FR3098412A3

FR3098412A3 - Front stop for ski touring binding

Info

Publication number: FR3098412A3
Application number: FR2000186A
Authority: FR
Inventors: Baptiste Ellmenreich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2020-01-09
Publication date: 2021-01-15
Anticipated expiration: 2030-01-09
Also published as: FR3098412B3

Abstract

Butée avant pour une fixation de ski de randonnée (figure 1) comprenant : une embase (1) destinée à être fixée à un ski grâce à des vis, un système de pince, avec une mâchoire mobile (3) et une seconde mâchoire fixe ou mobile (3) munis d’inserts (4A, 4B) sur le même axe, venant se loger dans leur forme complémentaire à l’avant de la chaussure de sport, d’un ressort de torsion (5) appliquant un effort d’ouverture sur la mâchoire mobile, d’un levier de sécurité (6), et d’un câble (7) reliant le levier (6) à la mâchoire mobile (3). Le levier (6) défini 3 configurations différentes que sont ouvert, sécurité et fermé. La tenue du levier en position sécurité est assurée par un ensemble ressort/bille (8) qui vient pousser la bille dans une demi-sphère creuse (9) sur l’embase (1).Front stop for a ski touring binding (figure 1) comprising: a base (1) intended to be fixed to a ski by means of screws, a clamp system, with a movable jaw (3) and a second fixed jaw or mobile (3) provided with inserts (4A, 4B) on the same axis, coming to be housed in their complementary shape at the front of the sports shoe, with a torsion spring (5) applying an opening force on the movable jaw, a safety lever (6), and a cable (7) connecting the lever (6) to the movable jaw (3). The lever (6) defines 3 different configurations that are open, safety and closed. The lever is held in the safe position by a spring / ball assembly (8) which pushes the ball into a hollow hemisphere (9) on the base (1).

Description

Butée avant pour une fixation de ski de randonnéeToe piece for a ski touring binding

Aujourd’hui, le ski de randonnée est une pratique sportive qui connaît une très forte expansion. La pratique consiste à se balader en montagne avec des skis de randonnées. Lors de la montée, le talon de la chaussure est libre, et l’avant de la chaussure est fixée au ski grâce à la butée avant de la fixation. La rotation autour d’un axe parallèle au sol et perpendiculaire à l’avance du ski est autorisé entre la chaussure et le ski pour permettre à l’utilisateur un mouvement proche de la marche à pieds. Des peaux de phoque (aujourd’hui synthétiques) sont utilisées sous les skis pour que le ski glisse vers l’avant et évite qu’il ne recule vers l’arrière. Lors de la descente, les peaux de phoque sont enlevées, le talon est fixé au ski grâce à la talonnière qui vient se loger dans les ergots de la chaussure.
L’invention a pour objet une butée avant de fixation, destinée à lier réversiblement une chaussure de ski à un ski. Cette butée avant permet la liaison entre la chaussure et le ski. Cette butée avant est particulièrement adaptée à la pratique du ski de randonnée, mais peut aussi être utilisée pour le ski de fond, le télémark, le ski à roulettes, la raquette à neige, le splitboard.
L’état de la technique antérieure la plus proche est le type de fixation de randonnée à ski, conçu en deux parties complémentaires distinctes : la talonnière et la butée avant. Les butées avants de ces fixations nécessitent la présence d’inserts creux placés de part et d’autre de l’extrémité avant de la chaussure. La position des ces inserts est normée, tout comme leur écartement. L’analyse de l’art antérieur porte sur la butée avant de cette famille de fixation qui regroupe quatre types :

Le type de butée avant qui est basée sur le concept du brevet EPO199098. Le mécanisme forme une mâchoire dont chaque bras de levier est équipé d’un pion conique qui vient se loger dans l’insert creux de la chaussure lorsque la fixation est en position fermé. Dans cette position, la fixation relie la chaussure au ski en formant une liaison pivot dont l’axe passant par les inserts creux est transversal au sens de la marche et sensiblement parallèle au ski. La fermeture de la fixation est déclenchée par l’appuie de la chaussure sur le centre de la fixation, provoquant le basculement des bras de levier. Le levier remonte et de réarme les ressorts, il comporte un système de came pour permettre de verrouiller la fixation afin d’éviter qu’elle ne s’ouvre intempestivement lors de la marche, dû aux efforts de torsion plus importants en montée qu’à la descente car la chaussure n’est pas tenue au talon. Les inconvénients de ce type de fixation sont :
le poids important (provenant des ressorts en acier) par rapport à l’invention présentée et le coût de fabrication dû à une mécanique complexe.
Le nombre de goupilles au vue de la tenue de ces dernières suite aux vibrations causées par la descente. Souvent les goupilles sortent en pleine utilisation, ce qui met un terme à la sortie.
Le système de ressorts et notamment le volume dans lequel il se déplace peut se remplir de neige et de glace, empêchant la fermeture complète de la fixation.
Le volume occupé par ces ressorts, en plein milieu de la butée avant empêche la mise en place de stop-ski sur la butée avant, rendu obligatoire en compétition de ski alpinisme à partir de 2021.
la difficulté de chaussage par cette opération demande à l’utilisateur de positionner précisément la chaussure sur la fixation et cela sans guidage mécanique de la chaussure. L’utilisateur devra se baisser plusieurs fois pour ouvrir la pince s’il n’arrive pas à chausser.
Le type de butée avant qui est basé sur le principe du brevet n°EP2946817A1. La fixation, tout comme le premier type, est constitué d’un mécanisme formant une mâchoire. La force de serrage de la mâchoire est créée par un système de U métallique. En venant jouer sur son élasticité grâce au levier, on peut écarter les 2 mâchoires. Au point médian, le U est au plus comprimé, il veut donc s’échapper d’un côté ou de l’autre. Mais une fois passé ce point dur, le U ne peut se comprimer seul de nouveau pour faire machine arrière. Les inconvénients sont :
La difficulté de chaussage car cette opération demande à l’utilisateur de s’accroupir et de maintenir une force sur le levier en même temps qu’il positionne précisément sont pieds sur la fixation.
L’encombrement du U au centre de la butée avant empêche la mise en place d’un stop ski.
Une fois la fixation montée, on ne peut pas régler l’effort de déclenchement de sécurité en fonction du poids de l’utilisateur.
Le U, ayant un matériau permettant de fonctionner comme un ressort, n’est pas très léger.
Le type de butée avant qui est basé sur le principe du brevet n°FR2945185. La fixation est une lame ressort en forme de U avec deux inserts coniques fixés sur chaque partie verticale de la lame du ressort. Pour enclencher la chaussure dans la fixation, un mouvement vertical du haut vers le bas de la chaussure provoque l’écartement des inserts coniques par déformation du ressort en U. Pour déchausser, l’utilisateur doit manuellement déformer une des deux parties verticales qui est rallongée. Les inconvénients sont :
La diminution de la raideur de la lame ressort, notamment lorsqu’elle est fabriquée en fibres de carbone, expliquée par la répétition d’action de chaussage et déchaussage qui engendrent des sollicitations de fatigue.
La proéminence du levier de déchaussage de la fixation, qui peut venir frotter dans la neige lorsque l’utilisateur fait des virages en descente à ski, ce qui peut engendrer sa chute.
La fragilité aux fortes sollicitations mécaniques si la fixation est réalisée en fibres de carbone.
Le type de butée avant qui est basée sur le brevet n°FR3021228. La fixation est un ensemble composé d’inserts avec pions rétractables pour une chaussure de sport, d’une chaussure de sport et d’une butée avant. Les inserts sortent de la chaussure de ski, poussés par des ressorts à l’intérieur de la chaussure, et viennent se loger dans des alésages de la butée avant. Pour déchausser, il faut appuyer sur les inserts pour les comprimer à l’intérieur de la chaussure et libérer le pieds. Les inconvénients de ce type de fixation sont :
La non homologation de la fixation pour la compétition due à l’absence de sécurité de déclenchement en cas de chute du skieur.
Le non conformité avec les produits du marché. Une chaussure de ski standard ne pourra pas fonctionner avec cette fixation.
La forte exposition du système aux chocs, expliqué par le fait que les pions rétractables sortent à l’extérieur de la chaussure. L’utilisateur étant amené à marcher dans les cailloux, les pions rétractables sont sujets à une dégradation rapide.

Ces quatre types de butée avant, se trouvant dans le commerce, ont toutes des problèmes liés à l’utilisation, les règles de sécurité, et la fiabilité. L’invention apporte une solution aux problèmes précédemment cités :

L’invention est peu coûteuse dû à la simplicité de sa mécanique.
L’invention a un poids faible, grâce à la suppression des gros ressorts de compression métalliques sur les fixations traditionnelles.
L’invention est facile d’utilisation car l’utilisateur vise avec son pieds et ferme la mâchoire avec la main lorsque tout est en face, aligné sur le même axe. Il ne peut pas chausser à côté comme il est possible de faire avec d’autres fixations.
L’invention permet un réglage de déclenchement en fonction du poids de l’utilisateur.
L’invention résiste bien aux sollicitations mécaniques grâce aux matériaux utilisés comparativement aux matériaux à base de fibres de carbone, réputés moins robustes.
L’invention permet l’ajout d’un stop-ski ultra-simplifié sur la butée avant grâce au volume non occupé au centre de la butée, volume qui est occupé par les ressorts sur les fixations traditionnelles.

L’invention est un concept basé sur un système de mâchoire à câble, fixé sur un engin de glisse ou de roulage. La butée avant vient pincer l’avant de la chaussure grâce aux inserts mâles et femelles de part et d’autre des fixations et des chaussures. Cette pince est constituée de deux mâchoires, l’une fixe, fabriquée dans la même pièce que l’embase, et l’autre mobile, qui pivote autour d’un axe vertical à son extrémité. La butée peut cependant présenter deux mâchoires mobiles. Des pions coniques appelés « inserts » sont disposés sur le même axe et à même hauteur sur les deux mâchoires. Ils sont placés à environ 30mm au dessus du ski. Leur écartement est normé pour s’adapter à toutes les chaussures de ski à inserts du marché. Ces inserts mâles viendront en contact avec les inserts femelles à l’avant de la chaussure. La mâchoire mobile est reliée à un levier via un câble métallique. Ce câble est fixé d’un côté, à un axe traversant le levier, libre en rotation, et tenu de l’autre côté à la mâchoire mobile sous la pression d’une vis, ou d’un quelconque système. Ce câble passe à l’intérieur d’un pion de passage pour le positionner à une certaine hauteur, et engendrer deux positions de réglage distinctes du levier, expliqués après. La mâchoire mobile est tenue ouverte par un ressort de torsion, qui vient exercer une force vers l’extérieur sur cette mâchoire pour faciliter le chaussage et déchaussage du ski à l’utilisateur.
Le règlement des compétitions de ski de randonnée impose le déclenchement de la butée avant en cas de chute du skieur lors des descentes. L’invention présente ainsi trois configurations différentes que sont ouvert, sécurité et fermé. La tenue du levier en position sécurité est assurée par un ensemble ressort/bille, qui vient pousser la bille dans une demi-sphère creuse sur l’embase de la butée. La position ouverte correspond au plus grand écartement entre les 2 inserts, permettant le chaussage à l’utilisateur. La position fermé correspond au plus petit écartement entre les inserts, tout comme la position sécurité, mais qui elle n’est effective que si l’effort appliqué par la chaussure en torsion sur la butée autour de l’axe vertical est inférieur à la pré-contrainte exercée par le système ressort/bille. Si l’effort de torsion appliqué en position sécurité est supérieur à la précontrainte, la fixation passe en position ouvert, et la chaussure est libérée. La différenciation entre la configuration sécurité et la configuration fermé se fait par rapport à la position du levier. Lorsque le levier est plaqué contre le ski, il s’agit de la configuration fermé. Le câble monte vers le pion de passage puis redescend vers l’attache côté mâchoire mobile. Ainsi, lorsqu’un couple est exercé par la chaussure sur la butée avant, le câble se met en tension. Il vient tirer sur le levier en position basse. Du fait de sa position basse, le câble passe sous l’axe de rotation du levier, ce qui fait forcer le levier vers le bas, contre le ski, et l’empêche de pivoter vers le haut pour libérer la chaussure de la fixation. Lorsque le levier est en position sécurité, le câble descend vers le pion de passage et continue de descendre vers l’attache sur la mâchoire mobile. Le câble passe donc au dessus de l’axe de rotation du levier, ce qui le fait tendre à pivoter vers le haut. En cas de chute du skieur, si un couple est exercé par la chaussure sur la butée avant, le câble se met en tension, et tire sur le levier. Le levier pivote et laisse la chaussure s’échapper. Le levier est simplement maintenu dans cette position avec un système de ressort/bille qui plaque la bille dans sa forme complémentaire sur l’embase de la butée avant. Plus la bille est comprimée par le ressort, plus le couple de déclenchement devra être élevé pour faire déclencher la fixation. C’est ainsi que l’on peut régler la précontrainte de la fixation en fonction du poids et de la pratique du skieur, pour éviter qu’il ne se blesse aux genoux en tombant. Pour que cette position tienne en place, la précontrainte du système ressort/bille doit être plus élevée que la contrainte exercée par le ressort de torsion, qui vient tirer sur le câble par l’intermédiaire de la mâchoire mobile. La précontrainte est modifiable à n’importe quel moment avec des outils simples, grâce à une vis qui comprime plus ou moins le ressort de compression et donc la bille.
Lorsque le levier est en position ouvert, le ressort de torsion plaque la mâchoire mobile la plus ouverte possible sur l’extérieur. L’écart entre les inserts étant plus important que dans les positions sécurité et fermé, l’utilisateur a la place nécessaire pour amener l’avant de sa chaussure entre les inserts. L’utilisateur va venir appuyer sur le levier une fois l’avant de la chaussure positionné entre les inserts, ce qui va avoir pour effet de fermer la pince et de maintenir la chaussure sur le ski. Il pourra ensuite choisir entre la position fermé et sécurité en fonction de s’il monte ou s’il descend.
La fixation selon l’invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :

Une mâchoire mobile, pivotant autour d’un axe vertical, insérant l’insert dans la chaussure avec une trajectoire d’arc de cercle.
Une seconde mâchoire, fixe ou mobile, permettant la pince en association avec la première.
Un levier d’utilisation maintenu en différentes positions avec un système ressort/bille.
Un câble reliant la(les) mâchoire(s) au levier.
Un ressort de torsion, maintenant la(les) mâchoire(s) mobile(s) vers l’extérieur.
Un pion de passage de câble modifiant la trajectoire du câble, et donc la direction des efforts le traversant, actionnant ou non le déclenchement de sécurité.

L’invention concerne en outre un ski de randonnée équipé d’une fixation telle que décrite ci-dessus.
D’autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture des figures suivantes parmi lesquelles :

La figure 1 est une vue en perspective de la butée avant de ski de randonnée, en position sécurité. La chaussure de l’utilisateur est à ce moment là coincée entre les inserts (4A, 4B). Le ressort de torsion (5) exerce une force sur la mâchoire mobile (3) contrée par le système ressort/bille (8) sur le levier (6) de l’autre côté du câble (7).
La figure 2 montre une vue identique à la figure 1, avec la butée avant de la fixation en position ouvert. La chaussure de l’utilisateur peut venir chausser à ce moment là, lorsque les inserts (4A, 4B) sont le plus possible espacés. Le ressort de torsion (5) aide à l’ouverture de la mâchoire mobile (3).
La figure 3 montre une vue identique aux figure 1 et 2, avec la butée avant de la fixation en position fermé.
La figure 4 montre une vue en perspective de la butée avant de ski de randonnée, en position sécurité, montée sur un ski (18), et tenue avec 4 vis venant se loger dans les trous (13A, 13B, 13C, 13D) visibles sur la figure 1. La figure montre le sens d’avance du ski.
La figure 5 montre une vue de côté de la butée avant de ski de randonnée, en position sécurité. On voit le câble (7) dirigé vers le bas, passant au dessus de l’axe du levier (11) visible sur la figure 1. Dans cette position, si un couple est appliqué entre les inserts (4A, 4B), le câble (7) se met en tension, et tire sur le levier (6) qui, tenu par le système ressort/bille (8) en position, se met à pivoter, ce qui ouvre la mâchoire mobile (3) vers l’extérieur avec l’aide du ressort de torsion. La butée avant passe alors comme en figure 7. Le pion de passage (12) du câble (7) indiqué en figure 1 permet de faire passer le câble à mi-hauteur entre les hauteurs prises par l’axe (10) en positions fermé et sécurité. Ceci permet le même effort de maintient de la chaussure de ski dans la pince (entre les deux mâchoires (2,3)) pour les 2 positions du levier (6).
La figure 6 montre une vue identique à la figure 5, avec la butée avant de fixation en position fermé. Le câble (7) passe maintenant sous l’axe de rotation (11) du levier (6) visible en figure 1. Dans cette position, le câble (7) tire constamment sur le levier (6) dû au ressort de torsion (5) visible en figure 1, ce qui tire le levier vers le bas, contre le ski (18) visible en figure 4. Sans l’action de la main de l’utilisateur, la butée avant est bloquée dans cette position et ne peut s’ouvrir par déclenchement de sécurité.
La figure 7 montre une vue identique aux figures 5 et 6, avec la butée avant de fixation en position ouvert. Dans cette position la pince a été ouverte de manière voulue par l’utilisateur, ou par déclenchement de sécurité en cas de chute. L’écartement entre les insert est au plus grand.
La figure 8 montre une vue de face de la butée avant de ski de randonnée, en position fermé. On voit l’écartement entre les inserts (4A, 4B) qui est au plus faible. Cet écartement permet le maintient de la chaussure de ski à inserts.
La figure 9 montre une vue identique à la figure 8, avec la butée avant de fixation en position ouvert. On voit l’écartement entre les inserts (4A, 4B) au plus grand. La chaussure de ski à inserts à la place pour venir s’insérer. Le levier (6) est relevé, l’utilisateur n’aura plus qu’à appuyer dessus pour chausser, ce qui ramènera l’insert (4A) au plus proche de l’insert (4B).
La figure 10 montre une vue en perspective éclatée de la liaison pivot entre la mâchoire mobile (3) et l’embase (1) de la butée avant de fixation de ski de randonnée. On voit les différentes pièces utiles à la liaison que sont la vis de maintient (16), la rondelle épaulée (17), le ressort de torsion (5), l’alésage dans la mâchoire (20), venant pivoter autour du cylindre (19) de l’embase (1), percé et taraudé en son centre, le trou de passage (14) du ressort (5) dans l’embase (1), ainsi que le débord (21) permettant de maintenir la mâchoire mobile (3) avec plus de rigidité.

Sur toutes les figures, les éléments sont référencés par les mêmes numéros de référence.
Sur la figure 1 est représenté une butée avant de fixation de ski de randonnée. La butée avant comporte d’une part une embase 1 qui se fixe par exemple par vissage sur le dessus d’un ski (18) visible en figure 4, via les trous 13A, 13B, 13C et 13D, et d’autre part, deux mâchoires, l’une fixe (2) fabriquée dans le prolongement de l’embase, l’autre mobile (3), de forme générale en « L » en vis à vis. La mâchoire mobile (3) est articulée en pivotement autour d’un axe vertical porté par la vis de maintient (16). La mâchoire mobile (3) est montée en pivot glissant sur l’embase (1) munie d’une porté cylindrique (19) et s’emmanchant dans l’alésage (20) de la mâchoire mobile (3), visible sur la figure 10. Cette porté cylindrique (19) est percée et taraudée pour l’assemblage avec la vis de maintient (16). La translation verticale de la mâchoire mobile (3) par rapport à l’embase (1) est bloquée par la rondelle épaulée (17), portant le ressort de torsion (5). Cette rondelle épaulée (17) est elle même tenue par la vis de maintient (16), plaquée contre l’épaulement de la rondelle (17). Le ressort de torsion (5), aidant à l’ouverture de la pince représentée par les 2 mâchoires (2,3), est enroulé autour de la rondelle épaulée (17), et tenu par le haut par la vis de maintient (16) le recouvrant. L’une des branches du ressort de torsion est pliée à sont extrémité, et reliée à la mâchoire mobile (3) dans un petit évidemment. De l’autre côté, l’autre branche est reliée à l’embase (1) en traversant un petit alésage (14) de l’embase (1). Le ressort de torsion (5) exerce ainsi un effort d’ouverture entre la mâchoire mobile (3) et l’embase (1). La butée avant peut aussi être représentée avec 2 mâchoires mobiles, comportant toutes les deux le même système d’articulation et de ressort de torsion. Chaque mâchoire est munie d’un pion conique appelé insert (4A, 4B) en leurs extrémités, montés sur le même axe lorsque la butée avant est en position fermé ou sécurité. Les inserts sont vissés, encastrés, rivetés ou emboutis sur les mâchoires. Leur diamètre est d’environ 5mm avec un cône à 45° arrondi en son bout. L’écartement entre les deux inserts (4A, 4B) est normalisé pour s’adapter à n’importe quelle chaussure à inserts du marché. Ces inserts sont situés à titre d’information, à environ 30mm au dessus du ski. La mâchoire mobile (3) s’ouvre et se ferme sur manipulation du levier (6) par l’utilisateur. Ce levier (6) est conçu de manière à offrir une bonne préhension à l’utilisateur. Le levier (6) est muni de deux système ressort/bille (8) de part et d’autres de celui-ci. Ces systèmes ressort/bille (8) sont maintenus et réglables via une vis sans tête (8) comprimant plus ou moins le ressort. Ce réglage influe sur la précontrainte de déclenchement de sécurité. Plus le ressort sera comprimé, plus la bille plaquera fort dans sa forme complémentaire (9) sur l’embase (1), et donc plus le couple donné par le pieds de l’utilisateur sur la butée avant devra être élevé pour faire déclencher la fixation. Ce réglage dépend donc de l’utilisation et du poids du skieur. Pour une utilisation plutôt « expert », le skieur ne voudra pas de déclenchement intempestif qui pourrait le mettre en danger, le ressort sera donc très comprimé. A l’opposé, un skieur débutant comprimera le ressort le moins possible pour que la fixation déclenche s’il chute. Le levier (6) est articulé en pivot par rapport à l’embase (1) autour de l’axe (11). Un autre axe (10), percé radialement en son centre traverse le levier (6). Cet axe (10) est libre en rotation autour de son axe dans le levier (6), et c’est le point d’attache du câble (7). Le câble (7) permet de relier le levier (6) à la mâchoire mobile (3). C’est par ce câble (7) que passera la commande d’ouverture ou de fermeture de la fixation. Le câble (7) passe à l’intérieur du pion de passage (12), qui permet de positionner le câble (7) en hauteur par rapport à son point d’attache sur l’axe (10), pour permettre un serrage équivalent de la pince entre les position sécurité et fermé du levier (6). Le câble (6) possède une boule d’étain du côté du levier (6), ce qui l’arrête de ce côté. Du côté de la mâchoire mobile (3), le câble (7) est maintenu sous une vis de pression, vissée dans le taraudage (15) à l’une des extrémités de la mâchoire mobile (3). Le câble est dimensionné selon la pratique de l’utilisateur. Il peut varier entre 1mm de diamètre et 2,5mm de diamètre, si la pratique est plus extrême et que le poids de la fixation n’est pas un critère essentiel. Si la butée avant comporte deux mâchoires mobiles à la place de l’une fixe et de l’autre mobile comme sur les figures jointes, alors le câble (7) vient se séparer entre le pion de passage (12) et les mâchoires (2,3) avec des longueurs égales de chaque côté.
Une vis peut être rajoutée sous le levier (6) entre l’embase (1) et le ski (18) pour rigidifier la partie effilée de l’embase (1) allant vers le levier (6). Cette vis éviterait une possible flexion de la partie effilée de l’embase (1) lorsque le câble (7) est en tension.
Le levier est éloigné des inserts de quelques centimètres pour laisser de la place à la chaussure de l’utilisateur qui va venir dépasser presque jusqu’au pion de passage du câble.
Plus l’écartement entre la vis de maintient (16) et l’attache du câble (15) est grande, plus l’écartement entre les deux inserts (4A, 4B) est faible lorsque la pince est ouverte pour une même longueur de câble. Plus la longueur du bras de la mâchoire mobile (3) est grande, plus l’effort donné par le câble doit être faible pour maintenir la pince fermée, en raison de la longueur de bras de levier qui change.
Les pièces sont idéalement usinées dans un alliage léger type aluminium pour l’embase (1), la mâchoire (3), le levier (6), les axes (10,11,16,17),… Le pion de passage (12) du câble (7) est idéalement usiné dans un alliage à base de cuivre type bronze ou laiton pour réduire la friction avec le câble (7). Les inserts (4A, 4B) sont idéalement usinés dans un alliage dur à base de fer ou titane pour avoir une bonne longévité.
Today, ski touring is a sport that is experiencing very strong growth. The practice consists of walking in the mountains with touring skis. When climbing, the heel of the boot is free, and the front of the boot is fixed to the ski thanks to the toe piece of the binding. Rotation around an axis parallel to the ground and perpendicular to the advance of the ski is authorized between the boot and the ski to allow the user a movement close to walking. Skins (today synthetic) are used under the skis so that the ski slides forward and prevents it from rolling backwards. During the descent, the skins are removed, the heel is fixed to the ski thanks to the heel piece which is housed in the lugs of the shoe.
The subject of the invention is a front binding toe piece, intended to reversibly bind a ski boot to a ski. This toe piece allows the connection between the boot and the ski. This toe piece is particularly suitable for ski touring, but can also be used for cross-country skiing, telemark, roller skiing, snowshoeing, splitboarding.
The state of the closest prior art is the type of ski touring binding, designed in two distinct complementary parts: the heel piece and the toe piece. The front stops of these bindings require the presence of hollow inserts placed on either side of the front end of the shoe. The position of these inserts is standardized, as is their spacing. The analysis of the prior art relates to the toe piece of this binding family which includes four types:

The type of toe piece which is based on the concept of patent EPO199098. The mechanism forms a jaw, each lever arm of which is fitted with a conical pin which is housed in the hollow insert of the boot when the binding is in the closed position. In this position, the binding connects the boot to the ski by forming a pivot connection whose axis passing through the hollow inserts is transverse to the direction of travel and substantially parallel to the ski. The closing of the binding is triggered by the support of the boot on the center of the binding, causing the tilting of the lever arms. The lever goes up and reloads the springs, it has a cam system to allow the binding to be locked in order to prevent it from opening unexpectedly when walking, due to greater torsion forces when climbing than when climbing. the descent because the shoe is not held at the heel. The disadvantages of this type of binding are:
the significant weight (coming from the steel springs) compared to the invention presented and the manufacturing cost due to complex mechanics.
The number of pins in view of the behavior of the latter following the vibrations caused by the descent. Often the pins come out in full use, which puts an end to the output.
The spring system and in particular the volume in which it moves can fill with snow and ice, preventing the complete closure of the binding.
The volume occupied by these springs, right in the middle of the toe stop, prevents the installation of ski stops on the toe stop, which will be compulsory in ski mountaineering competitions from 2021.
the difficulty of fitting this operation requires the user to precisely position the shoe on the binding and this without mechanical guidance of the shoe. The user will have to bend down several times to open the clamp if he is unable to put on his shoes.
The type of toe piece which is based on the principle of patent n°EP2946817A1. The binding, just like the first type, consists of a mechanism forming a jaw. The clamping force of the jaw is created by a metal U system. By playing on its elasticity thanks to the lever, you can spread the 2 jaws. At the midpoint, the U is compressed at most, so it wants to escape to one side or the other. But once past this hard point, the U cannot compress itself again to reverse. The disadvantages are:
The difficulty of fitting because this operation requires the user to squat down and maintain a force on the lever at the same time as he positions his feet precisely on the binding.
The size of the U in the center of the toe piece prevents the installation of a ski stop.
Once the binding is mounted, the safety release force cannot be adjusted according to the weight of the user.
The U, having a material to function as a spring, is not very light.
The type of toe piece which is based on the principle of patent n°FR2945185. The attachment is a U-shaped leaf spring with two tapered inserts attached to each vertical portion of the leaf spring. To engage the shoe in the binding, a vertical movement from the top to the bottom of the shoe causes the conical inserts to move apart by deforming the U-shaped spring. To take off the shoes, the user must manually deform one of the two vertical parts which is extended . The disadvantages are:
The decrease in the stiffness of the spring blade, in particular when it is made of carbon fibers, explained by the repetition of the action of putting on and taking off which generate stresses of fatigue.
The prominence of the binding release lever, which can come to rub in the snow when the user turns downhill on skis, which can cause him to fall.
Fragility to strong mechanical stresses if the binding is made of carbon fibers.
The type of toe piece which is based on the patent n°FR3021228. The binding is a set consisting of inserts with retractable studs for a sports shoe, a sports shoe and a toe piece. The inserts come out of the ski boot, pushed by springs inside the boot, and are housed in the bores of the toe piece. To take off, you have to press on the inserts to compress them inside the shoe and release the feet. The disadvantages of this type of binding are:
The non-approval of the binding for competition due to the lack of release safety in the event of the skier falling.
Non-compliance with market products. A standard ski boot will not work with this binding.
The high exposure of the system to shocks, explained by the fact that the retractable pins come out of the shoe. Since the user has to walk on the stones, the retractable pins are subject to rapid degradation.

These four types of toe piece, available on the market, all have problems related to use, safety regulations, and reliability. The invention provides a solution to the problems mentioned above:

The invention is inexpensive due to the simplicity of its mechanics.
The invention has a low weight, thanks to the elimination of large metal compression springs on traditional bindings.
The invention is easy to use because the user aims with his feet and closes the jaw with his hand when everything is opposite, aligned on the same axis. It cannot fit next to it as it is possible to do with other bindings.
The invention allows trigger adjustment according to the weight of the user.
The invention resists mechanical stresses well thanks to the materials used compared to materials based on carbon fibers, deemed to be less robust.
The invention allows the addition of an ultra-simplified stop-ski on the toe piece thanks to the unoccupied volume in the center of the toe piece, a volume which is occupied by the springs on traditional bindings.

The invention is a concept based on a cable jaw system, fixed to a gliding or rolling device. The toe piece pinches the front of the shoe thanks to the male and female inserts on either side of the bindings and the shoes. This clamp consists of two jaws, one fixed, made in the same part as the base, and the other mobile, which pivots around a vertical axis at its end. The stop may however have two movable jaws. Conical pins called "inserts" are arranged on the same axis and at the same height on the two jaws. They are placed about 30mm above the ski. Their spacing is standardized to adapt to all ski boots with inserts on the market. These male inserts will come into contact with the female inserts at the front of the shoe. The movable jaw is connected to a lever via a metal cable. This cable is fixed on one side, to an axis passing through the lever, free to rotate, and held on the other side to the movable jaw under the pressure of a screw, or any system. This cable passes inside a passage pin to position it at a certain height, and generate two distinct adjustment positions of the lever, explained below. The movable jaw is held open by a torsion spring, which exerts an outward force on this jaw to make it easier for the user to put on and take off the ski.
The regulations for ski touring competitions require the toe piece to be triggered in the event of the skier falling during descents. The invention thus has three different configurations which are open, safety and closed. Holding the lever in the safety position is ensured by a spring/ball assembly, which pushes the ball into a hollow half-sphere on the base of the stop. The open position corresponds to the greatest spacing between the 2 inserts, allowing the user to put them on. The closed position corresponds to the smallest spacing between the inserts, just like the safety position, but which is only effective if the force applied by the boot in torsion on the toe piece around the vertical axis is less than the pre -constraint exerted by the spring/ball system. If the torsion force applied in the safety position is greater than the preload, the binding switches to the open position, and the boot is released. The differentiation between the safety configuration and the closed configuration is made in relation to the position of the lever. When the lever is pressed against the ski, it is in the closed configuration. The cable goes up towards the passage pin then goes down towards the attachment on the mobile jaw side. Thus, when a torque is exerted by the boot on the toe piece, the cable is put under tension. He pulls the lever in the low position. Due to its low position, the cable passes under the axis of rotation of the lever, which causes the lever to be forced downwards, against the ski, and prevents it from pivoting upwards to release the boot from the binding. When the lever is in the safety position, the cable descends towards the passage pin and continues to descend towards the attachment on the mobile jaw. The cable therefore passes above the axis of rotation of the lever, which causes it to tend to pivot upwards. In the event of a fall of the skier, if a torque is exerted by the boot on the toe piece, the cable is put under tension, and pulls on the lever. The lever pivots and lets the shoe slip away. The lever is simply held in this position with a spring/ball system which presses the ball in its complementary shape onto the base of the toe piece. The more the ball is compressed by the spring, the higher the release torque will have to be to release the binding. This is how the preload of the binding can be adjusted according to the weight and practice of the skier, to prevent him from injuring his knees when falling. For this position to hold in place, the pre-stress of the spring/ball system must be higher than the stress exerted by the torsion spring, which pulls on the cable via the mobile jaw. The preload can be modified at any time with simple tools, thanks to a screw which more or less compresses the compression spring and therefore the ball.
When the lever is in the open position, the torsion spring presses the mobile jaw as open as possible on the outside. The gap between the inserts being greater than in the safety and closed positions, the user has the space necessary to bring the front of his shoe between the inserts. The user will come and press the lever once the front of the boot is positioned between the inserts, which will have the effect of closing the clamp and holding the boot on the ski. He can then choose between the closed and safety position depending on whether he is going up or down.
The binding according to the invention may comprise one or more of the following characteristics taken alone or in combination:

A movable jaw, pivoting around a vertical axis, inserting the insert into the shoe with a circular arc trajectory.
A second jaw, fixed or mobile, allowing the gripper in association with the first.
An operating lever held in different positions with a spring/ball system.
A cable connecting the jaw(s) to the lever.
A torsion spring, holding the movable jaw(s) outwards.
A cable passage pin modifying the trajectory of the cable, and therefore the direction of the forces crossing it, activating or not the safety release.

The invention further relates to a ski touring equipped with a binding as described above.
Other advantages and characteristics will appear on reading the following figures, including:

FIG. 1 is a perspective view of the ski touring toe piece, in the safety position. The user's shoe is at this time wedged between the inserts (4A, 4B). The torsion spring (5) exerts a force on the movable jaw (3) countered by the spring/ball system (8) on the lever (6) on the other side of the cable (7).
Figure 2 shows a view identical to Figure 1, with the toe piece of the binding in the open position. The user's shoe can be put on at this time, when the inserts (4A, 4B) are as far apart as possible. The torsion spring (5) helps to open the movable jaw (3).
Figure 3 shows a view identical to Figures 1 and 2, with the toe piece of the binding in the closed position.
FIG. 4 shows a perspective view of the ski touring toe piece, in the safety position, mounted on a ski (18), and held with 4 screws which are housed in the visible holes (13A, 13B, 13C, 13D) in Figure 1. The figure shows the direction of advance of the ski.
FIG. 5 shows a side view of the ski touring toe piece, in the safety position. We see the cable (7) directed downwards, passing above the axis of the lever (11) visible in Figure 1. In this position, if a torque is applied between the inserts (4A, 4B), the cable (7) comes under tension, and pulls on the lever (6) which, held by the spring/ball system (8) in position, begins to pivot, which opens the movable jaw (3) outwards with using the torsion spring. The front stop then passes as in figure 7. The passage pin (12) of the cable (7) indicated in figure 1 makes it possible to pass the cable at mid-height between the heights taken by the axis (10) in closed positions and security. This allows the same effort to maintain the ski boot in the clamp (between the two jaws (2,3)) for the 2 positions of the lever (6).
Figure 6 shows a view identical to Figure 5, with the front fastening stop in the closed position. The cable (7) now passes under the axis of rotation (11) of the lever (6) visible in figure 1. In this position, the cable (7) constantly pulls on the lever (6) due to the torsion spring (5 ) visible in Figure 1, which pulls the lever down, against the ski (18) visible in Figure 4. Without the action of the user's hand, the toe piece is locked in this position and cannot s open by safety release.
Figure 7 shows a view identical to Figures 5 and 6, with the front fastening stop in the open position. In this position the clamp has been opened as desired by the user, or by safety release in the event of a fall. The spacing between the inserts is at the largest.
FIG. 8 shows a front view of the ski touring toe piece, in the closed position. We see the spacing between the inserts (4A, 4B) which is at its lowest. This spacing allows the ski boot with inserts to be maintained.
Figure 9 shows a view identical to Figure 8, with the front fastening stop in the open position. We see the spacing between the inserts (4A, 4B) at the largest. The ski boot with inserts in place to fit in. The lever (6) is raised, the user will only have to press it to put on, which will bring the insert (4A) closer to the insert (4B).
Figure 10 shows an exploded perspective view of the pivot connection between the movable jaw (3) and the base (1) of the toe piece for ski touring bindings. We see the different parts useful for the connection, which are the retaining screw (16), the shouldered washer (17), the torsion spring (5), the bore in the jaw (20), which pivots around the cylinder ( 19) of the base (1), drilled and tapped in its center, the passage hole (14) of the spring (5) in the base (1), as well as the overhang (21) making it possible to maintain the mobile jaw (3) with more rigidity.

In all the figures, the elements are referenced by the same reference numbers.
In Figure 1 is shown a front stop for ski touring binding. The toe piece comprises on the one hand a base 1 which is fixed for example by screwing onto the top of a ski (18) visible in FIG. 4, via the holes 13A, 13B, 13C and 13D, and on the other hand, two jaws, one fixed (2) made in the extension of the base, the other mobile (3), of general "L" shape facing each other. The mobile jaw (3) is articulated in pivoting around a vertical axis carried by the retaining screw (16). The movable jaw (3) is pivotally mounted sliding on the base (1) provided with a cylindrical bearing (19) and fitting into the bore (20) of the movable jaw (3), visible in the figure 10. This cylindrical bearing (19) is drilled and tapped for assembly with the retaining screw (16). The vertical translation of the movable jaw (3) relative to the base (1) is blocked by the shouldered washer (17), carrying the torsion spring (5). This shouldered washer (17) is itself held by the retaining screw (16), pressed against the shoulder of the washer (17). The torsion spring (5), helping to open the clamp represented by the 2 jaws (2,3), is wrapped around the shouldered washer (17), and held from above by the retaining screw (16 ) covering it. One of the branches of the torsion spring is bent at its end, and connected to the movable jaw (3) in a small recess. On the other side, the other branch is connected to the base (1) by crossing a small bore (14) of the base (1). The torsion spring (5) thus exerts an opening force between the movable jaw (3) and the base (1). The toe piece can also be represented with 2 movable jaws, both comprising the same articulation and torsion spring system. Each jaw is provided with a conical pin called an insert (4A, 4B) at their ends, mounted on the same axis when the front abutment is in the closed or safety position. The inserts are screwed, recessed, riveted or stamped on the jaws. Their diameter is about 5mm with a 45° cone rounded at its end. The spacing between the two inserts (4A, 4B) is standardized to adapt to any shoe with inserts on the market. These inserts are located for information, about 30mm above the ski. The movable jaw (3) opens and closes on manipulation of the lever (6) by the user. This lever (6) is designed so as to offer a good grip to the user. The lever (6) is provided with two spring/ball system (8) on either side of it. These spring/ball systems (8) are maintained and adjustable via a grub screw (8) compressing the spring to a greater or lesser extent. This setting influences the safety release preload. The more the spring is compressed, the more the ball will press down hard in its complementary shape (9) on the base (1), and therefore the higher the torque given by the user's feet on the front stop will have to be to trigger the fixation. This adjustment therefore depends on the use and the weight of the skier. For a rather "expert" use, the skier will not want untimely triggering which could endanger him, the spring will therefore be very compressed. Conversely, a beginner skier will compress the spring as little as possible so that the binding releases if he falls. The lever (6) is pivotally articulated with respect to the base (1) around the axis (11). Another pin (10), pierced radially in its center, crosses the lever (6). This axis (10) is free to rotate around its axis in the lever (6), and it is the point of attachment of the cable (7). The cable (7) connects the lever (6) to the movable jaw (3). It is through this cable (7) that the command to open or close the binding will pass. The cable (7) passes inside the passage pin (12), which makes it possible to position the cable (7) in height relative to its attachment point on the axis (10), to allow equivalent tightening of the clamp between the safety and closed position of the lever (6). The cable (6) has a tin ball on the side of the lever (6), which stops it on this side. On the side of the mobile jaw (3), the cable (7) is held under a pressure screw, screwed into the thread (15) at one of the ends of the mobile jaw (3). The cable is sized according to the user's practice. It can vary between 1mm in diameter and 2.5mm in diameter, if the practice is more extreme and the weight of the binding is not an essential criterion. If the front stop has two movable jaws instead of one fixed and the other movable as in the attached figures, then the cable (7) separates between the passage pin (12) and the jaws (2 ,3) with equal lengths on each side.
A screw can be added under the lever (6) between the base (1) and the ski (18) to stiffen the tapered part of the base (1) going towards the lever (6). This screw would prevent possible bending of the tapered part of the base (1) when the cable (7) is under tension.
The lever is a few centimeters away from the inserts to leave room for the user's shoe which will stick out almost as far as the cable passage pin.
The greater the spacing between the retaining screw (16) and the cable attachment (15), the smaller the spacing between the two inserts (4A, 4B) when the clamp is open for the same length of cable . The greater the length of the arm of the movable jaw (3), the lower the effort given by the cable must be to keep the gripper closed, due to the length of the lever arm which changes.
The parts are ideally machined in a light aluminum type alloy for the base (1), the jaw (3), the lever (6), the axes (10,11,16,17),… The passage pin (12 ) of the cable (7) is ideally machined from a copper-based alloy such as bronze or brass to reduce friction with the cable (7). The inserts (4A, 4B) are ideally machined in a hard alloy based on iron or titanium to have a good longevity.

Claims

Butée avant de fixation de ski de randonnée pour une chaussure possédant des formes à l’avant, coopérant avec deux inserts (4A, 4B) de la fixation, dispositif connu sous le brevet EP0199098, caractérisé en ce que le système de pince se fasse par un mouvement de rotation autour d’un axe vertical d’au moins une mâchoire mobile (3) par rapport à l’embase (1), afin de permettre l’ouverture et la fermeture de la fixation autour de la chaussure par simple manipulation du levier (6), relié à au moins une mâchoire mobile (3) par un câble (7).Front toe piece for a ski touring binding for a boot having shapes at the front, cooperating with two inserts (4A, 4B) of the binding, device known under patent EP0199098, characterized in that the clamp system is made by a rotational movement about a vertical axis of at least one movable jaw (3) relative to the base (1), in order to allow the opening and closing of the binding around the boot by simple manipulation of the lever (6), connected to at least one movable jaw (3) by a cable (7).

Dispositif de fixation selon la revendication 1, constitué d’un câble (7) reliant un levier (6) à au moins une mâchoire mobile (3). La manipulation du levier (6) faisant glisser le câble (7) d’un côté ou de l’autre, entraînant l’ouverture ou la fermeture d’au moins une mâchoire mobile (3).Fixing device according to claim 1, consisting of a cable (7) connecting a lever (6) to at least one movable jaw (3). Manipulation of the lever (6) causing the cable (7) to slide to one side or the other, causing the opening or closing of at least one movable jaw (3).

Dispositif de fixation selon l’une quelconque des revendications précédentes, constitué d’un ressort de torsion (5), assemblé entre la mâchoire mobile (3) et l’embase (1), aidant la mâchoire mobile (3) à s’ouvrir.Fixing device according to any one of the preceding claims, consisting of a torsion spring (5), assembled between the movable jaw (3) and the base (1), helping the movable jaw (3) to open .

Dispositif de fixation selon l’une quelconque des revendications précédentes, constitué d’un pion de passage (12) du câble (7), permettant de positionner précisément le câble (7) en hauteur par rapport à l’axe (10) de fixation du câble. Ce positionnement permettant un effort de fermeture de pince autour de la chaussure constant pour deux positions du levier (6) que sont fixation « fermé » et « sécurité ».Fixing device according to any one of the preceding claims, consisting of a passage pin (12) for the cable (7), making it possible to precisely position the cable (7) in height relative to the fixing axis (10) of the cable. This positioning allowing a clamp closing force around the shoe which is constant for two positions of the lever (6) which are “closed” and “safety” fixing.

Dispositif de fixation selon l’une quelconque des revendications précédentes, constitué d’un système ressort/bille (8) permettant le maintient du levier (6) en position « sécurité », la bille étant plaquée dans sa forme femelle complémentaire sur l’embase (1), contrant l’effort exercé par le ressort de torsion (5). Ce système est réglable en fonction de la pratique de l’utilisateur en comprimant plus ou moins le ressort.Fastening device according to any one of the preceding claims, consisting of a spring/ball system (8) allowing the lever (6) to be held in the "safety" position, the ball being pressed in its complementary female shape on the base. (1), countering the force exerted by the torsion spring (5). This system is adjustable according to the practice of the user by compressing the spring more or less.

Dispositif de fixation selon l’une quelconque des revendications précédentes, constitué d’un levier (6) pouvant prendre 3 positions différentes que sont « ouvert » lorsque le levier (6) est relevé vers l’arrière, « sécurité » et « fermé », jouant sur la trajectoire du câble (7) en fonction du positionnement du levier (6) pour permettre ou non le déclenchement de sécurité de la fixation lorsqu’un couple lui est appliqué par la chaussure de l’utilisateur.Fastening device according to any one of the preceding claims, consisting of a lever (6) which can assume 3 different positions: "open" when the lever (6) is raised backwards, "safety" and "closed". , acting on the trajectory of the cable (7) depending on the positioning of the lever (6) to allow or not the safety release of the binding when a torque is applied to it by the user's shoe.

Engin de glisse ou de roulage (18) équipé d’une butée avant de fixation selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
Gliding or rolling machine (18) equipped with a front fixing stop according to any one of claims 1 to 6.