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Dokumentenidentifikation DE202007001271U1 15.11.2007
Titel Vorrichtung zur Übertragung von Steuerbefehlen auf Skier
Anmelder Chrismangelos Technologies GmbH, 80331 München, DE
DE-Aktenzeichen 202007001271
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 15.11.2007
Registration date 11.10.2007
Application date from patent application 29.01.2007
IPC-Hauptklasse A43B 5/04(2006.01)A, F, I, 20070129, B, H, DE

Beschreibung[de]

Forschungen haben ergeben, dass in der Urzeit das Wild vom Menschen oft in mehrtätigen Hetzjagden erlegt wurde. Auch heute noch ist der Mensch aufgrund der körperlichen Gegebenheiten zwar vielen Tieren in der Spitzengeschwindigkeit unterlegen, aber in der Ausdauerleistung kann er mit vielen jagenswerten Tieren, vor allem wegen der besonderen Art der Wärmeabfuhr, konkurrieren.

Laufen und Gehen sind somit genetisch dem Menschen in die Wiege gelegt.

Doch biologische Systeme, wie Tier und Mensch, erfordern im Gegensatz zu technischen Systemen zu ihrer Erhaltung einen beständigen Reiz zu ihrer natürlichen Erneuerung oder Weiterentwicklung.

So muss zum Beispiel ein Gelenk durch ständige Bewegung mit Nährstoffen versorgt werden. Auch ein nicht gebrauchter Muskel, zum Beispiel in einem Gipsverband, bildet sich zurück und verkümmert.

Im Sommer ist es verhältnismäßig leicht, diesen Gegebenheiten Rechnung zu tragen und sich mehr oder weniger sinnvoll sportlich zu betätigen.

Doch im Winter, wenn einer sportlichen Aktivität durch Schnee und Eis erhebliche Grenzen gesetzt sind, fordert der natürliche Bewegungsdrang ebenso sein Recht.

Eine der wenigen Möglichkeiten Wintersport zu treiben ist der Skilauf.

Wie alte skandinavische Legenden belegen, existiert das Skilaufen schon seit sehr langer Zeit. So lässt sich zum Beispiel in einer russischen Höhle die wahrscheinlich älteste Felszeichnung eines Skiläufers bewundern. Forscher schätzen ihr Alter auf mehrere tausend Jahre. Aber auch schwedische Geologen fanden bei Ausgrabungen uralte Ski, deren Alter mit ungefähr 4000 Jahren angegeben wurde. Schon im Jahr 770 n.Chr. bezeichnete der Mönch Paulus Diaconus die Bewohner Lapplands als „Skridfinnen„ was in der Übersetzung mit „gleitenden Finnen„ beschrieben wird. Somit wird der Ursprung des Skilaufs in den skandinavischen Ländern gesehen.

Wenngleich das Skilaufen bereits mehrere Jahrtausende alt ist, wird es als Sport erst seit relativ kurzer Zeit betrieben. Diese Entwicklung setzte im Jahr 1850 im norwegischen Christiania, dem heutigen Oslo, ein. Hier fanden die ersten Skirennen in Form des Langlaufs statt. Seinen großen Durchbruch hat das Skilaufen nicht zuletzt auch der Leistung des Norwegers Fridtjof Nansen zu verdanken. Dem grönländischen Forscher gelang es im Jahr 1888 diese Insel in 46 Tagen von Küste zu Küste auf Skiern zu überqueren.

Die rasche Entwicklung des Skilaufens hin zu einer Sportdisziplin zeigte sich ab dem Jahr 1870 auch in den Alpenländern. Im Jahr 1879 wurden in Deutschland die ersten Skirennen ausgetragen, und im Jahr 1893 gründete Christof Iselin den ersten Schweizer Skiverein. Die ersten nationalen Skiverbände traten 1896 in Russland und 1903 in der Tschechoslowakei auf.

Erst Im Jahr 1905 gründete Deutschland einen nationalen Skiverband.

Im Jahr 1924, im Rahmen der internationalen Wintersportwoche, die als erste Winterolympiade in die olympische Geschichte einging, beschlossen 14 Nationen einen internationalen Verband, nämlich die „Federation International de Ski„ kurz FIS genannt, ins Leben zu rufen.

Heute gehören der FIS 100 nationale Verbände an.

Wegen der großen Anzahl an Ski- und Snowboardfahrern und deren unterschiedlichen Abfahrtsverhalten stellte die FIS ein allgemeinverbindliches Regelement zur Verhaltensweise in Skigebieten und auf Skipisten auf.

Dies schafft zwar die Voraussetzungen, zumindest juristisch betrachtet, zur Verhütung von Unfällen, jedoch ist ein Großteil vermeidbarer Unfälle in jeder Saison nicht nur darauf zurückzuführen, dass dieses Regelement missachtet wird, sondern auch darauf, dass die technische Ausrüstung noch nicht optimal an die physischen Voraussetzungen der Skifahrer angepasst ist.

Das wichtigste Element in dem System, das ein Skifahrer in Verbindung mit den Skiern, darstellt, ist das Verbindungselement zwischen diesen beiden Teilen. Das ist, quasi als Interface, der Skischuh oder Skistiefel. Er stellt das wichtige und manchmal kritische Verbindungsglied zwischen Mensch und Maschine dar.

Die gängige Vorstellung von der Funktion bzw. der Ausgestaltung eines Skistiefels war lange Zeit die, dass dieser eine steife, oben zweigeteilte, Schale zur Aufnahme eines Innenschuhs aufweist, der seinerseits den Fuß eines Skifahrers aufnimmt, und dass diese steife Schale eine steife Sohle und ein die Ferse umschließendes Fersenteil aufweist.

Des Weiteren war da ein Schaft zum Umschließen des unteren Teils des Beins wobei dieser im Wesentlichen biegegelenkig mit der Schale verbunden war.

Schließlich gab es noch diverse Mittel zum Umspannen und Halten des Fußes in der Schale und zum Umschließen des Schafts.

Später ersann man zum leichteren Einstieg in den Skistiefel eine Konstruktion die den Schaft nach hinten abklappbar machte und das Vorderteil des Skistiefels wie bei einem Pantoffel zum Hineinschlüpfen ausformte. Das war schon bequemer, aber der Skistiefel war in der Praxis immer noch schwer an die veränderlichen Gegebenheiten eines lebenden Fußes anzupassen. Ein noch nicht vom Fuß erwärmter steifer Innenschuh oder geschwollene Füße wollten sich nicht immer mit den harten Konturen der Skistiefel vertragen.

Abgesehen davon stellte man im Laufe der Entwicklung fest, dass sich die zweigeteilte, den Vorfuß aufnehmende, Schale mittels der üblichen Spannvorrichtungen doch besser an die anatomischen Gegebenheiten anpassen ließ als die fertig ausgeformte Schale der damaligen so genannten „Heckeinsteiger". Abgesehen davon lebt der Umsatz von der Mode und die liebt bekanntlich die Abwechslung. Heute gibt es kaum noch Heckeinsteiger-Skistiefel auf den Pisten zu sehen. Was blieb war jedoch im Wesentlichen die feste konfektionierte Sohle. Das hat auch heute noch zur Folge, dass neben der starren Sohle auch alle anderen Teile des Skistiefels mehr oder weniger starr sein müssen. Doch der zu umschließende Fuß ist alles andere als starr und kann sich nur in Grenzen oder nur beschränkte Zeit mit Schmerzen den äußeren Gegebenheiten anpassen. Das wiederum hat oft zur Folge, dass auch ein guter Fahrer manchmal unbewusst die Fußsohle verspannt und sich wundert warum an manchen Tagen die Fahrleistungen zu wünschen übrig lassen.

Bei diesem Stand der Technik brachte der in der WO 01/35780 A1 beschriebene Wintersportschuh bzw. die Kombination aus einem Wintersportschuh und einem Ski eine entscheidende Veränderung.

Dieser Wintersportschuh zeichnet sich dadurch aus, dass das Schuhvorderteil des Außenschuhs mittels eines im metarsalen Bereich (Mittelfuß zwischen Fußwurzel und Zehen) vorgesehenen flexiblen Übergangsbereichs kraftmäßig vom rückwärtigen Teil des Außenschuhs weitgehend entkoppelt ist. Dies ermöglicht ein Abrollen des Vorderfußes im Fußballenbereich um eine Drehachse quer zur Längsachse des Skischuhs. Der Außenschuhschaft und die angeformten Seitenteile bis zum metatarsalen Bereich sind im Wesentlichen unnachgiebig ausgebildet, sodass mittels des Außenschuhschafts in diesen Bereich der Sohle eine Biegekraft einleitbar ist.

Neben dem sofort ins Auge fallenden Vorteil, dass das beschwerliche Gehen in Skistiefeln außerhalb der Skibindung durch das Abbiegen der Sohle erheblich erleichtert wird, ergibt sich beim Skifahren selbst auch noch eine Entlastung für die Kniegelenke. Denn bei einer unflexiblen Schuhsohle können während der Fahrt unvermeidliche Verlagerungen des Körperschwerpunkts hauptsächlich nur über eine Beugung des Knies und des oberen Sprunggelenks ausgeglichen werden. Bei einer flexiblen Sohle dagegen kann die Lage des Körperschwerpunkts zusätzlich noch mittels einer Beugung des Fußes im metatarsalen Bereich korrigiert werden.

Eine weitere Verbesserung dieses grundlegend neuen Konzepts stellt der aus der WO 02/094047 A1 bekannte Skischuh dar. Hier finden sich im Wesentlichen spezielle Ausgestaltungen der im metatarsalen Bereich flexiblen Sohle, wie sie schon in der WO 01/35780 A1 beschrieben sind. Des Weiteren werden in dieser Druckschrift für das Problem des flexibel zu gestaltenden Schalenteils im Vorfußbereich unterschiedliche Lösungen aufgezeigt. Zusätzlich werden verschiedene neue Formen, Konstruktionen und Design-Studien des Innenschuhs vorgestellt.

Ferner wird in der WO 01/35779 A1 eine Schalenbasis mit einem schwingungsdämpfenden Rippenverbundteil vorgestellt, mit der eine bestimmte Entkopplung des vorderen und des hinteren Schuhteils im Mittelbereich erreicht werden soll. Dieses Rippenverbundteil ist von einem biegsteifen und torsionssteifen, sich in der Längsrichtung etwa zwischen dem Fersenbereich und dem Vorderfussbereich sich erstreckenden, Profilelement gebildet.

Diese beschriebene neue Konzeption der Konstruktion von Skischuhen ermöglicht zwar eine wesentlich bessere Anpassung des Schuhs an die in der Praxis auftretenden unterschiedlichen Fußformen, jedoch bleiben auch hier noch Wünsche offen, vor allem die Berücksichtigung des Gewichts des Benutzers des Skischuhs. Für eine optimale Kraftübertragung von dem das Schienbein umschließenden Schaft auf die Schale eines Schuhs ist die relative Position der Manschette gegenüber dem Schalenkörper von Bedeutung, Deshalb sind Schischuhe auf dem Markt die eine diesbezügliche Anpassung der Manschette auf die jeweilige Stellung der Beine zueinander vorzunehmen. Als Extreme hierzu sind so genannte X-Beine oder O-Beine bekannt. Eine solche Anpassung wird auch als Canting bezeichnet. Auch dies ist eine wünschenswerte Option für einen Skischuh.

Nicht zuletzt ist das leichte An- und Ausziehen bei Skischuhen eine Eigenschaft, die schon bei der Anprobe über den späteren Ankauf entscheidet.

Oftmals kann es geschehen, dass an steilen Hängen die Außenkante eines Skis nicht hält, der Fahrer abrutscht, und sich schlimme Verletzungen ergeben. In solchen Fällen eine zusätzliche Sicherheit zu bieten, war bisher von einem Skischuh nicht zu erwarten.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom beschriebenen Stand der Technik, die Anpassung eines solchen Skischuhs an unterschiedliche anatomische Gegebenheiten und Gewichte des Skifahrers zu ermöglichen, eine dem Gelände angepasste Dämpfung der Sohle des Schuhs zu ermöglichen, ein leichtes An- und Ausziehen des Skischuhs zuschaffen, und auch bei forcierter Fahrweise eine zusätzliche Sicherheit zu bieten.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Schutzansprüche 1 bis 3 durch deren Merkmale im Kennzeichen, bzw. die Schutzansprüche 4 bis 20 gelöst.

Der Kerngedanke der erfindungsgemäßen Schuhkonstruktionen liegt im Wesentlichen darin, mittels bestimmter konstruktiver Maßnahmen sicherzustellen, dass der Benutzer des Schuhs die Möglichkeit erhält, die subtilen vielfältigen Möglichkeiten der Gewichtsverlagerung kontrolliert auf das jeweilige Sportgerät zu übertragen.

Damit diese Möglichkeit für jeden Sportler unter Berücksichtigung der vielfältigen körperlichen Unterschiede in vergleichbarer Weise geben ist, ermöglicht es die erfindungsgemäße Schuhkonstruktion jeden Schuh in spezieller Weise auf seinen Träger anzupassen.

Zu diesem Zweck wird im Prinzip der, aus dem Stand der Technik bekannte, flexible Teil im metatarsalen Bereich des Schuhs durch verschiedene zusätzliche Maßnahmen ergänzt.

Diese Maßnahmen ermöglichen dem Träger des Schuhs die Steuerung der Skier in einer neuen Weise zu beeinflussen und dezidiert durch Verlagerung des Gewichts in Teilbereichen der Fußfläche Feinkorrekturen vorzunehmen, die vorher nicht möglich waren. Bei dem erfindungsgemäßen Schuh handelt es sich demzufolge um eine Vorrichtung die normale Gewichtsverlagerungen in der Form dezidierter Steuerbefehle zulässt. Der erfindungsgemäße Schuh stellt somit eine Vorrichtung zur Übertragung von Steuerbefehlen dar und ist in seinem Einsatz nicht nur auf Wintersportgeräte wie Skier oder Snowboards beschränkt sondern für alle Sportgeräte geeignet, bei denen Steuerungsvorgänge über unterschiedliche Druckverteilungen im Fußbereich eingeleitet werden, zum Beispiel auch bei Wasser- Skiern.

In der ersten Version wird dies schon durch die besondere Form des Heckeinstiegs und die durch die erfindungsgemäßen Zentralverschlüsse verbesserte Möglichkeit der Anpassung des Schuhs an die jeweilige Fußform erreicht. Die Sohle und die beiden Schalenhälften des Schuhs sind hierbei, wie beim Stand der Technik flexibel.

In der zweiten Version kommt hierzu durch die erfindungsgemäßen Spannelemente in der Sohle die zusätzliche Möglichkeit der Sohle eine einstellbare Vorspannung zu geben.

In der dritten Version werden anstelle der Spannelemente in der zweiten Version Elemente eingesetzt, die die Funktion eines Stoßdämpfers und eines Spannelements in sich vereinigen. Sie bestehen aus im Wesentlichen längsverlaufenden Dämpfungselementen in der Form von Ausnehmungen, die in der Härte einstellbare Blattfedern aufweisen. Dies ermöglicht dem jeweiligen Benutzer des Schuhs sein Gewicht dezidiert und auf subtilere Weise als beim Stand der Technik nach den Erfordernissen der Fahrtechnik zu verlagern.

Zudem kann die einstellbare Härte dieser mit Blattfedern bestückten Dämpfungselemente nicht nur manuell fest eingestellt werden, sondern auch nach Wunsch automatisch jeweils nach den Erfordernissen des befahrenen Geländes. Dies erfolgt durch piezoelektrische Aktoren, die ihre Steuerungssignale von einer Gruppe von Sensoren erhalten, die, jeweils entsprechend dem bevorzugten Einsatzgebiet des Skischuhs, angeordnet und/oder hinsichtlich ihrer Ansprechwerte einstellbar sind.

Vergleichbar ist diese neue Möglichkeit, beim Skifahren, das Gleichgewicht des Körpers auszubalancieren mit dem Verhalten eines Seiltänzers.

Auch ein Seiltänzer läuft über das Seil indem er seine Fußsohle in einem bestimmten Bereich quasi um das schmale Seil windet. Natürlich ist ein Abfahrtsski erheblich breiter als ein Drahtseil eines Artisten, aber die Möglichkeit des Ausbalancierens des Körpergewichts ist mit dem erfindungsgemäßen Schuh in ähnlicher Weise gegeben.

Dieses Beispiel mit dem Seiltänzer bietet sich an wenn man sich in die Lage eines Skifahrers versetzt der kurzfristig lediglich auf einem Ski balancierend seinen Kurs fährt. In eine solche Lage kommt man leicht wenn man bei einem Ski eine Kante falsch einsetzt und einen Sturz vermeiden will. Bei hoher Fahrgeschwindigkeit bleibt hier nur der Ausweg blitzartig das Körpergewicht auf den anderen Ski zu verlagern, wie ein Seiltänzer den verkanteten Ski zu entlasten, und an den Körper zu holen. In einem solchen Fall wird der erfindungsgemäße Schuh die Chance einen Sturz zu vermeiden erheblich erhöhen.

Dieses geschilderte Szenario verdeutlicht beispielhaft die Möglichkeiten des erfindungsgemäßen Schuhs beim Einsatz des Skifahrens im alpinen Bereich. Esist ersichtlich, dass ein erfindungsgemäßer Schuh deshalb auch bei anderen Sportarten enorme Sicherheitsreserven bietet.

Die Möglichkeit der Gleichgewichtsstabilisierung über die Gewichtsverlagerung im metatarsalen Bereich des Fußes berührt auch die Frage des Gewichts des betreffenden Benutzers des Schuhs, denn ein schwerer Mensch wird ein bestimmtes Dämpfungselement stärker belasten als ein leichter. Das bedeutet, dass ein solches Dämpfungselement, bzw. die darüber liegende Sohle, an das Gewicht des Benutzers angepasst werden kann. In einem herkömmlichen Skischuh, der keine derartige vermittelnde Funktion zwischen dem Skifahrer und dem Sportgerät, zum Beispiel dem Abfahrtsski, aufweist, ist dies nicht möglich.

Um ein solches Anpassungsverhalten nicht nur bei einem speziell angepassten Schuh, zum Beispiel beim Ankauf, zu erreichen, ist erfindungsgemäß die Möglichkeit vorgesehen, das Dämpfungsverhalten der Sohlenkonstruktion an den Benutzer des Schuhs auch im Gelände auf vielfältige Weise optimal anzupassen. Hierbei wird nicht nur das Gesamtgewicht des Benutzers des Schuhs berücksichtigt, sondern auch implizit die besondere Ausgestaltung des jeweiligen Fußgewölbes.

Da die sonst bei einem Skischuh starr oder leicht flexibel ausgebildete Sohle bei dem erfindungsgemäßen Skischuh im Innenbereich stärker flexibel ausgestaltet ist, muss auch die den Fuß umschließende Schale des Schuhs diesem Umstand Rechnung tragen.

Zudem bietet der erfindungsgemäße Schuh die Möglichkeit nicht nur das Oberteil des Skischuhs leichter, sondern auch den Einstieg wesentlich bequemer zu gestalten.

Darüber hinaus ist an der Außenseite eines solchen Schuhs eine zusätzliche stabile Kante angeformt die bei extremer Schräglage an steilen Hängen zusätzlichen Halt im Schnee bietet und ein Abrutschen des Skis verhindern kann.

Im Folgenden wird der erfindungsgemäße Skischuh im Einzelnen näher beschrieben:

Es zeigen:

1: eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Skischuhs.

2: eine zweite Bauform eines erfindungsgemäßen Schuhs

3: eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Skischuhs

4: eine Darstellung des Sohlenbereichs.

5. Wirkprinzip der Sturzsicherung

In 1 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Skischuhs gezeigt.

Er besteht in den wesentlichen Teilen aus der Zentralsohle (12), die mit dem Schaft (11), bzw. dem aus zwei Schalenhälften bestehenden Oberteil, verbunden ist. Das Material aus dem der Schaft (11), bzw. das Schuhoberteil, gefertigt ist kann verhältnismäßig dünn und damit leicht gehalten sein, da die notwendige Haltekraft für den Fuß durch einen Verschluss gewährleistet ist, der diagonal von dem Ende der Zentralsohle (12) über das Fußgelenk bis zum Spann des Fußes verläuft.

Dieser Verschluss besteht aus einem bandförmig gestalteten Halteelement das über jeweils eine Verschluss-Schraube (13) an beiden Seiten der Zentralsohle (12) befestigt ist und sich über den Zentralverschluss (7) an der Deckzunge (6) abstützt. Die Zentralverschluss (7) kann im einfachsten Fall aus einer Stellschraube bestehen, es kommen aber auch andere geeignete Arten von Schnellverschlüssen zum Einsatz.

Diese Deckzunge (6) besteht bevorzugt aus einem geeigneten vergleichsweise harten Material, während die darunter liegende Unterzunge (5) aus verhältnismäßig weichem Material besteht um den Spann des Fußes vor unerwünschten Druckbelastungen zu schützen.

Das bandförmig gestaltete Haltelement führt, wie in der 1 gezeigt, unter der Unterzunge (5) hindurch und ist im Bereich des Zentralverschlusses (7) an der Deckzunge (6) befestigt.

Der vordere Teil des erfindungsgemäßen Skischuhs weist im oberen Bereich einen Gummibalg (8) auf, dem im unteren Bereich mehrere Dehnelemente (9) entsprechen. Hierdurch ist gewährleistet, dass das Oberteil des Schuhs den Bewegungen des Fußes, bzw. den Verformungen der Zentralsohle (12), im metatarsalen Bereich folgen kann.

Da die erweiterte einstellbare Flexibilität der Zentralsohle (12) eine entsprechende Flexibilität des Schuhoberteils erfordert, sind erfindungsgemäß, wie in der 1 dargestellt, spitzwinkelige Dehnelemente (9) vorgesehen. Diese Dehnelemente (9) bestehen aus einem sehr flexiblen, erheblich weicheren Material als das des Schuhoberteils. Die Ausgestaltung der jeweiligen Dehnelemente (9) variiert in In der Größe in Abhängigkeit von ihrer Lage auf einer gedachten, Linie die vom Spann zur Sohle (12) führt. Diese beschriebene Linie stellt die Biegelinie dar die sich bei einer Durchbiegung des Schuhoberteils aus sehr weichem Material ergeben würde. Es stellen die Dehnelement (9) somit gewissermaßen Falten dar um das Durchbiegen des Schuhoberteils (1) zu ermöglichen.

Im oberen Bereich des Schuhs wird der Fuß durch das Vorderteil des Schafts (11) und die Zentraleinstiegsklappe (1) über das Rastenverschlußband (2) fixiert. Das Rastenverschlußband (2) ist hierbei an der Zentraleinstiegsklappe (1) in der üblichen Weise drehbar gehaltert und wird über den gängigen Rastenverschluß grob eingestellt. Eine Feineinstellung erfolgt über den Zentralverschluss (4), der sich an der Verschlußlasche (3) abstützt. Der Zentralverschluss (4) kann im einfachsten Fall aus einer Stellschraube bestehen, es kommen aber auch andere geeignete Arten von Schnellverschlüssen zum Einsatz.

Auch hier erfolgt die Übertragung der Haltekraft im Bereich der Verschlußlasche (3) – ähnlich wie im Fall der Unterzunge (5) und der Deckzunge (6) – über einen, in härterem Material ausgeführten, eigentlichen Druckbereich und dann über den Zentralverschluss (4). Die Zentraleinstiegsklappe (1) ist dabei über den Ferseneinstieg (17) drehbar gelagert. Der üblicherweise aus einem weichen gummiartigen Material gefertigte Innenschuh, der meist auch eine thermische Isolation bietet, ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeichnet.

Es wird darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Konzeption eines solchen Schuhs unter Abwandlung der speziellen, für eine Skibindung konstruierten, Zentralsohle auch für andere Sportarten geeignet ist.

Die in 2 gezeigte Ausführungsform des in 1 dargestellten Grundmodells zeichnet sich durch den zusätzlichen Einbau von unterschiedlich ausgeführten und ausgestalteten Spannelementen (14) aus

Diese Spannelemente (14) stellen eine Möglichkeit dar, die Zentralsohle (12) in eine Spannung zu versetzen die sie von der Wirkung her wie ein Gewölbe aufspannt. Hierzu werden im vordern Teil der Zentralsohle (12) und in deren hinterem Teil Spannelemente (14) verankert deren wirksamer Zug über eine Änderung ihrer Länge einstellbar ist. In der Seitenansicht nach der 2 sehen alle denkbaren Möglichkeiten einer solchen Verspannung gleich aus. Die jeweilige Verankerung erfolgt über durch Schrauben gesicherte Widerlager.

Neben dem Einsatz eines in der Längsachse des Schuhs verlaufenden Spannelements (14) ermöglicht die Verwendung von jeweils zwei Spannelementen (14) eine dezidiertere Einstellung der Sohlenspannung, Hierbei können die Wirkungsachsen dieser Spannelemente (14) parallel und/oder schräg zur Längsachse der Zentralsohle (12) laufen.

Die Möglichkeiten der Verankerung der betreffenden Spannelemente (14) richten sich hierbei nicht nur nach den zu erwartenden Kräften sondern auch nach der Wahl des betreffenden Materials für das jeweilige Sohlenplateau.

Es können jeweils nicht nur Einstellmittel für die Länge eines bestimmten Spannelements auf einer Seite vorgesehen sein, sondern auch auf beiden Seiten. Als einfachste Möglichkeit sind hierfür Schraubenmuttern anzusehen, die sich auf Gewindestücken des jeweiligen Spannelements (14) bewegen.

Neben den Möglichkeiten ein Spannelement (14) in der Mitte der Sohle, links oder rechts, oder von vorne links nach hinten rechts, oder von vorne rechts nach hinten links laufen zu lassen, ergeben sich für den Verlauf von zwei Spannelementen (14) weitere Möglichkeiten.

Beide können parallel zur Längsachse oder parallel schräg verlaufen, Beide können im spitzen Winkel aufeinander zulaufen, wobei sich der spitze Winkel vorn am Schuh oder hinten öffnen kann. Es ist auch denkbar, dass sich ein Spannelement (14) parallel zur Längsachse des Schuhs erstreckt, das andere jedoch schräg.

Die in 3 gezeigte Ausführungsform des in 1 dargestellten Grundmodells zeichnet sich durch den zusätzlichen Einbau von unterschiedlich ausgeführten und ausgestalteten, in einem Bauelement (15) vereinigten Stoßdämpfern und Spannelementen aus

Hierbei erhalten diese Bauteile ihre Wirkung durch den erfindungsgemäßen Einsatz von piezoelektrischen Elementen bzw. durch so genannte piezoelektrische Aktoren.

Dabei besteht ein Aktor aus mehreren gestapelt angeordneten Piezoelementen. Bei einem Piezoelement handelt es sich um ein elektrisches Bauteil bei dem der so genannte piezoelektrische Effekt ausgenutzt wird. Piezoelektrika, wie zum Beispiel Bleizirkonat-Titanat (PZT) reagieren auf ein elektrisches Feld mit einer Längenänderung, die in erster Linie der angelegten elektrischen Feldstärke proportional ist. Diese Längenänderungen sind zwar gering, lassen sich jedoch durch die mechanische Anordnung in mehr oder weniger großen Stapeln (piezoelektrischer Aktor) in Verbindung mit mechanischen, hintereinander geschalteten, Hebeln beachtlich vergrößern. Im Gegensatz zu den erzielbaren Längenänderungen sind die auftretenden Kräfte hierbei recht groß.

In der Umkehrung des piezoelektrischen Effekts erzeugt eine erzwungene Längenänderung auf ein piezoelektrisches Element, beispielsweise ein Stoß, eine elektrische Spannung. Ein bekanntes Beispiel hierfür stellt ein piezoelektrisches Feuerzeug dar bei dem die translatorische, stoßartige Bewegung eines Hebels über eine mechanische Umsetzung dieser Bewegung einen Spannungsstoß verursacht, der zur Entzündung von Gas ausreicht.

Piezoelektrische Werkstoffe reagieren schon nach wenigen tausendstel Sekunden auf eine angelegte elektrische Spannung mit Ausdehnung oder Kontraktion.

In neueren Forschungsarbeiten geht es insbesondere um den Einsatz von PZT-Aktoren zur Dämpfung von Schall und anderen Schwingungen.

Auch in Skiern wurde dieses intelligente Werkstoffsystem bereits eingesetzt.

Die in 3 gezeigten Stoßdämpfer und Spannelemente (15) befinden sich im metatarsalen Sohlenbereich.

Die Steuerung der aufgezeigten Stoßdämpfer und Spannelemente erfolgt über einen, im Sohlenbereich, oder an anderen geeigneten, Stellen eingebauten Mikroprozessor (16).

Durch das Element (15) lässt sich die gewünschte Dämpfung und Vorspannung des metatarsalen Fußbereichs des Skifahrers auch in Teilbereichen einstellen. Diese Einstellung kann man vor der Fahrt, wenn gewünscht fest und unverändert, oder während der Fahrt über ein handliches Steuergerät mit blue-tooth-Technik festlegen. Auf diese Art lässt sich auch eine spezielle Grundcharakteristik einstellen, mit der festgelegt wird auf welche Weise die elektronische Steuerung auf bestimmte Geländevorgaben reagieren soll.

Die Erfassung dieser, aufgezwungenen und als Störgrößen anzusehenden, Geländevorgaben erfolgt hierbei über weitere, in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigte, entsprechende Sensoren.

Als weitere Ausbaustufe der erfindungsgemäßen Steuerelektronik können noch zusätzliche Sensoren angebracht sein, die die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit erfassen und, wenn gewünscht, hieraus Rückschlüsse über die Schneeverhältnisse ziehen. Dadurch sind zusätzliche einstellbare Eingangsparameter für die Steuerelektronik zu gewinnen. Auch die Länge der Fahrzeit und somit, in Verbindung mit Daten über die Geländebeschaffenheit, die vermutete Ermüdung des Skifahrers können erfasst und für die zweckmäßige Einstellung und Steuerung der aufgeführten Dämpfungselemente (15), oder auch als Alarmsignal, herangezogen werden.

Die wichtigsten Parameter solcher Einstellungen lassen sich an der Oberfläche des Schuhs an geeigneter Stelle über eine elektronische Darstellung anzeigen.

In 4 ist im Detail eine zweckmäßige Anordnung der Piezoelemente im Boden der Zentralsohle (12) aufgezeigt. Hier sind beispielhaft die in Reihe geschalteten piezoelektrischen Teilelemente (18) zu erkennen die in der entsprechenden Aussparung von jeweils einer Blattfeder angeordnet sind. Die Enden einer Serie von in Reihe geschalteten piezoelektrischen Teilelementen (18) sind aus mechanischen Gründen zusätzlich in Carbon-Federn (19) gelagert. Es ist ersichtlich, dass sich die Steifigkeit von jeder der gezeichneten Blattfedern stufenlos über die Längenausdehnung der piezoelektrischen Teilelemente (18) einstellen lässt.

Die Anordnung der gezeigten Blattfedern ist nur beispielhaft, sowohl was die Anzahl als auch die Anordnung angeht. Es sind im Rahmen der Erfindung auch mehrere und/oder kürzere Blattfedern denkbar. Sollte der erzielte Dehnungsweg der eingesetzten Aktoren im Einzelfall nicht ausreichen, ist dem Fachmann der zusätzliche Einsatz entsprechender mechanischer Hebelsysteme bekannt, durch die Abhilfe geschaffen werden kann.

Im Übrigen lassen sich die hier beschriebenen piezoelektrischen Spannelemente in der Zentralsohle (12) in denselben Varianten anordnen, wie bei der Aufzählung der Möglichkeiten für die Spannelemente (14) in der 2 beschrieben ist.

Die Spannungsversorgung des elektrischen Gesamtsystems erfolgt über entsprechend dimensionierte Batterien oder Akkumulatoren bzw. über den weiteren Einsatz von piezoelektrischen Elementen. deren mechanische Aktivierung seinerseits für die benötigten Spannungsspitzen sorgt.

Der 5 ist die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Kanten-Spoilers zu entnehmen. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, dass der Beitrag dieses Bauteils zur gesamten Haltekraft der Skier bei starker Schräglage trotz seiner relativ kleinen wirksamen Fläche enorm ist.

1
Zentraleinstiegsklappe
2
Rastenverschlußband
3
weiche Verschlußlasche
4
Zentralverschluss
5
Unterzunge
6
Deckzunge
7
Zentralverschluss
8
Gummibalg
9
Dehnelement
10
Kanten-Spoiler
11
Schaft
12
Zentralsohle
13
Verschluss-Schraube
14
Spannelement
15
Stoßdämpfer und Spannelement (Piezoelement)
16
Mikroprozessor
17
Ferseneinstieg
18
Piezoelemente
19
Carbon-Federn


Anspruch[de]
Vorrichtung zur Übertragung von Steuerbefehlen auf Skier, die eine Sohle (12) und ein mit der Sohle verbundenes Oberteil aus zwei Schalenhälften, sowie einen mit der Sohle und den Schalenhälften verbundenen Schaft (11) zur Aufnahme eines Fußes in einem Innenschuh aufweist, wobei die Sohle (12) und die beiden Schalenhälften im metatarsalen Bereich flexibel gestaltet sind, und Rückhaltemittel die Lage des Fußes über die beiden Schalenhälften und den Schaft festlegen, mit den folgenden Merkmalen:

a) der Einstieg in den Schuh erfolgt über eine am Heck angebrachte Zentraleinstiegsklappe (1),

b) der Fuß wird im Bereich des Spanns mittels eines Zentralverschlusses (7) und im Wadenbereich über einen Zentralverschluss (4) gehalten,

c) ein im Bereich des Vorfußes angeformter Kanten-Spoiler (10) erhöht die Sicherheit gegen Abrutschen.
Vorrichtung zur Übertragung von Steuerbefehlen auf Skier, die eine Sohle (12) und ein mit der Sohle verbundenes Oberteil aus zwei Schalenhälften, sowie einen mit der Sohle und den Schalenhälften verbundenen Schaft (11) zur Aufnahme eines Fußes in einem Innenschuh aufweist, wobei die Sohle (12) und die beiden Schalenhälften im metatarsalen Bereich flexibel gestaltet sind, und Rückhaltemittel die Lage des Fußes über die beiden Schalenhälften und den Schaft festlegen, mit den folgenden Merkmalen:

a) der Einstieg in den Schuh erfolgt über eine am Heck angebrachte Zentraleinstiegsklappe (1),

b) der Fuß wird im Bereich des Spanns mittels eines Zentralverschlusses (7) und im Wadenbereich über einen Zentralverschluss (4) gehalten,

c) ein im Bereich des Vorfußes angeformter Kanten-Spoiler (10) erhöht die Sicherheit gegen Abrutschen,

d) die Spannung der Sohle (12) ist über mindestens ein zusätzliches Spannelement (14) einstellbar.
Vorrichtung zur Übertragung von Steuerbefehlen auf Skier, die eine Sohle (12) und ein mit der Sohle verbundenes Oberteil aus zwei Schalenhälften, sowie einen mit der Sohle und den Schalenhälften verbundenen Schaft (11) zur Aufnahme eines Fußes in einem Innenschuh aufweist, wobei die Sohle (12) und die beiden Schalenhälften im metatarsalen Bereich flexibel gestaltet sind, und Rückhaltemittel die Lage des Fußes über die beiden Schalenhälften und den Schaft festlegen, mit den folgenden Merkmalen:

a) der Einstieg in den Schuh erfolgt über eine am Heck angebrachte Zentraleinstiegsklappe (1),

b) der Fuß wird im Bereich des Spanns mittels eines Zentralverschlusses (7) und im Wadenbereich über einen Zentralverschluss (4) gehalten,

c) ein im Bereich des Vorfußes angeformter Kanten-Spoiler (10) erhöht die Sicherheit gegen Abrutschen.

d) die Spannung der Sohle (12) ist über mindestens ein zusätzliches Stoßdämpfer- und Spannelement (15) einstellbar.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Schuh zur Ausübung des Wintersports, insbesondere des Skifahrens handelt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralverschlüsse (7) und/oder (4) Schraubverschlüsse und/oder Druckverschlüsse sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass im metatarsalen Bereich der Schalenhälften angebrachte Dehnelemente (9) die Form zweier spitzwinkeliger Dreiecke aufweisen die an ihrer Schmalseite verbunden sind, und

dass die Größe der Dehnelemente (9), die auf einer Linie vom Spann zur Sohle liegen, erst zunimmt und dann ab der Mitte wieder abnimmt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanten-Spoiler (10) zwischen zwei Dehnelementen (9) liegend an die äußere Schalenhälfte angeformt ist, wobei der Bereich der Dehnelemente (9) ausgespart sein kann. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gummibalg (8) in seinen Randbereichen nahtlos in das Material der beiden Schalenhälften übergeht. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohle (12) im Bereich der Spitze und des Endes dicker ausgeführt ist. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (14) aus einem oder mehreren Zugelementen besteht, die im vorderen und hinteren Bereich der Sohle (12) verankert sind, und dass die Spannung jedes Spannelementes (14) im vordern und/oder hinteren Bereich der Sohle (12), oder in der Mitte, einstellbar verändert werden kann. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung nur eines Spannelements (14) dieses parallel zur Längsachse der Sohle (12) oder schräg hierzu verläuft. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung von gleichzeitig zwei Spannelementen (14) diese parallel zur Längsachse der Sohle (12) oder schräg hierzu verlaufen, wobei auch ein Spannelement (14) parallel zur Sohle (12) und das andere schräg hierzu verlaufen können. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (15), die aus der Kombination eines Stoßdämpfer- und eines Spannelements bestehen, einzeln oder in mehrfacher Form im vorderen und hinteren Bereich der Sohle (12) verankert sind, und dass die Dämpfung und die Spannung jedes Elementes (15) einstellbar verändert werden kann. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung nur eines Elements (15) dieses parallel zur Längsachse der Sohle (12) oder schräg hierzu verläuft. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung von gleichzeitig zwei Elementen (15) diese parallel zur Längsachse der Sohle (12) oder schräg hierzu verlaufen, wobei auch ein Element (15) parallel zur Sohle (12) und das andere schräg hierzu verlaufen können. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Element (15) aus der Hintereinanderschaltung von einer oder mehreren Federn und einem oder mehreren Aktoren besteht. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Element (15) aus der Kombination mehrerer parallel oder unter einem Winkel zueinander verlaufender, längerer und/oder kürzerer Federn gleicher und/oder verschiedener Breite und/oder Stärke und einem oder mehreren Aktoren besteht. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor, bzw. die Aktoren piezoelektrischer Natur sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (15) von einem Mikroprozessor gesteuert werden, wobei die jeweilige Grundcharakteristik entweder nach vorgegebenen, individuell einstellbaren, Parametern und/oder nach Parametern die vom Gelände und/oder der Witterung abhängen, geregelt wird. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Spannungsversorgung des elektrischen Gesamtsystems über elektrische Speicherelemente und/oder piezoelektrische Elemente erfolgt.






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