, das vom Schuh auf den Haltebacken 3 ausgeübt werden kann, auf Null abgefallen, d. h., der Haltebacken 3 dreht sich um die Achse 29 und gibt den Schuh frei.In the event of tripping, the permanent magnetic field is generated by the field of the electromagnet generated by a current pulse 14 canceled. This will be the magnet armature 13 force-free and through the force F ₁ from the electromagnet 14 pulled out, the anchor 12 turns, and the role 11 to the end of the inclined plane 26 of the cylinder 10 rolls off and the cylinder 10 releases, so that this is by the force F ₂ to the end of the cylinder guide 35 emotional. Through the movement stroke of the cylinder 10 is about the spring 8th the lever 9 in which the locking rod 5 intervenes, relieves the role 31 of the locking rod 5 over the abutment surface 45 the slightly inclined abutment lever 6 rolls up to the end, the locking rod 5 while moving in the x direction, from the abutment lever 6 disengages, itself housing 24 and holding jaws 3 around the axis 29 can rotate freely, and the sole hold-down is triggered. The tripping time corresponds to the rise time Δt of the current pulse. After Δt ≈ 1 ms, the current pulse is maximum, the holding field of the permanent magnet is compensated, and the torque from the shoe to the holding jaws 3 can be exercised, dropped to zero, that is, the holding jaws 3 turns around the axis 29 and releases the shoe.

Bei der mechanischen Auslösung rollt die Rolle 31 des Verschlussstabs 5, trotz gespannter Feder 8, über die Widerlagerfläche 45 des stark geneigten Widerlagerhebels 6 ab.The roller rolls during mechanical release 31 of the locking rod 5 , despite tensioned spring 8th , over the abutment surface 45 the strongly inclined abutment lever 6 from.

In 3 ist das Auslösesystem mit einem relaisartigen Magneten 28 dargestellt. Durch einen Strompuls wird im Auslösefall der Magnetanker 27, der mit der Rolle 49 des Ankers 12 in Eingriff ist, vom Elektromagneten 28 angezogen und die Rolle 49 freigegeben. Damit beginnt sich der Anker 12, unter Wirkung der Kraft F₁, zu drehen, bzw. der Zylinder 10 sich zu bewegen, und die Bindung ist ausgelöst.In 3 is the release system with a relay-like magnet 28 shown. The magnetic armature is triggered by a current pulse when triggered 27 who with the role 49 of the anchor 12 is engaged by the electromagnet 28 dressed and the role 49 Approved. With that the anchor begins 12 , under the action of the force F ₁ , or the cylinder 10 to move and the bond is released.

4 zeigt ein Auslösesystem mit einem piezoelektrischen Relais, bestehend aus dem, mit der Masse 48 beaufschlagten, Anker 43, der mit der Rolle 49 des Ankers 12 in Eingriff ist. Durch einen Spannungspuls wird im Auslösefall die Masse 48 durch den axialen piezoelektrischen Aktuator 17 beschleunigt, so dass sich der Anker 43 über die Rolle 49 bewegt und den Anker 12 freigibt. 4 shows a trigger system with a piezoelectric relay, consisting of, with the mass 48 acted upon, anchor 43 with the role 49 of the anchor 12 is engaged. In the event of a trip, the mass is triggered by a voltage pulse 48 through the axial piezoelectric actuator 17 accelerated so that the anchor 43 about the role 49 moves and the anchor 12 releases.

In 5 ist der seitliche Querschnitt des Sohlenniederhalters skizziert, bei dem der piezoelektrische Biegeaktuator 15 mit dem Anker 12 in Eingriff ist. Durch einen Spannungspuls verbiegt sich im Auslösefall das untere Ende des Biegeaktuators 15 nach rechts und gibt den Anker 12 frei.In 5 the side cross-section of the sole hold-down is sketched, in which the piezoelectric bending actuator 15 with the anchor 12 is engaged. In the event of a trigger, the lower end of the bending actuator is bent by a voltage pulse 15 to the right and releases the anchor 12 free.

In 6 ist eine Draufsicht des Sohlenniederhalters mit dem federnden Element 16 skizziert. Mit Hilfe des federnden Elements 16 wird die Anpresskraft des Zylinders 42 auf die dünne Platte 51 und damit die Reibungskraft F₂, bzw. über eine Kraftuntersetzung, die Reibungskraft F₁, aufgebracht, und die, mit der Feder 8 beaufschlagte, dünne Platte 51 in Position, und damit die Bindung geschlossen gehalten.In 6 is a top view of the sole retainer with the resilient member 16 outlined. With the help of the resilient element 16 becomes the contact pressure of the cylinder 42 on the thin plate 51 and thus the friction force F ₂ , or via a force reduction, the friction force F ₁ , applied, and that with the spring 8th loaded thin plate 51 in position, keeping the binding closed.

In 7 ist eine Seitenansicht des federnden Elements 16 skizziert. Bei geschlossener Bindung wird durch die Schraube 54 über das Piezoelement 58, mit dem die erforderliche Anpresskraft gemessen wird, die dünne Platte 51 zwischen den Zylinder 57 und den Zylinder 42 gepresst. Dabei wird die, zwischen dem Zylinder 42 und dem mit dern Gehäuse 55 verbundenen Querteil 56 befindliche, Feder 52 gespannt. Mit Hilfe der Schraube 53 wird der axiale piezoelektrische Aktuator 17 vorgespannt. Die Materialien des Gehäuses 55 und der Zylinder 42 und 57 müssen bzgl. des axialen piezoelektrischen Aktuators 17 temperaturkompensiert sein, oder die Schrauben 53 und 54 durch Piezomotoren nachgeregelt werden. Durch einen Spannungspuls wird im Auslösefall der axiale piezoelektrische Aktuator 17 gedehnt. Damit wird die Anpresskraft des Zylinders 42 auf die dünne Platte 51 aufgehoben, der Rahmen 50 wird durch die Kraft F₂ oder F₁ bewegt, und die Bindung ist ausgelöst.In 7 is a side view of the resilient member 16 outlined. When the binding is closed, the screw 54 via the piezo element 58 , with which the required contact pressure is measured, the thin plate 51 between the cylinders 57 and the cylinder 42 pressed. Doing so, between the cylinder 42 and the one with the housing 55 connected cross section 56 spring 52 curious; excited. With the help of the screw 53 becomes the axial piezoelectric actuator 17 biased. The materials of the case 55 and the cylinder 42 and 57 with respect to the axial piezoelectric actuator 17 be temperature compensated, or the screws 53 and 54 can be readjusted by piezo motors. In the event of a tripping, the axial piezoelectric actuator is activated by a voltage pulse 17 stretched. The contact pressure of the cylinder 42 on the thin plate 51 lifted the frame 50 is moved by force F ₂ or F ₁ and the binding is released.

Aus den Signalen der Kraftsensoren 1 in Abhängigkeit von der Zeit, F(t), können ∫F dt und dF/dt elektronisch gebildet werden. Aus der Amplitude von F(t) ergibt sich die körperliche Stärke des Fahrers. Aus der Harmonischenzahl, die aus der Fourieranalyse von F(t) erhalten wird, kann auf das Können der Fahrers geschlossen werden. Ausgehend von der körperlichen Stärke des Fahrers, kann, mit Hilfe von in der Bindung gespeicherten Tabellen, der Schwellenwert Th(F) erhalten werden, bei dem die Bindung elektronisch geöffnet werden muss. Th(F) kann mit dem durch die Schraube 20 eingestellten Wert für die mechanische Auslösung verglichen und die Differenz, z. B., durch ein LCD, ausgegeben werden. Mit Hilfe der elektronischen Bindung wird aus F(t) ein genauerer Wert Th(F) erhalten, als das mit anderen Methoden möglich ist. Die elektronische Bindung ist so auch ein sehr präzises Einstellgerät für Th(F). Dieser Wert kann entweder durch die Schraube 20 oder durch einen Piezomotor nachgestellt werden, so dass bei Th(F) die Bindung auch mechanisch geöffnet wird. Da die elektronische Auslösung jedoch wesentlich schneller als die mechanische ist, wird die Bindung bei Th(F) elektronisch ausgelöst.From the signals from the force sensors 1 in from dependence on time, F (t), ∫F dt and dF / dt can be generated electronically. The physical strength of the driver results from the amplitude of F (t). The driver's ability can be concluded from the harmonic number obtained from the Fourier analysis of F (t). Based on the physical strength of the driver, with the aid of tables stored in the binding, the threshold value Th (F) can be obtained, at which the binding must be opened electronically. Th (F) can with that through the screw 20 set value for the mechanical triggering compared and the difference, z. B., are output by an LCD. With the help of the electronic bond, a more precise value Th (F) is obtained from F (t) than is possible with other methods. The electronic binding is also a very precise setting device for Th (F). This value can either be through the screw 20 or be adjusted by a piezomotor, so that the binding is also opened mechanically at Th (F). However, since the electronic release is much faster than the mechanical one, the binding at Th (F) is triggered electronically.

Die elektronischen Auslöseschaltungen beider Bindungen können galvanisch oder drahtlos verbunden werden, so dass bei der Auslösung einer Bindung, die Bindung des anderen Schuhs gleichzeitig mit ausgelöst werden kann. Die gemessenen Kräfte können drahtlos einem externes Aufnahmesystem übermittelt werden (Telemetrie).The electronic trigger circuits both ties can be connected galvanically or wirelessly so that when a Binding, the binding of the other shoe is triggered at the same time can. The measured forces can be wireless transmitted to an external recording system become (telemetry).

Die große Überlegenheit der elektronischen gegenüber der mechanischen Bindung zeigt sich in der Möglichkeit, Auslösekriterien durch Kombination von Schwellenwerten zu bilden. Bei Drehstürzen, die bei Skifahrern die größte Verletzungsgefahr darstellen, muss, z. B., bei Th1(F)·Th(∫Fdt)(· bedeutet das logische "und") ausgelöst werden, wobei die Schwellenwerte Th1(F) und Th(∫Fdt) aus in der Bindung gespeicherten Tabellen erhalten werden. Th1(F) ist kleiner als Th(F), da, z. B., das Schienbein bei großem ∫Fdt schon bei kleinerer Kraft F gefährdet ist.The great superiority of the electronic over the mechanical bond is shown in the possibility of trigger criteria by combining threshold values. In case of spins that occur at Skiers face the greatest risk of injury represent, e.g. B., at Th1 (F) · Th (∫Fdt) (· means the logical "and") are triggered, where the thresholds Th1 (F) and Th (∫Fdt) from stored in the binding Tables can be obtained. Th1 (F) is smaller than Th (F) because, e.g. B., the shin at large schonFdt already at lower force F at risk is.

Die Piezoelemente 1 können sowohl als Kraftsensoren, als auch als Generatorelemente wirken. Durch die von den Haltebacken 3 über das Gehäuse 24, den Verschlussstab 5, den Widerlagerhebel 6, den drehbar gelagerten Stab 23 und den verschiebbaren Zylinder 47 auf das Generatorelement 1 übertragenen Kräfte werden im Generatorelement 1 Spannungen erzeugt, die gleichgerichtet über einen elektrischen Widerstand einen Akku aufladen können. Auf diese Weise wird der Akku während der Fahrt ständig nachgeladen, und ein Auswechseln von Batterien unnötig.The piezo elements 1 can act both as force sensors and as generator elements. By the of the holding jaws 3 over the housing 24 , the locking rod 5 , the abutment lever 6 , the rotatably mounted rod 23 and the sliding cylinder 47 on the generator element 1 Transmitted forces are in the generator element 1 Generates voltages that can charge a battery in the same direction via an electrical resistor. In this way, the battery is constantly recharged while driving, and changing batteries is unnecessary.

Viele Anwendungen sind zusätzlich zur elektronischen Öffnung der Bindung denkbar. Z. B., kann zwischen der Kraft auf den linken und den rechten Haltebacken 3 unterschieden werden durch die Dehnung der linken bzw. rechten Feder 8 oder durch die Bewegung des linken bzw. rechten Widerlagerhebels 6 oder des drehbar gelagerten Stabs 23. Aus der Verteilung der Kräfte über die vier Haltebacken 3 kann auf den "Berg"- bzw. "Tal"-Ski geschlossen werden und korrekte Belastung der Ski bestätigt (z. B., grüne LED) bzw. falsche Belastung beanstandet (rote LED) werden (Lernhilfe für Anfänger).Many applications are conceivable in addition to the electronic opening of the binding. For example, between the force on the left and right holding jaws 3 a distinction is made between the stretching of the left and right springs 8th or by moving the left or right abutment lever 6 or the rotatably mounted rod 23 , From the distribution of the forces over the four holding jaws 3 can be concluded on the "mountain" or "valley" skis and correct loading of the skis confirmed (e.g., green LED) or wrong loading (red LED) objected to (learning aid for beginners).

11: Elektronisches Kraftsensor- und Generatorelement electronic Force sensor and generator element
22: Elektronisches Auslösesystemelectronic release system
33: Haltebacken holding jaws
44: Achseaxis
55: Verschlussstab closing bar
66: WiderlagerhebelAbutment lever
77: Feder feather
88th: Federfeather
99: Hebel lever
1010: Zylindercylinder
1111: Rolle role
1212: Ankeranchor
1313: Magnetanker armature
1414: Elektromagnetelectromagnet
1515: Biegeaktuator bending actuator
1616: Federndes Elementspringy element
1717: Aktuator actuator
1818: StabRod
1919: O-RingO-ring
2020: Schraubescrew
2121: O-Ring O-ring
2222: Zylindercylinder
2323: Stab Rod
2424: Gehäusecasing
2525: Achse axis
2626: Schiefe Ebenecrookedness level
2727: Magnetanker armature
2828: Relaisartiger MagnetRelais Grand magnet
2929: Achse axis
3030: Zylindercylinder
3131: Rollerole
3232: Rollerole
3333: Übertragungsteiltransmission part
3434: Stiftpen
3535: Zylinderführungcylinder guide
3636: Querteilcross section
3737: Querstiftcross pin
3838: Deckelcover
3939: O-RingO-ring
4040: Bolzenbolt
4141: Achseaxis
4242: Zylindercylinder
4343: Ankeranchor
4444: Achseaxis
4545: WiderlagerflächeAbutment surface
4646: Achseaxis
4747: Zylindercylinder
4848: MasseDimensions
4949: Rollerole
5050: Rahmenframe
5151: Dünne PlatteThin plate
5252: Federfeather
5353: Schraubescrew
5454: Schraubescrew
5555: Gehäusecasing
5656: Querteilcross section
5757: Zylindercylinder
5858: Piezoelementpiezo element
5959: Federfeather
6060: Gehäusecasing

Claims

Elektronische Bindung für Ski und Snow Board mit mit Kraftsensoren (1), Generatorelementen (1) und, gegebenenfalls über Kraftuntersetzungen, mit elektronischen Auslösesystemen (2) in Verbindung stehenden Haltebacken (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Bindung schnell nach Erreichen bestimmter voreingestellter oder nachgeregelter Kraft-, Kraft-Zeit-Integral- und nach der Zeit differenzierter Kraft-Werte elektronisch auslösbar ist, und zusätzlich zur elektronischen Auslösung die Bindung auch mechanisch auslösbar ist.Electronic binding for skis and snow boards with with force sensors ( 1 ), Generator elements ( 1 ) and, if necessary via power reductions, with electronic release systems ( 2 ) related holding jaws ( 3 ), characterized in that the binding can be triggered electronically quickly after reaching certain preset or readjusted force, force-time integral and differentiated force values, and in addition to the electronic triggering the binding can also be triggered mechanically.

Elektronische Bindung für Ski und Snow Board nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Haltebacken (3) wirkende Kraft über einen, in einem, mit dem Haltebacken (3) starr verbundenen, drehbar gelagerten Gehäuse (24,29) verschiebbaren Verschlussstab (5) und einen drehbaren Widerlagerhebel (6,4) über einen auf beiden Seiten drehbar gelagerten Stab (23) auf ein oder mehrere, mit einer Feder (7) beaufschlagte Kraftsensor (1)- und Generatorelemente (1) übertragbar ist.Electronic binding for ski and snow board according to claim 1, characterized in that the on the holding jaws ( 3 ) acting force over one, in one, with the holding jaws ( 3 ) rigidly connected, rotatably mounted housing ( 24 . 29 ) sliding locking rod ( 5 ) and a rotatable abutment lever ( 6 . 4 ) via a rod rotatably mounted on both sides ( 23 ) on one or more, with a spring ( 7 ) applied force sensor ( 1 ) and generator elements ( 1 ) is transferable.

Elektronische Bindung für Ski und Snow Board nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Haltebacken (3) wirkende Kraft über den verschiebbaren Verschlussstab (5) und einen mit einer Feder (8) beaufschlagten, an einer Seite im Gehäuse (24) gelagerten, drehbaren Hebel (9,41) auf einen verschiebbaren, mit der Feder (8) gespannten Zylinder (10) wirkt, auf dessen schiefer Ebene (26) eine Rolle (11) eines um eine feste Achse (25) drehbaren Ankers (12) abrollbar ist, und so eine bestimmte Kraftuntersetzung zwischen dem gespannten Zylinder (10) und einem Ende des drehbaren Ankers (12) erreichbar ist, und der drehbare Anker (12) durch einen mit einem Permanentmagneten gehaltenen Anker (13) eines Elektromagneten (14) oder durch den Anker (27) eines relaisartigen Magneten (28) oder durch ein mit Piezoelementen (15,17) zusammengesetztes System in ungedrehter Position haltbar ist, oder eine gespannte dünne Platte (51), gegebenenfall nach einer Kraftuntersetzung, durch Drücken durch ein mit einem axialen piezoelektrischen temperaturkompensierten Aktuator (17) beaufschlagten, gegebenenfalls mit Piezomotoren nachgeregelten, federnden Element (16) in Position haltbar ist, und zur elektronischen Auslösung die Bewegung des Zylinders (10) und die Drehung des Ankers ( 12) durch Aufheben des Permanentmagnetfelds durch den Elektromagneten (14) mit einem Strompuls oder durch Anziehen des Magnetankers (27) des relaisartigen Magneten (28) durch einen Strompuls oder die Bewegung des Piezosystems (15,17) durch einen Spannungspuls auslösbar ist oder die Bewegung der dünnen Platte (51) durch Öffnen des federnden Elements (16,17) durch einen Spannungspuls auslösbar ist, und durch die Bewegung des Zylinders (10), oder der dünnen Platte (51), der Hebel (9) über die Feder (8) entlastbar ist, und der Verschlussstab (5) über den leicht gekippten Widerlagerhebel (6) abrollbar ist, und zur mechanischen Auslösung der verschiebbare Verschlussstab (5), trotz gespannter Feder (8), über den stark geneigten Widerlagerhebel (6) abrollbar ist.Electronic binding for ski and snow board according to claim 1, characterized in that the on the holding jaws ( 3 ) acting force via the sliding locking rod ( 5 ) and one with a spring ( 8th ) acted on one side in the housing ( 24 ) mounted, rotatable lever ( 9 . 41 ) on a sliding, with the spring ( 8th ) tensioned cylinder ( 10 ) acts on its sloping level ( 26 ) a role ( 11 ) around a fixed axis ( 25 ) rotatable anchor ( 12 ) can be unrolled, and thus a certain reduction in force between the tensioned cylinder ( 10 ) and one end of the rotatable anchor ( 12 ) is reachable, and the rotatable anchor ( 12 ) by an armature held with a permanent magnet ( 13 ) of an electromagnet ( 14 ) or by the anchor ( 27 ) of a relay-like magnet ( 28 ) or by using piezo elements ( 15 . 17 ) composite system is stable in the unrotated position, or a stretched thin plate ( 51 ), if necessary after a force reduction, by pressing through an actuator with an axial piezoelectric temperature compensated actuator ( 17 ) acted upon, if necessary with piezo motors, resilient element ( 16 ) is stable in position, and the movement of the cylinder for electronic triggering ( 10 ) and the rotation of the anchor ( 12 ) by canceling the permanent magnetic field by the electromagnet ( 14 ) with a current pulse or by tightening the magnet armature ( 27 ) of the relay-like magnet ( 28 ) by a current pulse or the movement of the piezo system ( 15 . 17 ) can be triggered by a voltage pulse or the movement of the thin plate ( 51 ) by opening the resilient element ( 16 . 17 ) can be triggered by a voltage pulse, and by the movement of the cylinder ( 10 ), or the thin plate ( 51 ), the lever ( 9 ) over the spring ( 8th ) can be relieved, and the locking rod ( 5 ) via the slightly tilted abutment lever ( 6 ) can be unrolled, and the sliding locking rod for mechanical release ( 5 ), despite tensioned spring ( 8th ), via the strongly inclined abutment lever ( 6 ) can be unrolled.

Elektronische Bindung für Ski und Snow Board nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der spannbare Zylinder (10) über ein Übertragungsteil (33) mit der Feder (8) beaufschlagbar ist, und der Übertragungsteil (33) durch einen Stift (34) mit dem spannbaren Zylinder (10) verkoppelbar und in einem Schlitz der Zylinderführung (35) beweglich ist, und der Stift (34) ebenfalls in einem Schlitz der Zylinderführung (35) beweglich ist, und der mit der Feder (8) verbundene Querteil ( 36) an den Übertragungsteil (33) fixierbar ist.Electronic binding for ski and snow board according to claim 2, characterized in that the tensionable cylinder ( 10 ) via a transmission part ( 33 ) with the spring ( 8th ) can be acted upon, and the transmission part ( 33 ) with a pen ( 34 ) with the tensionable cylinder ( 10 ) can be coupled and in a slot in the cylinder guide ( 35 ) is movable, and the pin ( 34 ) also in a slot in the cylinder guide ( 35 ) is movable, and that with the spring ( 8th ) connected cross section ( 36 ) to the transmission part ( 33 ) can be fixed.

Elektronische Bindung für Ski und Snow Board nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der spannbare Zylinder (10) nach der Auslösung, durch einen mit einem O-Ring (19) gedichteten Stab (18), mit einem Querstift (37) am Ende, in die Ausgangsposition zurückholbar ist, und der Querstift (37) in einem Schlitz der Zylinderführung (35) beweglich ist, und der verschiebbare Zylinder (10) über den Ubertragungsteil (33) durch den Querstift (37) spannbar ist, und der drehbare Anker (12) durch eine schwache Feder (59) in die Ausgangsstellung zurückholbar ist, und die Ankerrolle (11) in den verschiebbaren Zylinder (10) einrastbar oder die verschiebbare dünne Platte (51) durch Drücken des federnden Elements (16) in der Ausgangsposition haltbar, und die Bindung verriegelbar ist.Electronic binding for ski and snow board according to claim 1 and 3, characterized in that the tensionable cylinder ( 10 ) after triggering, by one with an O-ring ( 19 ) sealed rod ( 18 ), with a cross pin ( 37 ) at the end, can be returned to the starting position, and the cross pin ( 37 ) in a slot in the cylinder guide ( 35 ) is movable, and the displaceable cylinder ( 10 ) via the transmission part ( 33 ) by the cross pin ( 37 ) can be tensioned, and the rotatable anchor ( 12 ) by a weak feather ( 59 ) can be returned to the starting position, and the anchor roller ( 11 ) in the sliding cylinder ( 10 ) can be snapped in or the sliding thin plate ( 51 ) by pressing the resilient element ( 16 ) stable in the starting position, and the binding can be locked.

Elektronische Bindung für Ski und Snow Board nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung der Feder (7) des Kraftsensor (1)- und Generatorelements (1) durch eine Schraube (20), die auf einen mit einem O-Ring ( 21) gedichteten, verschiebbaren Zylinder (22) und, über die Feder (7), auf einen zweiten verschiebbaren Zylinder (30) wirkt, veränderbar ist.Electronic binding for ski and snow board according to claim 1 and 2, characterized in that the bias of the spring ( 7 ) of the force sensor ( 1 ) and generator element ( 1 ) by a screw ( 20 ) with an O-ring ( 21 ) sealed, movable cylinder ( 22 ) and, about the spring ( 7 ), on a second sliding cylinder ( 30 ) works, is changeable.

Elektronische Bindung für Ski und Snow Board nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Haltebacken (3) wirkende Kraft formschlüssig über einen, mit einem O-Ring (39) gedichteten, Stab (29) auf das fest mit dem Stab ( 29,40) verbundene Gehäuse (24) übertragbar ist.Electronic binding for ski and snow board according to claims 1-3, characterized in that the on the holding jaws ( 3 ) acting force via a, with an O-ring ( 39 ) poem teten, rod ( 29 ) on the stick with the stick ( 29 . 40 ) connected housing ( 24 ) is transferable.

Elektronische Bindung für Ski und Snow Board nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die auf beiden Seiten des Verschlussstabs (5) befindlichen Rollen (31) mit dem drehbaren Widerlagerhebel (6,4) und dem drehbaren Hebel (9,41) in Eingriff sind, und der Verschlussstab (5) durch Rollen (32) verschiebbar im Gehäuse ( 24) lagerbar ist.Electronic binding for ski and snow board according to claims 1-3, characterized in that the on both sides of the locking rod ( 5 ) existing roles ( 31 ) with the rotatable abutment lever ( 6 . 4 ) and the rotating lever ( 9 . 41 ) are engaged, and the locking rod ( 5 ) by rolling ( 32 ) slidable in the housing ( 24 ) can be stored.

Elektronische Bindung für Ski und Snow Board nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Signalen der Kraftsensoren (1) Kraft-, Kraft- Zeit-Integral- und nach der Zeit differenzierte Kraft- Werte elektronisch bildbar sind und durch Fourieranalyse der Kraftwerte in Abhängigkeit von der Zeit durch einen eingebauten elektronischen Prozessor, nach kurzer Zeit aus der Amplitude die körperliche Stärke des Fahrers und aus der errechneten Harmonischenzahl das Können des Fahrers ablesbar sind, und, zusammen mit gespeicherten Tabellenwerten, Auslöseschwellen für die Kraft-, Kraft- Zeit- Integral- und nach der Zeit differenzierte Kraft-Werte erhaltbar sind, und durch Kombination der Auslöseschwellen ein Auslösekriterium bildbar ist, und die Differenz der errechneten Kraftschwelle und der durch die Schraube (20) eingestellten mechanischen Kraftschwelle bildbar und durch ein LCD anzeigbar ist, oder die mechanische Kraftschwelle auf den Wert der elektronischen Kraftschwelle durch einen eingebauten Piezomotor nachstellbar ist, und bei Erreichen des Auslösekriteriums ein Strom- oder Spannungspuls durch eine eingebaute elektronische Schaltung bildbar ist, und die Bindung elektronisch auslösbar ist, und die Auslöseschaltungen beider Bindungen, z. B., zur gleichzeitigen Auslösung, galvanisch oder drahtlos koppelbar sind, und die gemessenen Kräfte drahtlos an ein externes Aufnahmesystem übermittelbar sind (Telemetrie), und aus den Signalen der Generatorelemente (1) über einen eingebauten elektronischen Gleichrichter ein eingebauter Akku aufladbar ist, und das Ersetzen einer Batterie oder das Aufladen des Akkus vermeidbar sind.Electronic binding for ski and snow board according to claim 1 and 2, characterized in that from the signals of the force sensors ( 1 ) Force, force-time integral and time-differentiated force values can be generated electronically and by Fourier analysis of the force values as a function of time using a built-in electronic processor, after a short time the driver's physical strength and out the driver's ability can be read from the calculated number of harmonics and, together with stored table values, triggering thresholds for the force, force-time integral and force values differentiated according to time can be obtained, and a triggering criterion can be formed by combining the triggering thresholds, and the difference between the calculated force threshold and that caused by the screw ( 20 ) the set mechanical force threshold can be formed and displayed by an LCD, or the mechanical force threshold can be adjusted to the value of the electronic force threshold by means of a built-in piezo motor, and when the triggering criterion is reached, a current or voltage pulse can be formed by a built-in electronic circuit, and the binding can be triggered electronically, and the trigger circuits of both bindings, for. B., for simultaneous triggering, can be coupled galvanically or wirelessly, and the measured forces can be transmitted wirelessly to an external recording system (telemetry), and from the signals of the generator elements ( 1 ) a built-in rechargeable battery can be charged via a built-in electronic rectifier, and replacing a battery or recharging the rechargeable battery can be avoided.

Elektronische Bindung für Ski und Snow Board nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Deckel (38) mit O-Ringen mit dem Sohlenniederhaltergehäuse (60) hermetisch dicht verbedbar sind.Electronic binding for ski and snow board according to one or more of the preceding claims, characterized in that the two lids ( 38 ) with O-rings with the sole hold-down housing ( 60 ) can be hermetically sealed.