DE2519544A1 - Ski-sicherheitsbindung - Google Patents

Description

Ski-Sicherheitsbindung
(Priorität: 7. Kai 1974, USA. Nr. 467 821)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ski-Sicherheitsbindung, insbesondere auf eine Vorrichtung zur elektrischen Auslösung einer Skibindung auf ein Signal, das porportional ist der Zug- oder Druckkraft oder den Drehmoment zwischen dem Skistiefel und dem Ski.

Um mit optimaler Sicherheit und Bequemlichkeit Skilaufen zu können, müssen die Stiefel des Skiläufers starr am Ski befestigt sein. Bei einem möglicherweise gefährlichen Sturz ist es jedoch äußerst nichtig, die Skistiefel vom Ski zu lösen, um die Möglichekit einer Verletzung auszuschließen. Es wurden daher Sicherheitsbindungen entwikkelt, mit deren Hilfe der Skistiefel unter normalen Bedingungen starr am Ski befestigt ist und die bei extremen Biege-Zug- oder Druckkräften am Ski, die während eines Sturzes auftreten können, auslösen, so daß der Skistiefel vom Ski gelöst wird und sich während eines Sturzes der Ski vom Stiefel trennt, so daß die Verletzungsgefahr für den Skiläufer möglichst gering gehalten wird.

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Derzeit sind eine Vielzahl von Sicherheitsbindungen im Handel erhältlich, beispielsweise die der Firmen Cubco, Tyrolia, Marker, Spademan, Americana, Gertsch, Look Nevada, Roseraount und Salomon.

Eine der jüngsten Entwicklungen ist die Sicherheitsbindung der Firma Spademan, bei der der Stiefel statt an Absatz und Spitze an den beiden Seiten gehalten ist. Der Aufbau einer solchen Bindung ist in der US-PS Re. 26 972 gezeigt.

Die derzeit bekannten Sicherheitsbindungen arbeiten bis zu einem bestimmten Grade entsprechend ihrem Zweck. Sie haben jedoch verschiedene Nachteile. Unter anderem ist bei allen Auslösesystemen, die derzeit erhältlich sind, eine beträchtliche Drehbewegung zwischen dem Ski und dem Stiefel notwendig, um den Mechanismus auszulösen. Diese Bewegung ist von einer Reibungskraft begleitet, die der Bewegung entgegenwirkt. Wäre die Reibung konstant, so könnte angenommen werden, daß ein zuverlässiges mechanisches System, dessen Arbeitsweise vorhersehbar ist, sichel* und genau funktioniert. Dies trifft jedoch nicht zu, weil die^vzu überwindenden Reibungskräfte von der jeweiligen Stellung des Skiläufers und der Schmuts- oder Eismenge abhängig ist, die sich während eines Sturzes zwischen oder rings um die sich bewegenden Flächen befindet. Die derzeit bekannten Skibindungen sind zwar sämtlich durch Einstellung der Federkraft einstellbar, die zur Lösung der Bindung überwunden werden muß. Aus den obigen Gründen funktionieren sie trotzdem nicht in der gewünschten Weise und sind daher nicht vollständig zuverlässig und ihre Arbeitsweise ist nicht ohne weiteres vorhersehbar. Dies liegt daran, daß Schnee und Staub sich zwischen Skistiefel und Skibindung oder Oberfläche sammeln und daß die Kraft zwischen Skistiefel und Skibindung und-oberfläche unter unterschiedlichen Winkeln wirkt. Auch bei einem freien Fall kann die nach unten gerichtete Kraft zwischen Ski und Stiefel wesentlich größer sein als die Kraft, die bei der Einstellung der Auslösung in einem Yersuchsaufbau angenommen vird. Daher können bei einem wirklichen freien

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Fall beträchtlich größere zusätzliche Seitenbelastungen erforderlich sein, um eine zur Auslösung ausreichende Bewegung des Skistiefels gegenüber dem Ski zu erreichen.

Weiterhin ist bei den bekannten Sicherheitsbindungen bei der Bestimmung, wann der Ski gelöst werden sollte, die zeitliche Dauer der Krafteinwirkung nicht berücksichtigt. Beispielsweise übt ein überdurchschnittlich guter Skiläufer unter normalen Bedingungen sehr hohe Kräfte auf seine Ski aus. Diese hohen Kräfte, die von verhältnismäßig kurzer Dauer sind, müssen, wenn möglich, im Skibindungssystem aufgenommen werden. Dauert aber eine gleich hohe Kraft längere Zeit an, so kann der Skiläufer beträchtliche Verletzungen erleiden. Andererseits können auch wesentlich niedrigere, längere Zeit andauernde Kräfte dem Skiläufer beträchtliche Verletzungen zufügen. Es sind bisher keine Sicherheitsbindungen bekannt, die diese Erkenntnisse berücksichtigen. Es ist daher wünschenswert, ein Ski-Auslösesystern anzugeben, das bei gewissen vorherbestimmten, auf Ski und Stiefel wirkenden Kräften betätigt wird, bei dem aber der Zeitfaktor berücksichtigt ist, so daß der Skistiefel nur dann gelöst wird, wenn die einwirkende Kraft gefährlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ski-Sicherheitsbindung, insbesondere eine Vorrichtung zur Auslösung einer Sicherheitsbindung zu schaffen, die unter bestimmten Bedingungen der Kraft oder des Drehmoments, die für den Skiläufer eine beträcht3.iche Gefahr bedeuten können, augenblicklich, genau, zuverlässig und wirksam auslöst. Ferner soll eine Vorrichtung zur Betätigung des Auslösemechanismus einer Sicherheitsbindung geschaffen werden, bei der die Auswirkung der Reibung vermieden ist. Weiterhin soll eine elektronische Skibindungs-Auslöseeinrichtung geschaffen werden, die genau entsprechend den jeweiligen Bedingungen beim Skilaufen und den Möglichkeiten des einzelnen Skiläufers eingestellt werden kann. Weiter soll eine Skibindungs-Auslösevorrichtung geschaffen

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werden, die außergewöhnlich hohen Kräften und Drehmomenten für eine verhältnismäßig kurze Zeit ohne Auslösung der Bindung widersteht und eine Auslösung der Bindung einleitet, wenn die Kräfte für eine vorherbestimmte Zeit dauernd einwirken. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Skibindungs-Auslösevorrichtung vorzusehen, die die Bindung löst, wenn verhältnismäßig niedrige Kräfte oder Drehmomente zwischen Ski und Stiefel während gefährlich langer, ununterbrochener Zeiten wirken. Weiterhin soll ein kompakter, preiswerter, sehr genauer und sehr zuverlässiger Mechanismus zur praktisch augenblicklichen Lösung von Skibindungen bei Erfassung einer vorherbestimmten Kraft oder eines vorherbestimmten Drehmoments oder einer Kombination derselben zwischen Ski und Stiefel angegeben werden.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, die in einen Ski, in einen Skistiefel oder in eine Bindung eingebaut werden kann und einen Meßwert der Druck- oder Drehkräfte liefert, die'auf Bindung und Stiefel einwirken, um so ein Ausgangssignal zu erzeugen, das, wenn es vorherbestimmte Schwellenpegel für Kraft und Drehmoment überschreitet, einen Mechanismus.zur Lösung der Skibindung in Gang setzt, so daß der Ski von der Bindung getrennt und die Verletzungsgefahr des Skiläufers während eines Sturzes auf ein Minimum herabgedrückt wird. Die Vorrichtung beinhaltet in einer bevorzugten Ausführungsform zwei bestimmte Einrichtungen zur Berücksichtigung der Zeitdauer der auf einen Ski und einen Stiefel einwirkenden Kräfte und Drehmomente.

Die Erfindung umfaßt ferner, in der bevorzugten Ausführungsform, ein Temperaturkompensationssystem zur Kompensation von Änderungen der Umgebungstemperatur, die in Skilaufgebieten leicht eintreten können.

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Erfindungsgemäß werden elektronische Fühleinrichtongen wie Wandler oder andere vergleichbare Fühlelemente verwendet, die am oder im Ski, Bindung oder Skistiefel befestigt sind und die auf Ski-und Stiefel wirkenden Kräfte erfassen. Diese Fühleinrichtungen sprechen auf sehr kleine Bewegungen des Stiefels, in der Größenordnung von 0,1 mm (0,005 inch) gegenüber dem Ski an. Sie arbeiten daher ohne die Notwendigkeit verhältnismäßig großer Bewegungen in der Größenordnung von etwa 12 bis etwa 20 mm an der Stiefelspitze, die für die Betätigung bekannter Vorrichtungen erforderlich sind. Durch Verwendung solcher Fühleinrichtungen werden die Auswirkungen der Reibung im wesentlichen ausgeschaltet, die die Verwendbarkeit rein

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mechanischer bekannter Einrichtungen beträchtlich einschränken.

In einer bevorzugten Ausführungsform können die erfindungsgemäß verwendeten Bindungen auf vollständig umschlossenen polymeren Oberflächen befestigt werden, die gegen die Umgebung schützen und einen niedrigen, gleichmäßigen Reibungskoeffizienten haben, so daß die Auswirkungen der Reibung weiter vermindert werden. Bei anderen Ausführungsformen wird für die zusätzliche, das Ansprechen des Wandlers begleitende Bewegung durch ein elastomeres Medium zwischen Stiefel und Ski gesorgt, um die zwischen den sich bewegenden Flächen wirkende Reibung praktisch vollständig auszuschließen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird aus einer unabhängigen Spannungsquelle mit elektrischer Energie versorgt, beispielsweise aus gegebenenfalls aus einer elektrischen Stromquelle wieder aufladbaren Batterien. Zur Aufrechterhaltung der Batterieladung können auch andere geeignete Energiequellen verwendet werden, beispielsweise Sonnenzellen-Aufladegeräte. Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die Beanspruchungs-Überwachungselemente, Verstärker, Arbeits- und Überwachungsschaltungen und dergleichen enthält, kann mittels wenig Energie benötigender integrierter Schaltungen miniaturisiert werden, so daß die Schaltung zweckmäßigerweise als dünnes Paket ausgeführt werden kann, das am oder im Ski oder der Bindung befestigt werden kann, ohne daß hierdurch die

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Funktionalität oder Bequemlichkeit bei der Benutzung des Skis beeinträchtigt wird. Auch kann sie am oder im Skistiefel, beispielsweise im'hohlen Absatz des Skistiefels angebracht werden.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Ingangsetzung der Betä-. tigungseinrichtung zur Auslösung des Skistiefels nur nachdem eine verhältnismäßig hohe Kraft, beispielsweise etwa 7,6 mkp (55 footpounds) für eine bestimmte Zeit gewirkt hat. Ein erfahrener, harter Skifahrer, der mit hoher Geschwindigkeit springt und hart 'schwingt, Übt hohe, augenblickliche, kurzzeitige Drehmomente aus, die die normalen Bereiche weit überschreiten. Wegen der Viskoelastizität der menschlichen Knochen können dynamische Drehmomente, die das statische Drehmoment überschreiten, das notwendig ist, um einen Beinknochen zu brechen, kurzzeitig sicher ausgehalt en "werden. Daher ist erfindungsgemäß eine Ze itverzo'gerungs schaltung zur Verzögerung der Betätigung des Auslösemechanismus vorgesehen, bis solche vorherbestimmten hohen Drehmomente oder Kräfte für eine vorherbestimmte Zeitperiode eingewirkt haben. Der Skiläufer kann auch durch schwächere Kräfte oder Drehmomente verletzt werden, die längere Zeit andauern und aus verschiedenen Gründen Verletzungen hervorrufen. Daher enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung eine zweite Schaltung zur Betätigung der Betätigungseinrichtung zur Auslösung der Bindung, nachdem die kleinere, vorherbestimmte Kraft (oder Drehmoment) für eine wesentlich längere vorherbestimmte Zeitperiode eingewirkt hat. Die zulässigen Werte für Kraft, Drehmoment und Zeit sind abhängig von Alter, Kraft und Können des Skifahrers.

Durch die Erfindung wird eine zweckmäßige Vorrichtung zur Auslösung der Skibindung un_ter gefährlichen Umständen geschaffen, die, weil zur Auslösung nur eine Bewegung von wenigen Zehntel oder Hundertstel Millimeter notwendig ist, die Auswirkungen der Reibung im wesentlichen "beseitigt und für eine praktisch augenblickliche Auslösung des Auslösemechanismus der Bindung beim Auftreten eines gefährlichen Zustandes sorgt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung nimmt ferner auch

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die während des Skilaufens auftretenden Kraft- und Drehmomentänderungen vollständiger auf. Bei dem elektrisch betätigten Mechanismus können die Auslösebedingungen entsprechend den Fähigkeiten des Skiläufers und den jeweiligen Bedingungen beim Skilaufen zur Lösung der Bindung fein eingestellt werden. Die Vorrichtung wird normalerweise von Fachpersonal in Skigeschäften eingestellt, enthält jedoch eine Einrichtung zur Voreinstellung zur Anpassung an die Umgebungsbedingungen oder an die jeweilige Technik des Skiläufers und enthält zwei zusätzliche Sicherheitseinrichtungen zur Berücksichtigung der relativ kurz andauernden hohen Kräfte, die auftreten können, ohne daß eine Auslösung der Bindung notwendig wäre und an wesentlich niedrigere Kräfte, die längere Zeit andauern und eine Auslösung der Bindung zum Schutz des Skiläufers notwendig machen.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf verschiedene Auslösemechanismen, die die Bindung bei Betätigung durch ein geeignetes Signal sehr schnell auslösen.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht eines Ski mit einer abgewandelten Spademan-Bindung mit der Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Bindungs-Auslösemechnismus, wobei die gelöste Stellung der Bindungsbacke in strichpunktierten Linien dargestellt ist;

Fig. 2 den Querschnitt 2-2 der Fig. 1 mit einem strichpunktiert dargestellten Skistiefel;

Fig. 3 den Querschnitt 3-3 der Fig. 2; Fig. 4 den Querschnitt 4-4 der Fig. 3» Fig. 5 den Querschnitt 5-5 der Fig. 3; Fig. 6 einen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Verwendung einer Spitzen- und einer Fersenbindung;

Fig. 7 die Teil-Vorderansicht 7-7 der Fig. 6;

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Pig. 8 ein drittes AuafUhrungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bindung unter Terwendung einer Kabelzugbindung, wobei das Klink- und Spitzenstück zur Aufnahme des elektronischen Auslösesystems ausgebildet sind;

Fig. 9 die Seitenansicht des Ausführungsbeispiels der Fig. 8 mit strichpunktiert gezeigtem Handgriff in Lösestellung;

Fig. 10 den Querschnitt 10-10 der Fig. 8 in vergrößertem Maßstab; Fig. 11 den Querschnitt 11-11 der Fig. 10;

Fig. 12 einen Teilschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels des Auslösemechanismus mit einem Elektromagneten;

Fig. 13 das Blockschaltbild der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung;

Fig. 14 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung mit Integratoren zur Temperaturkompensation und Dehnungs- oder Spannungsmessern sowie unabgeglichenen Brückenschaltungen zur Signalisierung von Kraft und Drehmoment;

Fig. 15 das Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltung mit Dehnungs- oder Spannungsmessern und anderen Einrichtungen zur automatischen Temperaturkompensation in jeder Brückenschaltung;

Fig. 16 das Schaltbild einer der der Figi 14 ähnlichen Schaltung mit einer einfacheren Ausführungsform der Verstärkerschaltung;

Fig. 17 das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung ähnlich Fig. 14 mit einem Fühler für eine lichtemittierende Diode;

Fig. 18 das Schaltbild einer Schaltung mit einem Halleffekt-Widerstand zur Erzeugung von Kraft- und Drehmoment-Signalen; und

Fig. 19 das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung unter Verwendung einer durch eine Kraft schaltbaren Diode zur Erzeugung der Kraft- und Drehmomentsignale.

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Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Ski 50, dessen länge, Breite, Stärke und Material in weiten Grenzen beliebig gewählt sein können. Die Erfindung ist auf Ski aller Größen und Arten anwendbar.. In den Figuren ist jeweils nur ein Ski für jedes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, die beiden Ski eines Paars haben identische Bindungen und Auslöseschaltungen und -einrichtungen. Auf dem Ski 50 ist eine abgewandelte herkömmliche Bindung 60 montiert, deren Klemm- oder Backenraechanismus dem einer Spademan-Bindung ähnelt. Die Bindung 60 enthält zwei Seitenbacken 62 mit je einem horizontalen und einem vertikalen Teil 64 bzw. 66. Der vertikale Teil 66 weist eine lippe 68- auf, die die fest am Skistiefel befestigte Stiefelplatte übergreift. Die horizontalen Teile 64 der Bindung sind je mit einer unter einem Winkel verlaufenden Nut 70 versehen, die als Nockenfolger oder -taster wirkt und deren Funktion noch näher erläutert wird. Die beiden Seitenplatten 62 sind je an einem Achsstift 72 angelenkt, der an der Befestigungsplatte 100 befestigt ist.

An der Befestigungsplatte 100 ist ein gleitend bewegliches Gleitstück 76 befestigt, dessen länglicher Schaft·- 78 in der Nähe seines distalen Endes in zwei nach außen verlaufenden Nockenflächen 80 und 82 endet. Das Gleitstück 76 ist an seinem Ende mit einem Ausschnitt 52 versehen, der einen Führungssteg 54 an der Befestigungsplatte aufnimmt, so daß eine geradlinige Bewegung des Gleitstücks 76 gewährleistet ist.'Die Nockenflächen 80 und 82 sitzen jeweils in den Nuten 70 in den Seitenbacken 62, wie in Fig. 1 in einer zum Teil geschlossenen Zwischenstellung gezeigt. Der Schaft 78 endet an seinem proximalen Ende in einem nach oben ragenden Steg 84, der beispielsweise durch einen Rollstift 86 mit dem Federschaft 88 verbunden ist. Dieser endet in einem gegenüber dem Durchmesser des Feder-8chafts vergrößerten Kopf 90. Auf dem Federschaft 88 befindet sich zwischen dem nach oben ragenden Endteil 102 an der Befestigungsplatte 100 und dem Kopf 90 eine Druckfeder 92, die einen Nockenfolger 98 gegen die Nockenfläche 108 des Endteils 102 drückt, so

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daß auf den Federschaft 88 eine nach oben gerichtete Kraft ausgeübt wird. Innerhalb eines Gehäuses 112 befindet sich ein insgesamt mit 110 bezeichneter Elektromagnet, dessen Anker 114 ν,οη diesem wegragt und mit dem Kopf 90 in Eingriff steht, in_dem er in einer darin vorgesehenen Öffnung sitzt.

Das Gehäuse 112 dient als Abdeckung und Schutz für den Elektromagneten 110 vor Stößen und Umwelteinflüssen. Das Gehäuse 112 kann einen flexiblen Boden 96 enthalten, der den Anker 114 umschließt und ihn schützend abdichtet.

Die Befestigungsplatte 100 ist an'am Ski 50 angebrachten Basisplatten 116 und 140 befestigt, die frei drehbar sind. Die Befestigungsplatte 100 besteht aus Aluminium, Sie ist in der Nähe ihrer einander gegenüberliegenden Enden mit nach unten wegstehenden Stegen 104 und 106 versehen. DJe in den Fig. 3 und 4 am besten gezeigte Basisplatte 140 ist mittels zweier Schrauben 150 am Ski 50 befestigt. An ihrem linken Ende ist die Basisplatte 140 mit einer Zunge 152 versehen, deren freies Ende 154 gemäß Fig. 1 gekrümmt ist. Die Basisplatte 140 und die Zunge 152 sind längs ihrer Längsachse mit einem Ausschnitt 156 und zwei einander gegenüberliegenden Auflageflächen 158 versehen, die von den einander gegenüberliegenden Flächen des Ausschnittes 156 nach innen ragen.

Die Befestigungsplatte 100 ist an der Innenfläche ihres nach unten stehenden Steges 106 mit einer gekrümmten Nut 160 versehen, in der die Zunge 152 sitzt. Von der Basisplatte 116 ragt in deren Mitte ein Drehmomentarm 162 nach innen. In einem größeren Abstand nach vorn von den Auflageflächen 58 befindet sich ein mittels eines EpoxylLLebers oder einer anderen geeigneten Einrichtung befestigter Dehnungs- oder Spannungsmesser 164«

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Die Basisplatte 116 hat eine ähnliche Größe und Form wie die Basisplatte 140. Diese enthält eine nach oben abgesetzte, nach hinten ragende Zunge 118, die, im Gegensatz zur Zunge 152 der Basisplatte 140 durchgehend ist. Die Zunge 118 ist gemäß Fig. 1 gekrümmt. Sie sitzt in einem passenden Ausschnitt 170, der im vorderen Ende des Stegs 104 angeordnet ist. Zur Vermeidung einer Lösung der Zunge 118 aus dem Ausschnitt 170 dienen als Halterung seitliche Nasen oder ein Stift durch die Zunge 118, den Ausschnitt 170 und den Steg 104, so daß das Drehmoment durch die vordere Last am Drehmomentarm 162 überwacht wird.

Wichtig ist, daß die Befestigungsplatte 100 einzig an den Basisplatten 116 und 140 befestigt ist, die die Befestigungsplatte 100 derart halten, daß ihre untere Fläche, an den Basen der nach unten stehenden Stege 104 und 106 in einem Abstand vom Ski 50 angeordnet ist. Somit werden alle auf die Befestigungsplatte wirkenden Lagerkräfte auf die Basisplatten 116 und 140 übertragen.

Wegen des Aufbaues des vorderen Steges 106 der Befestigungsplatte und der Basisplatte 140 werden sämtliche drehend wirkenden Kräfte durch den Dehnungs- oder Spannungsmesser 164 erfaßt. Die an den Spannungsmesser 164 angeschlossenen Leitungen 174 verlaufen durch eine Öffnung 176 in der Befestigungsplatte 100 und sind an eine elektrische Schaltung angeschlossen, die sich in einer in der Bindungs- oder Befestigungsplatte 100 ausgebildeten, mit einem abnehmbaren Deckel 122 abgedeckten Kammer 120 befindet. Die Leitungen 174 verlaufen in die Kammer 120, in der sich die Spannungsquelle und die elektronische Schaltung zur Auslösung der Bindung befindet. Weitere, nicht gezeigte Leitungen sind aus der Kammer 120 nach hinten zum Elektromagneten 110 geführt, und zwar so, daß sie gegen Bruch oder Abscheuern geschützt sind. Auf der Befestigungsplatte 100 sind, beispielsweise mittels Klebstoff, zwei druckempfindliche Teile, z. B. Druckwandler 124 und 126 oder ähnlich fusionierende Einrichtungen befestigt, die zur Messung oder Erfassung der auf sie wirkenden, nach unten gerichteten Kräfte dienen.

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Die Basisplatte 140 dient dreierlei Zwecken: 1 . zur Begrenzung der Drehung der Befestigungsplatte auf einige Zehntel oder Hundertstel Millimeter, 2. zur Belastung des Krag- oder Drehmomentarms 162, der an die Befestigungsplatte angeformt ist mittels der Auflagefläche 158 und 3. als Aufnahmelagerung, die die Drehung der Befestigungsplatte 100 gegenüber der Basisplatte 140 begrenzt. Der Spannungsmesser 164 ist in der Nähe des festen Endes des Drehmomentarms 162 befestigt, um eine maximale Empfindlichkeit zu erzielen. Da der Drehmomentarm 162 durch die Basis- oder Lastplatte 140 gegen seitliche Bewegung gehalten ist, wird die durch Drehung der Befestigungsplatte 100 einwirkende Drehbelastung direkt durch den Spannungsmesser 164 überwacht.

Die erfindungsgemäße Drehmomentmessung arbeitet folgendermaßen: Da die Zunge 152 der Basisplatte 140 und die Nut 160 der Befestigungsplatte 100 gekrümmt sind und weil-die Befestigungsplatte 100 in einem Abstand oberhalb des Ski 50 angeordnet ist (Pig. 4» 5), neigt die Befestigungsplatte 100 bei Einwirkung eines Drehmoments auf den Skistiefel zur Drehung, der auf die-.Befestigungsplatte 100 festgeklemmt ist. Der im Ausschnitt 156 sitzende Drehmomentarm 162 wird jedoch durch die Lagerflächen 158 in der Basisplatte 140 an der Bewegung gehindert. Daher verhindern die Lagerflächen 158 jede größere Drehung der Befestigungsplatte 100, so daß das Drehmoment voll auf den Drehmomentarm 162 wirkt. Diese Kräfte werden von dem als Wandler wirkenden Drehmomentmesser 164 erfaßt, der starr am Drehmomentarm 162 befestigt ist. Der Spannungsmesser 164 erzeugt somit ein Signal, das etwa zur gleichen Zeit auftritt wie das auf den Skistiefel wirkende Drehmoment, und das proportional zur Größe des Drehmoments ist.

Fig. 15 zeigt das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Auslöseechaltung für Sicherheitsbindungen. Sie enthält einen Kraft-Spannungswandler 1 oder ein elektronisches Bauteil zur Umwandlung von Änderungen der auf den Ski oder Skistiefel wirkenden Kraft in eine

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diese darstellende Spannung. Ein solcher Wandler kann linear arbeiten, d. h. ein Ausgangssignal erzeugen, das proportional der auf den Wandler wirkenden Kraft ist. Bei dem in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel können an jeder Bindung drei getrennte Kraft-Spannungs-Wandler verwendet werden, nämlich die beiden Druckwandler 124 und 126 und der Drehmomentwandler 164. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden daher drei getrennte Ausgangsspannungen erzeugt. Für kommerzielle Bindungen reichen allerdings ein Kraft- und ein Drehmomentwandler. Bei einem guten Skiläufer braucht am Vorderteil der Skibindung nur eine Meßeinrichtung wie der Druckwandler 124 vorgesehen zu sein, um die aus einem nach vorn gerichteten Sturz resultierende Kraft zu messen. Solche Stürze bilden bei guten Skiläufern häufig die Verletzungsursache. Ungeübte Skiläufer stürzen häufig nach hinten, so daß es für diese zweckmäßig ist, am hinteren Ende der Bindung eine Kraftmeßeinrichtung wie den Druckwandler 126 vorzusehen, um die aus einem nach b.inten gerichteten Sturz resultierenden Kräffe zu messen. Da die von den Wandlern erzeugten Spannungen verhältnismäßig klein sind, warden sie, damit sie leicht festgestellt werden können, zunächst durch einen geeigneten Spannungs- oder Stromwandler 2 verstärkt. Die Ausgangssignale der Verstärker werden einem Summierverstärker 3 zugeführt, dessen Ausgangssignale einer variablen Stoß-Verzögerungsschaltung 4 und einer variablen Kraft-Verzögerungsschaltung 5 zugeführt wird. Ein oder beide Ausgangssignale dieser Schaltungen werden über ein ODER-Gatter 6 einem einstellbaren Schwellwertdetektor 7 zugeführt. Der Schwellwertdetektor 7 erzeugt ein Ausgangssignal, wenn seine Eingangsspannung oder sein Eingangsstrom einen vorherbestimmten Wert überschreitet. Sind daher die Kraft oder das Drehmoment oder die Summe dieser beiden Größen am Kraft- und Drehmomentwandler größer als der vorherbestimmte Wert, so spricht der Bchwellwertdetektor 7 an, so daß dem diesem nachgeschalteten elektronischen Schalter 8 ein Signal zugeführt wird und dieser einen elektrischen Auslöser 10 betätigt.

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Die variable Stoß-Verzögerungschaltung 4 gibt ein zeitlich verzögertes Ausgangssignal ab, wenn die Kraft- und Drehmomentsignale oder deren Summe den vorherbestimmten Wert überschreiten, bei dem der Schwellwertdetektor ansprechen sollte. Die Verzögerungsschaltung 4 dient dazu, eine augenblickliche Betätigung der Skiauslösung zu vermeiden, wenn die gemessenen-Kräfte die vorherbestimmten Grenzen für sehr kurze Zeiten überschreiten. Ein guter Skiläufer übt nämlich während bestimmter Laufzustände sehr starke Stoßkräfte auf die Ski aus, die so hoch sind, daß, wurden sie dauernd für eine bestimmte Zeiperiode anstehen, dies -für den Skiläufer gefährlich würde, die aber,, wenn sie nur kürzere Zeit einwirken, nicht zu einer Auslösung der Bindung führen sollten. Die Verzögerungsschaltung 4 ermöglich daher eine variable, einstellbare Zeitverzögerung für den Auslösemechanismus Jedes Ski, so daß eine vorzeitige Lösung der Bindung auch dann verhindert wird, wenn die vorherbestimmte Sicherheitsschwelle überschritten wurde.

Die Kraft-Verzögerungsschaltung 5 liefert das arithmetische Produkt aus Kraft und/oder Drehmoment und der Zeit, so daß Kräfte, die kleiner sind als normalerweise schädliche Kräfte, jedoch über zu lange Zeit einwirken und daher möglicherweise schädlich sind, erfaßt -werden, und, wenn sie eine ausreichende Größe haben, ein Ausgangssignal erzeugen, durch das der Auslösemechanismus betätigt wird.

Der Schwellwertdetektor 7, die Stoß-Verzögerungsschaltung 4 und die Kraft-VerzÖgerungsschaltung 5 sind variabel und mit Einstelleinrichtungen zur Änderung ihrer Ansprechschwellen entsprechend der Erfahrung des Skiläufers oder den Umsiänden, unter denen der Skiläufer läuft, versehen. Z. B. widersteht ein erfahrener Skiläufer besser wesentlich höheren Kräften und Drehmomenten während des normalen Laufs als ein Anfänger. Daher wird für den erfahrenen Skiläufer der Betätigungshebel des variablen Schwellwertdetektors 7 auf wesentlich höhere Werte eingestellt als für einen Anfänger.

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Aus den gleichen Gründen ist die Kraft-Verzögerungsschaltung 5 einstellbar, um eine Anpassung an die Jeweiligen Fähigkeiten der den Skimechanismus benutzenden Person zu ermöglichen.

Die Ausgangsignale der Verzögerungsschaltungen 4 und 5 werden dem ODER-Gatter 6 zugeführt, das durch eines oder beide Eingangssignale betätigt wird und dem Schwellwertdetektor 7 ein Signal zuführt. Der elektronische Schalter 8 betätigt, wenn er durch ein geeignetes Ausgangssignal des Schwellwertdetektors 7 geschlossen wird, den elektronischen Auslöser 10, beispielsweise einen Elektromagneten, der den mechanischen Auslösemechanismus zur Auslösung der Skibindung betätigt. Das gesamte System wird aus einer geeigneten Energiequelle 9 betätigt, die aus einer Batterie oder einer anderen geeigneten kleinen Energiequelle bestehen kann und in der Kammer 120 oder in einer ähnlichen Kammer in oder am Ski oder Skistiefel enthalten ist. Die Energiequelle enthält einen Anzeiger 12 zur Überwachung der Batterie, durch den der Zustand derselben angezeigt und eine Warnung abgegeben wird,wenn die Batteriespannung unter einen bestimmten Viert sinkt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann, wenn gewünscht, ein Sonnenzellen-^Ladegerät 11 verwendet werden, durch das die Sonnenenergie zur Speisung der Energiequelle ausgenutzt wird.

Zur Einstellung der Verzögerungsschaltungen 4 und 5 und des Schwellwertdetektors 7 können eine Vielzahl von Einstelleinrichtungen verwendet werden, z. B. Skalenscheiben, die an der oberen Oberfläche des Skis leicht sichtbar sind und mit stufenweisen Bezeichnungsi versehen sind, die die Fähigkeiten des Skiläufers anzeigen, z. B. Anfänger, Fortgeschrittener, Geübter usw. Auch können Ziffern angegeben werden, die die Fähigkeiten des Skiläufers und/oder andere Bedingungen wiedergeben. Alternativ kann in einer geeigneten Öffnung in oder am Ski eine Betätigungseinrichtung vorgesehen sein, die mittels eines Schraubenschlüssels oder Schraubenziehers betätigbar ist, um die variablen Größen einzustellen.

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Zur Energieersparnis kann ein geeigneter Schalter vorgesehen sein, um die Energiequelle zur Speisung der elektrischen Bauteile des Systems bei Beginn einer Abfahrt ein- und am Ende wieder auszuschalten.

Bei der Sicherheitsbindung der Fig. 1 bis 5 befindet sich im gelösten Zustand der Federschaft 88 in praktisch vertikaler Stellung. In dieser Stellung befindet sich das Gleitstück 76 am linken äußeren Ende seiner Bewegungsstrecke. Die Seitenbacken 62 ragen, gemäß der strichpunktierten Darstellung in Fig. 1, nach außen, so daß Skistiefel und Stiefelplatte zwischen die Backen eingesetzt werden können. Der Skiläufer tritt dann auf den Ski und schiebt nach hinten und unten, so daß der Federschaft 88 in die in den Fig. 1 und 2 gezeigte blockierte Stellung gebracht wird. Der durch die Feder 92 vorgespannte Nockenfolger 98 folgt der Nockenfläche 108 des Endteils 102, wenn das Gleitstück 76 nach rechts (Fig. 1, 2) gezogen wird. Hierbei ergreifen die Nockenteile 80 und 82 die entsprechenden Nutabschnitte 70 der Backen 62. Diese werden hierdurch nach innen gezogen, so daß der vertikale Teil 66 die in Fig. 2 strichpunktiert gezeigte Stiefelplatte ergreift, die starr an der Sohle des Skistiefels befestigt ist. Wenn der Federschaft 88 sich in der gezeigten horizontalen Lage befindet, liegt der durch eine Feder vorgespannte Anker 114 des Elektromagneten 110 in der zugehörigen Öffnung im Kopf 90. Hierdurch wird die Bindung an der Skistiefelplatte blockiert. Der Skistiefel ist damit für den normalen Skilauf starr am Ski befestigt.

Beim normalen Skilauf beanspruchen die Kräfte zwischen dem Ski und dem Stiefel die Wandler 124, 126 und 164. Deren Ausgangsspannungen werden über die Spannungs- oder Stromverstärker 2 und den Summierverstärker 3 den Verzögerungsschaltungen 4 und 5 zugeführt. Solange die erzeugten Ausgangsspannungen die durch die Einstellung des variablen Schwellwertdetektors 7 vorgegebenen Werte nicht überschreiten, löst die Bindung nicht aus.

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In einem Zustand jedoch, in dem auf die Druckmeßwandler 124 und 126 oder den Drehmomentmeßwandler 164 eine abnormale Kraft ausgeübt wird, sei es hinsichtlich Größe oder dem Produkt aus Kraft und Zeit, so leitet das ODER-Gatter 6 die Signale zum Eingang des Schwellwertdetektors 7 durch, durch dessen Ausgangssignal der elektronische Schalter 8 geschlossen und der elektronische Auslöser betätigt wird, der in dem vorliegenden Beispiel aus dem Elektromagneten 110 besteht. Bei Betätigung des Elektromagneten 110 bewegt sich der Anker 114 nach rechts und löst den Pederschaft 88. Durch de Kraft der Feder 92 wird der Nockenfolger 98 gegen die Nockenfläche 108 gedrückt. Die Krümmung der Nockenfläche ist so gewählt, daß die Federkraft den Nockenfolger 98 längs der Nockenfläche 108 nach oben drückt. Hierdurch wird das Gleitstück 76 nach links (Fig. 1, 2) getrieben, so daß die Nockenflächen 80 und 82 die Nockenfolgerabschnitte oder Nuten 70 nach außen drücken. Hierdurch löst die Bindung aus und gibt den Stiefel vom Ski frei, so daß eine Verletzung des starr am Ski befestigten Beins des. Skiläufers verhindert wird. Wegen der hohen Kraft der Feder 92, die noch durch das vom Stiefel und Bein des Skiläufers ausgeübte Drehmoment unterstützt wird, erfolgt die Auslösung extrem schnell. Der Skistiefel wird daher nach einer minimalen Zeit gelöst, nachdem die gefährliche Kraft durch einen der Wandler erfaßt wurde.

Die übliche Spademan-Bindung hat eine scharfe Änderung der der Nockenfläche 108 entsprechenden Nockenfläche, die, wie gezeigt, gleichmäßig gekrümmt ist. Bei der früheren Spademan-Bindung müssen daher die Backen 62 durch eine Verschiebung der Spitze um etwa 25 mm nach außen bewegt werden, um das Gleitstück 76 zu verschieben und den Nockenfolger 98 nach oben bis zu einer Stelle zu bewegen, an der durch die Federwirkung oder durch den Nockenfolger dieser über den Rest des Weges der Nockenfläche folgt und die nach außen gerichtete Verschiebung der Backen vollendet. Bei der hier beschriebenen abgewandelten Spademan-Bindung wird jedoch eine vollständig gekrümmte Nockenfläche 108 verwendet, so daß der Nockenfolger 98 ausgelöst wird, sobald der Elektromagnet 110 den Anker 114 verschiebt. Da der

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Elektromagnet durch ein augenblickliches Signal von der Kraftmeßschaltung betätigt wird, wird der Skistiefel unmittelbar freigegeben, nachdem eine gefährliche Kraft durch die Kraftmeßschaltung gemessen wurde, ohne daß eine größere Verschiebung der Backen 62 notwendig ist.

Der Elektromagnet kann als Auslösemechanismus für die Skibindung unpraktisch sein, weil Feuchtigkeit, Schnee, Staub und dergleichen leicht einfrieren können, so daß ein extrem starker und damit großer Elektromagnet notwendig ist, um die gefrorenen Fremdkörper zu überwinden. Es kann daher wünschenswert sein, den Elektromagneten durch einen anderen Auslösemechanismus zu ersetzen. Innerhalb des Rahmens der Erfindung können beliebige, schnell ansprechende, elektrisch betätigte Auslösemechanismen verwendet werden, die vorzugsweise leicht, kompakt und zuverlässig sind und durch die Bedingungen beim Skilaufen nicht beeinflußt werden.

Pig. 6 und 7 zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel der erfindungsgemßen Bindung mit einer herkömmlichen Vorder- und Fersen-Bolzenbindung zur Befestigung des Skistiefe.ls. Diese Figuren zeigen auch eine andere Art des Auslösemechanismus zum Öffnen der Skibindung. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Skistiefel mit einer Vorderplatte 202 und einer Fersenplatte 204 mit je einer Öffnung 206 bzw. 208 versehen. Die Vorderplatte 202 und die Fersenplatte 204 sind starr in bekannter Weise am nichtgezeigten Skistiefel befestigt. Am Ski 210 ist eine Ski-Befestigungsplatte 212 angebracht, die aus mehreren Abschnitten 216 besteht, die je durch kleine Zwischenräume 214 voneinander getrennt sind, damit sich der Ski während der Benutzung durchbiegen kann. Auf der Befestigungsplatte 212 sind z.B. durch Schweißen zwei oder mehrere Auflageplatten 218 befestigt, die nach oben ragen und als Auflager für eine Drehmomentplatte 220 dienen.Am vorderen und hinteren Ende der Befestigungsplatte sind Profilstücke 222 und 224 in Form eines umgekehrten T angeordnet, die mit ihrem horizontalen Schenkeln 226 an der Befestigungsplatte 212

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angeschweißt sind. Die vertikalen Schenkel der Profilstücke 222 und 224 sitzen in Schlitzen 232 und 234 der Drehmomentplatte 220. Wie aus Fig. 7 am besten ersichtlich, besteht ein Abstand zwischen den Schenklen 228 und 230 und der Drehmomentplatte 220, so daß sich diese nach unten biegen kann. Das Profilstück 224 ist ebenso geformt wie das Profilstück 222 und sitzt in der gleichen Weise wie in Fig. 7 gezeigt in dem Schlitz in der Drehmomentplatte 220.

Die Auflageteile 218 sind an ihrer Oberfläche je mit einem Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten beschichtet, beispielsweise mit Polytetrafluoräthylen, jimdie Reibung zwischen den Auflageplatten und den unteren, angrenzenden Oberflächen der Drehmomentplatte 220 zu verringern. Zwischen den Auflageteilen und den Profilstücken befindet sich Füllmaterial 240 zur Befestigung der Drehmomentplatten 220 an der Befestigungsplatte 212 durch Befestigung an beiden Platten, beispielsweise mittels eines geeigneten Klebers, wobei zwischen der Drehmomentplatte und der Ski-Befest igungaplatte 212 eine ausreichende Flexibilität besteht, damit das Drehmoment auf die Profilstücke 222 und 224 übertragen werden kann. Das Füllmaterial wirkt bei Verbiegung der Dremomentplatte 220 und der Befestigungsplatte 212 ähnlich wie eine Torsionsfeder und kann ohne die Auflageplatten 218 Verwendetwerden, wenn das Federvermögen ausreicht, um das Gewicht des Skiläufers unter allen Bedingungen zu tragen. Das Füllmaterial ist vorzugsweise ein Elastomer, beispielsweise ein etwas federnder, halbstarrer Polyurethanschaum, der wasserdicht und federnd ist und gut klebt. Bei Verwendung des Füllmaterials fehlt jede Reibung und es ist eine vollständige Kontrolle der Gleitflächen möglich, da keine Fremdkörper zwischen die Paßflächen gelangen können. An dem nach oben stehenden Schenkel 228 des Profilstücks 222 ist ein geeigneter Dehnungs- oder Spannungsmesser 236 befestigt.

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An der Drehmomentplatte 220 ist, "beispielsweise durch Schweißen, eine L-förmige vordere Bindungsplatte 242 befestigt. Am nach oben ragenden Schenkel der vorderen Bindungsplatte 242 ist der vordere Bolzen 244 angebracht, der mit der Vorderplatte 202 in Eingriff steht, indem er durch die Öffnung 206 hindurchragt. Der Bindungsbolzen 244 ist beispielsweise mittels Bellville-Pedern 246 und einer Mutter befestigt, und zwar so, daß die Stoßbelastung bei vorderem Stoß vermindert wird und eine Längenänderung zwischen Ferse und Spitze möglich ist, wenn sich der Ski biegt. Der Bolzen 244 kann aus einem solchen Material hergestellt und mit solchen Eigenschaften ausgestattet sein, ,daß er bei einem Ausfall der elektrischen Schaltung und ungewöhnlich hohem, am Stiefel wirkendem Drehmoment abschert, was einen zusätzlichen Sicherheitsfaktor darstellt. Am vertikalen Schenkel der vorderen Bindungsplatte 242 ist unterhalb des Bolzens 238 ein Dehnungs- oder Spannungsmesser 237 zur Überwachung der vorderen Kräfte befestigt.

Vorn und hinten sind am Ski Z-förmige Klammern 250 bzw. 252 befestigt, die das vordere bzw. hintere Ende der Drehmomentplatte 220 übergreifen und eine Lösung derselben vom Füllmaterial 240 verhindern.

Am hinteren Teil der Drehmomentplatte 220 ist beispielsweise durch Schweißen die Fersenbindung 256 befestigt, die eine nach oben ragende, U-förmige Platte 258 mit horizontalen Öffnungen 260 in ihren vertikalen Schenkeln 262 enthält, durch die ein horizontal verlaufender Fersenbolzen 264 mit kreisförmigem Querschnitt geführt ist. Der Bolzen 264 ist mittels einer Druckfeder 268 vorgespannt, die an einer Scheibe 270 anliegt. Diese ist mittels einer einstellbaren Mutter am Bolzen 264 befestigt. Die Druckfeder liegt mit ihrem anderen Ende am linken (Fig. 6) Schenkel 262 der Fersen-Befestigungsplatte an. Die Druckfeder 268 spannt den Fersenbolzen 264 in einer Richtung (gemäß Fig. 6 nach rechts), in der er aus der Fersenplatte gelöst wird.

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-.34—

Gemäß Fig. 6 ist auf dem Ski 210 hinter der Drehmomentplatte 220 eine insgesamt mit 274 bezeichnete Auslöseeinrichtung mit einer Basis 276 angebracht, die in geeigneter Weise am Ski befestigt ist. Sie enthält zwei nach oben wegstehende Stützen 278, zwischen denen auf einem Achsstift 280 ein Nockai 296 gelagert ist, der am Fersenbolzen 264 anliegt. Der Nocken ist beispielsweise durch Schweißen an einem Handgriff 284 befestigt. Unterhalb des Handgriffs ist an der Basis 276 eine nach oben ragende Führung 286 mit. einer Öffnung 288 befestigt, durch die ein Federschaft 290 ragt. Auf den Federschaft 290 ist in der Nähe seines linken Endes eine einstellbare Mutter 292 geschraubt, an der eine Druckfeder 294 anliegt. Deren Kraft ist durch Einstellung der Mutter 292 am Federschaft 290 einstellbar. Das linke Ende des Federschafts 290 ist mittels eines Achsstiftes 298 am Nocken 296 angelenkt.

Am hinteren Ende der Auslöseeinrichtung 274 ist an der Basisplatte 276 ein Träger 300 befestigt, an dem eine Klinke 302 angebracht ist. Die Klinke 302 ist um einen am Träger 300 angebrachten Achsstift 304 schwenkbar und mittels einer Zugfeder 306 vorgespannt, deren eines Ende an der Klinke 302 und deren anderes Ende am Träger 300 befestigt ist. Die Klinke 302 enthält eine Nase 310,die mit einem Vorsprung 312 am rechten Ende des Handgriffs 284 in Eingriff steht.

Am unteren Ende der Klinke 302 ist ein hufeisenförmiger Permanentmagnet 314 angeschweißt. An einer Stütze 316, die starr an der Basis 276 befestigt ist, ist ein hufeisenförmiger Elektromagnet 318 befestigt, dessen positiver Pol dem negativen und dessen negativer Pol dem positiven Pol des Magneten 314 gegenübersteht. Der Elektromagnet 318 ist starr an der Stütze 316 befestigt.

Auf dem Kern des Elektromagneten 318 sitzt eine Spule 322, die an den elektronischen Schalter 8 (Fig. 13) angeschlossen ist. Im normalen verriegelten Zustand (Fig. 6) hält der Permanentmagnet 314 im entregten Zustand der Spule 322 den Handgriff 284 verriegelt.

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- 2Sr-

Wird die Spule 322 eingeschaltet und der Elektromagnet 318 erregt, so liegt der negative Pol - des Elektromagneten 318 gegenüber dem negativen Pol dea Permanentmagneten 3"ί4. Ebenso liegen die positiven Pole der beiden Magnete einander gegenüber. Durch die Abstoßung zwischen den miteinander fluchtenden Polen gleicher Polarität wird der Magnet 314 im G-egenuhrzeigersinn verdreht, ,so daß sich die Hinke 302 gegen die Kraft der Spannfeder 306 dreht, die normalerweise die Klinke im Uhrzeigersinn vorspannt. Hierdurch wird der Handgriff 284 gelöst.

In einer auf der Basisplatte 276 befestigten Kammer 326 befinden sich die Energiesellen 328 zur Speisung'der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung, deren in Kikrominiatur-Schaltelementen ausgeführte, nichtgezeigte. elektrische Bauteile ebenfalls in der Kammer 326 untergebracht sind. Nichtgezeigte Leitungen vom Dehnungsoder Spannungsmesser 236 verlaufen geschützt am Ski zur Kammer 326.

Bei offener Bindung steht der Handgriff 284, unter der Vorspannung der Druckfeder 294, vertikal, wobei das den Fersenbolzen beaufschlagende Ende des Nockens 296 nach unten gerichtet ist. In dieser Stellung wird der Fersenbolzen 264 durch die Feder 268 nach rechts (Fig. 6) gedruckt, so daß der Bolzen außerhalb der Öffnung 208 in der Fersenplatte 204 liegt. In diesem Zustand kann der Skiläufer seinen Stiefel auf den Ski setzen und vorwärtsbewegen, so daß der vordere Bolzen 238 in die Öffnung 206 in der Vorderplatte 202 greift. Der Skistiefel wird soweit wie möglich nach vorn bewegt. Darauf wird aer Sperr-Handgriff 284 nach unten in die in Fig. 6 gezeigte horizontale Stellung gedruckt, so daß der Vorsprung 3^2 am rechten Ende des Handgriffs 284 in Eingriff mit der Hase 310 der unter Federvorspannung stehenden Klinke 302 tritt. In dieser Stellung ist die Spannfeder 306 gespannt. Die Pole des Magneten 314 sind an die nichterregten Pole des entregten Elektromagneten 316 ang3zogen, der aus ferroMagnetischem Material besteht. Die Klinke 302 wird daher in der verriegelten Stellung gehalten. Während der Handgriff 284 aus

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der vertikalen Stellung nach unten bewegt wird, dreht sich der Nocken 296 im Uhrzeigersinn um den Achsstift 280, so daß seine am Fersenbolzen 264 anliegende Oberfläche gegen das rechte Ende des Fersenbolzens 264 drückt und ihn gemäß Fig. 6 nach links drückt, so daß dieser in die Öffnung 208 in der Fersenplatte 204, wie in Fig. 6 gezeigt, eingreift und den Skistiefel sicher am Ski verriegelt.

Wenn sich der Handgriff 284 in der in Fig. 6 gezeigten Stellung befindet, ist er durch die Klinke 302 verriegelt. Er" verbleibt in dieser Stellung, bis der Elektromagnet 318 durch ein Signal vom elektronischen Schalter 8 erregt wird, wenn durch einen oder zwei Spannungsmesser 236 und 237 ein gefährlicher Zustand festgestellt wird. Der Spannungsmesser 237 erfaßt die durch einen nach vorn gerichteten Schub des Skistiefels erzeugten Kräfte. Der vertikale Schenkel der vorderen Bindungsplatte 242, dessen unterer Schenkel starr an der Drehmomentplatte 220 befestigt ist, wird durch nach vorn gerichtete Kräfte gespannt, die vom daran befestigten Spannungsmesser 237 erfaßt werden. Bei Verdrehung des Skistiefels wirkt dieses Drehmoment auf die Torsionsplatte 220, wodurch der vertikale Schenkel 228 leicht nach links oder rechts gebogen wird. Hierdurch werden der Schenkel und der daran befestigte Spannungsmesser gespannt und es wird ein dem wirkenden Drehmoment entsprechendes Signal erzeugt.

Übersteigt das von einem Wandler (wie in Fig. 6 als Spannungsmesser gezeigt) die zuvor am variablen Schwellendetektor 7, an der Verzögerungsschaltung 4 oder an der Verzögerungsschaltung 5 eingestellte Schwelle, so schließt der elektronische Schalter 8 und die Spule 322 des Elektromagneten 318 wird erregt. Hierdurch wird die Klinke 302 im Gegenuhrzeigersinn verdreht, wobei die Vorspannung der Feder 306 überwunden und der Vorsprung 312 des Handgriffs 284 gelöst wird. Dieses Signal, das in der oben beschriebenen Weise verarbeitet wird, triggert den Auslösemechanismus, wenn sämtliche vorherbestimmten Zeitintervalle und Einstellgrößen der Auslöseschaltung erfüllt sind. Durch die Feder 294 wird der Nocken 296 mit dem

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daran starr befestigten, gelösten Handgriff 284 im Uhrzeigersinn gedreht. Hierbei dreht sich de-r Nocken, der den Persenbolzen 294 in der verriegelten Stellung gehalten hat um 90 und gibt den Fersenbolzen frei. Der Handgriff 284 gelangt in eine etwa verti-r kale Stellung, so daß sich die Feder 268, die an der starr am Fersenbolzen 264 befestigten Mutter 272 anliegt, entspannt und den Fersenbolzen in Fig. 6 nach rechts treibt. Hierdurch wird der Eingriff zwischen dem Fersenbolzen 264 und der Fersenplatte gelöst, so daß der Ski frei vom Skistiefel fallen kann, da der vordere Bolzen durch nichts mehr in der Öffnung in der vorderen Platte 202 gehalten wird.

Die nach vorn gerichteten Kräfte werden durch den Spannungsmesser 237 überwacht, beispielsweise wenn der Ski oder Stiefel gegen eine tiefe Einsenkung im Schnee, gegen einen Baum, Steine oder eine Schneewehe stößt, so daß der vertikale Schenkel der Platte 242 verbogen und der Spannungsmesser 237 verspannt wird.

Fig. 8 bis 11 zeigen einen mit einer Kabelzugbindung versehenen Ski 350, wobei die Vorderplatte 352 mit einem vorderen Bolzen 354 in Eingriff steht. Der Absatz des Stiefels wird von einem bekannten Kabelzugmechanismus 358 gehalten. Das Kabel 362 wird durch eine Kabel-Spannfeder 364 gespannt. Seine Länge ist in bekannter Art mittels einer Längen-Einstellmutter 366 einstellbar. Das Kabel ist in der Art einer Schraubenfeder flexibel aber nicht dehnbar. Es ist auf den beiden Seiten des Ski unter Kabelführungen 268 geführt. Sein hinteres Ende 370, verläuft, wenn es mit dem Stiefel in Eingriff steht, . unter einem Winkel vom Ski nach oben und ist über dem Eingriffsabschnitt 372 mit einem Kunststoffschlauch versehen (Fig. 8, 9). Der Kabelverbinder ist an. einem Joch 388 befestigt, das mittels Achsstiften 390 an den Seiten 392 eines Handgriffs 386 angelenkt ist. Der Handgriff 386 ist mittels Achsstiften 394 an den vertikalen Seiten der Basisplatte 396 befestigt, die ihrerseits am Ski 350 befestigt ist.

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Die L-förinige Bolzen-Lagerplatte 376 ist beispielsweise durch Schweißen an der Basisplatte 378 des Ski befestigt. Die Platte 378 ist mit dem Ski verschraubt. Der vordere Bolzen 354 ist herkömmlicher Art. Er steht mit der Vorderplatte 352 über eine darin vorgesehene konische Öffnung in Eingriff. An der Seite des Vorderbolzens 354 ist mittels eines Klebstoffes ein als Y/andler aufgebauter Spannungsmesser 380 befestigt, der zur Messung des an der Spitze des Stiefels auf den Bolzen 354 wirkenden Drehmoments dient. An der unteren Fläche der Lagerplatte 376 ist ein Spannungsmesser 382 befestigt, der über die Basisplatte 378 hinausragt. Der Spannungsmesser 382 dient zur Messung der nach unten gerichteten Kräfte.

Das Kabel 362 wird aus der Stellung, in der der Stiefel in die Bindung eingesetzt oder aus dieser entfernt werden kann in die Stellung, in der der Eingriffsabschnitt 372 fest am Absatz des,Stiefels anliegt, gebracht, indem es durch eine im Gegenuhrzeigersinn gerichtete Kraft auf den Handgriff 386 aus der in Fig. 9 strichpunktiert gezeigten Stellung nach unten gedruckt wird.

Der Sperrmechanismus funktioniert folgendermaßen. Der Handgriff befindet sich zunächst in der in Fig. 9 strichpunktiert gezeigten Stellung, in der^das Kabel 362 gelöst ist und der Stiefel in das den Absatz ergreifende hintere Ende 370 des Kabels 362 eingesetzt werden kann, wobei die Vorderplatte 352 mit dem vorderen Bolzen 354 in Eingriff kommt, wobei die Bewegung durch einen Anschlag 355 begrenzt ist. Der Handgriff 386 wird dann im Gegenuhrzeigersinn gedreht, wobei sich das Kabel 362 nach links verschiebt. Damit legt sich das Ende 370 des Kabels dicht an d en Absatz des Skistiefels an, so daß dieser starr am Ski 350 befestigt wird.

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Der Handgriff 386 ist dann durch den Verriegelungsmechanisuius eines Klinkenhebels 398, der einen hakenförmigen Teil 400 des Handgriffs 386 ergreift, verriegelt. Der Klinkenhebel 398 ist an den vertikalen Seiten der Basisplatte 396 gelagert und wird mittels einer Torsionsfeder 402 gegen Schwingungen und ähnliche Einflüsse in der verriegelten Stellung gehalten. Die Torsionsfe'der 402 ist an einer der Stützen befestigt, an denen der Klinkenhebel selbst befestigt ist.

Innerhalb des vom Handgriff 386 und der Basisplatte 396 umschlossenen Raumes befindet sich ein Betätigungsmechanismus. Dieser enthält ein herausnehmbares Magazin 404, das durch eine Öffnung in einer der Wände 392 des Handgriffs und d er Basisplatte 396 einsetabar ist. In das Magazin 404 können mehrere Patronen 416 eingesetzt sein, die durch eine innerhalb des Magazins angeordnete Druckfeder 406 in die Abgabestellung gedruckt werden. Der dem unteren: Ende 408 des Klinkenhebels 398 gegenüberliegende Abschnitt des Magazins 404 ist mit einer mit dem unteren Ende fluchtenden Öffnung 410 versehen, so daß durch den von einer explodierenden Patrone an der Öffnung 410 erzeugten Schlag die angrenzende Endfläche des unteren Endes 408 des Klinkenhebels 398 augenblicklich beaufschlagt und der Klinkenhebel 398 gegen die Kraft der Torsionsfeder 402 im Uhrzeigersinn verdreht wird. Durch diese Drehung des Klinkenhebels 398 wird der hakenförmige Teil 400 freigegeben, so daß der Handgriff 386 unter der Zugspannung des Kabels 362 gelöst wird (da seine Wirkungsrichtung ein um den Achs stift 394 im Uhrzeigersinn gerichtetes Drehmoment erzeugt). Hierdurch wird die Spannung des Kabels und damit das den Absatz haltende Ende 370 des Kabels gelöst. Nachdem der Absatz freigegeben ist, kann sich der Skistiefel vom Ski lösen, da die Vorderplatte 352 nicht mehr gegen den Yorderbolzen 354 gedruckt wird.

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Die dem unteren Ende 408 des Klinkenhebels 398 gegenüberliegende Patrone wird mittels eines Stromimpulses durch zwei nichtgezeigte Kontakte im Magazin 404 gezündet. Die Kontakte werden von einer in der an der Basisplatte 396 angebrachten Kammer 412 vorgesehenen Energiequelle mit Strom versorgt, wenn von der elektronischen Schaltung ein Kommando abgegeben wird, wenn auf einen der Wandler eine zu hohe Kraft oder ein zu hohes Drehmoment ausgeübt wurde.

Die Patronen 416 sind Spezialpatronen, die kontrolliert so explodieren, daß der Klinkenhebel 398 verschoben wird,· ohne daß unnötig hohe Explosionskräfte oder eine Gefahr entsteht.

Mit Hilfe des Spannungsmessers 380 werden die nach vorn gerichteten Kräfte des Stiefels sowie Torsionskräfte erfaßt, die den Bolzen 354 leicht verbiegen und so den Spannungsmesser 380 proportional zum einwirkenden Drehmoment verspannen. Der Spannungsmesser 382 erfaßt nach unten gerichtete Kräfte des Skistiefels gegen die Bolzen-Lagerplatte 376 und erzeugt ein entsprechendes Signal. Diese Signale werden durch nichtgezeigte Leitungen von den Spannungsmessern zur elektronischen Schaltung in der Kammer 412.geleitet, wenn die erfaßte Kraft von ausreichender Größe und/oder Dauer ist.

Die verbrauchten Patronen werden durch einen Auswerfmechanismus ausgeworfen. Der Auswerfmechnismus 420 enthält einen Auswerfschieber 422, dessen eines Ende an einer Hebelplatte 424 angelenkt ist und dessen anderes Ende durch eine Öffnung 426 in das Magazin 404 ragt. Die Hebelplatte 424 ist an der Basis 396 mittels eines Achsstiftes 428 angelenkt. An der Hebelplatte 424 ist starr ein Drücker 430 befestigt. Der Drücker 430 ragt durch eine Öffnung an der Basis der Seitenwand 392. Diese Öffnung verläuft durch den Boden der Seitenwand hindurch, so daß sie angehoben und vom Drücker 430 getrennt werden kann.

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Bine Patrone kann ausgeworfen werden, wenn der Händgriff 386 in der unverriegelten Stellung ist", indem der Drücker 430 nach innen gedrückt, die Hebelplatte 424 gedreht und der Schieber 422 gemäß Pig. 11 nach links verschoben wird. Hierdurch wird die verbrauchte Patrone nach links durch die Öffnung 410 im Magazin 404 ausgeschoben, wobei der Klinkenhebel 398 im Uhrzeigersinn verschoben wird, so daß die Patrone freigegeben wird. Sind der Drücker 430 und der Schieber 422 zurückgezogen, so verschiebt die Feder 406 die Patronen. Somit nimmt eine neue Patrone die zuvor von der verbrauchten Patrone eingenommene Stellung ein.

Ilachdem sämtliche im Magazin 404 befindlichen Patronen 416 verbraucht sind, kann das Magazin entnommen, wieder gefüllt und wieder eingesetzt werden, oder es wird ein neues gefülltes Magazin eingesetzt.

Am Ski 350 ist ein Steuerkasten 418 mit einem abnehmbaren Deckel befestigt,so daß Stellschrauben und -skalen 419 zugänglich sind. Die Stellschrauben sind mit den elektronischen Steuereinrichtungen verbunden und können auf vorherbestimmte, variable Kräfte und Zeiten eingestellt werden, die die Bedingungen zur Auslösung der Skibindung bilden. Die Stellschrauben können mittels eines Schraubenziehers oder anderer geeigneter bekannter Einrichtungen, beispielsweise auch eines Schraubenschlüssels, vorzugsweise im Skigeschäft eingestellt und verriegelt werden. Die zugehörigen Skalen können mit Nummern oder mit Bezeichnungen wie Anfänger, Fortgeschrittener oder Geübter versehen werden. Im Steuerkasten 418 befindet sich ein Hauptschalter. Während des Skilaufens sollte der Deckel des Steuerkastens aufliegen, um eine unbeabsichtigte Verdrehung der Stellschrauben zu vermeiden.

Bei dem in Fig. 12 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Ski ebenso wie bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 8 und 9 mit dem Stiefel verspannt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Handgriff 386

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mittels eines Permanentmagneten 440 in der geschlossenen Stellung gehalten, der an einem Elektromagneten 442 aus ferromegnetischem Material anliegt.

Der Yerriegelungsmechnismus der Fig. 12 ist von der gleichen Art wie der in Fig. 6 gezeigte. Der Permanentmagnet 440 ist am Handgriff 386 und der H-förinige Elektromagnet 442 an der Basisplatte 396 befestigt. Auf dem Kern 446 des Elektromagneten befindet sich eine Spule 444. Die Spule is Van die elektronische Schaltung in der Kammer 412 angeschlossen, so daß durch sie der Kern 446 erregt wird, wenn der elektronische Schalter 8 der Fig. 13 geschlossen wird. Im nichterregten Zustand werden die Pole des Permanentmagneten 440 an das ferromagnetische Material des Elektromagneten 442 angezogen, so daß der Handgriff 386 verriegelt ist, nachdem er in die in Fig. 12 gezeigte Stellung niedergedrückt wurde. Wird die Spule 444 erregt, wenn die elektronische Schaltung eine Gefahrensituation feststellt, so werden die Pole des Elektromagneten 442 derart erregt, daß die beiden Magnete 440 und 442 einander abstoßen. Hierdurch wird der Handgriff 386 gelöst und durch die Spannung des Bindungskabels in die gelöste Stellung gezogen, wie es anhand der Fig. 8 und 9 beschrieben wurde.

Fig. 14 bis 19 zeigen verschiedene unterschiedliche Arten von elektronischen Schaltungen und Fühleinrichtungen, die für die erfindungsgemäße Schaltung zur Erfassung einer linearen Kraft oder eines linearen Drehmoments verwendet werden können, die auf den Skistiefel wirken. Durch die elektronischen Schaltungen und Fuhleinrichtungen wird ein Signal zur Einleitung der Funktion einer Betätigungseinrichtung zur Lösung der Skibindung erzeugt, wenn gewisse vorherbestimmte Bedingungen hinsichtlich Kraft und Zeit erfüllt sind. Die Schaltungen entsprechen sämtlich dem Blockschaltbild der Fig. 13. Innerhalb des Rahmens der Erfindung können jedoch zahlreiche andere Arten von Fuhleinrichtungen und Schaltungsanordnungen angewendet werden.

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Fig. 14 zeigt eine KraftmeSschaltung mit zwei Spannungsmessern, nämlich einem Spannungsmesser 510 zur Messung von Druckkräften und einem Spannungsmesser 504 zur Messung von Drehmomenten.Beide Spannungsmesser sind als Wandler ausgebildet. Die Spannungsmesser sind je in einen Zweig einer normalerweise abgeglichenen Brücke 500 bzw. 502 geschaltet. Die Brücken 500 und '502 enthalten je drei feste Widerstände 506 bzw_t 512. Die Widerstandswerte der Widerstände 506 und des Spannungsmessers 504 im ungespannten Zustand sind einander gleich., so daß die Brücke 500 normalerweise abgeglichen ist. Die Werte der Widerstände 512 und des Spannungsmessers 510 sind in dessen ungespannten Zustand einander gleich, so daß die Brücke 502 ebenfalls normalerweise abgeglichen ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 14 sind die Wandler vom Folien- oder Halbleitertyp (Dehnungsmeßstreifen). Wie im «folgenden noch beschriebenjwird, können innerhalb des Rahmens der Erfindung alerdings auch andere Wandlermechanismen und/oder Schaltungen verwendet werden, die eine äquivalente Funktion haben.

Die Brücke 500 dient zur Messung des Drehmoments, die Brücke 502 zur Messung der Druckkraft. Werden die Spannungsmesser einer Druck- oder Zugkraft unterworfen, so ändert sich ihr Widerstand proportional zur wirkenden Spannung. Der Widerstand nimmt mit steigendem Druck ab und mit steigender Spannung am Spannungsmesser zu. Wenn also der Spannungsmesser 504 oder 510 entsprechend beansprucht wird, nimmt sein Widerstand entsprechend ab oder zu, so daß die zuvor abgeglichene Brücke unabgeglichen oder unsymmetrisch wird. Hierdurch wird eine Ausgangsspannung erzeugt, die dem vom Spannungsmesser erfaßten Zug oder Druck entspricht. In der Drehmomentbrücke 500 kann das dem Drehmoment entsprechende Ausgangssignal je nach der Richtung des wirkenden Drehmoments positiv oder negativ sein. In der Brückenschaltung 502 hat das der Kraft entsprechende Ausgangssignal nur eine Polarität, da nur nach vorn gerichtete Druckkräfte auftreten.

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Die Brücken 500 und 502 sind je an einen Differenzverstärker 516 bzw. 518 angeschlossen, die zur Verstärkung der verhältnismäßig schwachen Signale von den Brückenschaltungen dienen. Die Differenzverstärker verstärken das dem Ungleichgewicht infolge von Änderungen der Spannungsmesser in jeder Brücke erzeugte Ausgangssignal, wenn auf die entsprechenden Spannungsmesser Spannungen einwirken.

An die Differenzverstärker 516 und 518 ist je ein Integrationsverstärker 524 bzw. 528 angeschlossen, die eine langzeitige Rückkopplungssteuerung ermöglichen, so daß die dem Drehmoment bzw. der Kraft entsprechenden Spannungen auf Null gehaltenwerden, obwohl eine oder beide Brücken 500 und *502 infolge Temperaturänderungen oder Drifterscheinungen in den Schaltungsbestandteilen sich in schwach unabgeglichenem Zustand befinden können. Da die Integrationszeitkonstanten der Verstärker 524 und 528 sehr hoch (in der Größenordnung von einigen Minuten) sind, sprechen diese Verstärker auf augenblickliche Kräfte, die von den Spannungsmessern 504 und 510 erfaßt werden, nicht an, auf die das Bindungs-Auslösesystem ansprechen soll. Die Integrationszeitkonstanten sind proportional den Vierten eines Kondensators 544 und eines Widerstandes 536 sowie eines Kondensators 546 und eines Widerstandes 540 am Verstärker 524 bzw. 528. Die Widerstände 526 und 530 bestimmen die Rückkopplungsverstärkung der Integratorsignale. Bei richtiger Wahl ergibt sich ein optimales Ansprechverhalten des geschlossenen Kreises. Die Widerstände 532 und 534 bestimmen die Verstärkung der Brückenverstärker entsprechend der Beziehung V„ = 4—ρΐ? y Wy *V

worin R^₁ die Rückkopplungswiderstände 532 und 534, R die Brückenwiderstände 506 und 512, Delta R die Änderung des Spannungsmesserwiderstandes und V die Spannung an der Brücke ist.

Da das Ausgangssignal des Verstärkers 516 je nach der Richtung des auf den Spannungsmesser 504 wirkenden Drehmoments positiv oder negativ sein kann, ist ein Verstärker 560 vorgesehen, der gewährlei-

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stet, daß das einem Summenverstärker 570 zuzuführende Ausgangssignal stets positiv ist. Dies geschieht folgendermaßen. Die positiven Signale werden durch eine Diode 550 blockiert, so daß nur die negativen Signale dem invertierenden Eingang des Verstärkers 560 als solche zugeführt werden. Das negative Eingangssignal erscheint am Ausgang des Verstärkers 560 als positives Gighai. Andererseits sperrt eine Diode 554 negative Signale und läßt positive Signale zum direkten Eingang des Verstärkers 560 als solche durch. Die positiven Eingangssignale erscheinen am Ausgang des Verstärkers 560 als positive Signale. Die Verstärkung des Verstärkers 560 wird durch den Rückkopplungswiderstand 558 und die beiden Eingangswiderstände 552 und 556 bestimmt. Mit Hilfe des Summierverstärkers 570 werden die Drehmoment- und Kraftsignale im Falle eines Sturzes, bei dem das Drehmoment und die Kraft erzeugt werden, summiert. In manchen Situationen dieser Art reichen die Kraft und das Drehmoment jeweils allein nicht aus, um die Auslösung einzuleiten. Beide zusammen können jedo.ch die Knochen so stark beanspruchen, daß ein Bruch eintritt.Der Verstärker 570 schützt den Skiläufer hiergegen auf folgende Weise. Das Ausgangssignal des Verstärkers 570 stellt den Signalpegel dar, aufgrund dessen über die Auslösung oder Nichtauslösung entschieden wird. Ein Rückkopplungswiderstand 574 und ein variabler Widerstand 564 bestimmen die Verstärkung des Drehmomentsignals durch den Verstärker 570. Wenn daher der Widerstand 564 richtig eingestellt ist, ist, wenn das Drehmoment den vorherbestimmten kritischen Wert erreicht, die entsprechende Spannung am Ausgang des Verstärkers 570 gerade hoch genug, um die Schwellen-(Vergleichs-)Funktion des nachgeschalteten Verstärkers 590 auszulösen. Durch den Rückkopplungswiderstand 574 und einen variablen Widerstand 566 wird die Verstärkung des Kraftsignals durch den Verstärker 570 bestimmt. Erreicht daher bei richtiger Einstellung des variablen Widerstandes 565 die Kraft den vorherbestimmten kritischen Wert, so ist die entsprechende Spannung am Ausgang des Verstärkers 570 ebenso gerade hoch genug um die Schwellendetektor-(Komparator-)Funktion des Verstärkers 590 auszulösen. Sind Drehmoment und Kraft vorhanden, so werden beide ebenso ver-

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stärkt, als wenn nur eine dieser Größen vorhanden wäre. Beide Signale werden jedoch miteinander addiert. Ist das am Ausgang des Verstärkers 570 auftretende Summensignal hoch genug, um die Schwellendetektorfunktion des Verstärkers 590 auszulösen, so erfolgt eine Auslösung.

Das Ausgangssignal des Summierverstärkers 570 kann den Schwellendetektor-Funktionseingang des Verstärkers 590 auf zwei Wegen erreichen. Über "beide Wege wird das Signal zeitlich verzögert, jedoch aus untersehedlichen Gründen. Das Ausgangssignal des Verstärkers 570 wird einmal über einen variablen Widerstand 586, einen Kondensator 588 und einen Eingangswiderstand 594 geführt, die zusammen eine einfache variable RC-Schaltung mit variabler Zeitkonstante bilden. Durch diese Verzögerung sollen unabsichtliche Auslösungen bei extrem hohen Stoßkräften sehr kurzer Dauer vermieden werden, wie sie beim Springen und bei anderen LaufSituationen auftreten können. Der zweite Weg zum'Schwellendetektor 590 geht über einen Verstärker 580, der wegen seines Eingangswiderstandes 582 und seines Rückkopplungskondensators 584 als linearer Integrator wirkt. Parallel zum Kondensator ist ein Ruheschalter 577 ,geschaltet. Der Integrator 580 ist damit normalerweise überbrückt und seine normale Ausgangsspannung ist gleich Null. In diesem Zustand beeinflußt er die Betätigung des Schwellendetektors 590 nicht. Übersteigt die Ausgangsspannung des Summierverstärkers 570 den Wert V ~ am positiven Eingang eines Schwellendetektorverstärkers 576, so wird andessen Ausgang dem Steueranschluß des Ruheschalters 577 eine Stufenfunktion (Impuls) zugeführt, sodaß dieser öffnet. Der Schalter 577 ist ein einfacher elektronischer Schalter, beispielsweise ein Feldeffekttransistor oder ein Komplementär-Metalloxid-Halbleiter- (CMOS)-Analogschalter oder ein Reedrelais mit sehr geringem Leistungsverbrauch. Wenn der Schalter 577 öffnet, wird der Integrator 580 eingeschaltet. Sein Ausgangssignal beginnt mit einer Geschwindigkeit zu. steigen, die durch das Produkt des variablen Widerstandes 582 und der Kapazität des Kondensators 584 nach der Gleichung V^ = (V_int)/(RC) bestimmt wird,

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worin V. t der oben diskutierten Sicherheitsfunktion Kraft χ Zeit entspricht. Übersteigt die ansteigende Spannung V-, die vorherbestimmte Einstellung des Verstärkers 590, der als Schwellendetektor wirkt, so wird die Auslösung in der beschriebenen Weise herbeigeführt. Wie die Gleichung zeigt, wird die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung Y_m durch den variablen Widerstand 582 eingestellt. Hierdurch wird die Kraft-Zeit-Funktion des Auslösesystems bestimmt. Sobald das Ausgangssignal &3s Verstärkers 570 den Wert von V „ unterschreitet, kehrt das Ausgangssignal des Verstärkers 576 in den niedrigen Zustand zurück, der Schalter 577 schließt und der Kondensator 584 wird entladen, gierdurch wird der Integrator 580 zur Vorbereitung auf die nächste kritische Situation rückgestellt und abgeschaltet.

Der Verstärker 590 ist ein als Schwellendetektor wirkender Komparator, der dem Auslösemechanismus ein starkes stufenförmiges Signal zuführt, wenn die Auslöseentscheidung schließlich getroffen ist. Die Spannung, bei der dies eintritt, ist etwas höher als die Bezugsspannung V ~ am positiven Eingang des Schwellendetektor-Verstärkers 590. Die Betätigungseinrichtung wird durch einen elektrischen Schalter, hier einen gesteuerten Siliziumgleichrichter 616 eingeschaltet, dessen Steueranschluß durch eine Zenerdiode 610 vor einer flaschen Triggerung infolge eines unerwünschten Störsignals vom Verstärker 590 geschützt ist. Der Steueranschluß ist über einen Widerstand 615 an Masse geführt. Ein Widerstand 614 begrenzt den Steuerstrom auf einen sicheren Wert bei Gegenwart eines Signals. Der gesteuerte Siliziumgleichrichter 616, der den Durchtritt eines hohen Stroms bei niedrigem Trigger-Impulsstrom gestattet, ermöglicht die Ausbildung des Verstärkers 590 als eine geringe Leistung verbrauchende integrierte Schaltung, so daß die begrenzte Stromverstärkung der als Schalter verwendeten Transistoren nicht berücksichtigt zu werden braucht. Der gesteuerte Siliziumgleichrichter 616 wirkt als elektrischer Schalter und führt der Auslöseeinrichtung-620 Strom zu, die im gezeigten Ausführungsbei-

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spiel als Elektromagnet oder als andere oben beschriebene Einrichtung ausgebildet sein kann, durch die das elektrische Signal in eine mechanische Bewegung zur Auslösung der Skibindung umgewandelt wird, beispielsweise wie anhand der Fig. 1 bis 5 beschrieben. Auch können, wie oben beschrieben, andere elektrisch betätigte Mechanismen, beispielsweise Explosionseinrichtungen (Fig. 10, 11) oder magnetische Klinken (Fig. 6, 12) anstelle des Elektromagneten verwendet werden, um eine beliebige Anzahl von Auslösemechanismen zu betätigen, beispielsweise die in den Fig. 1 , 6 und 9 gezeigten drei verschiedenen Arten.

Die in Fig. 14 gezeigte Meß- und Auslöseschaltung arbeitet folgendermaßen. (Die Betriebsweise wird anhand der Bindung der Fig. 1 bis 5 beschrieben. Die Schaltung kann jedoch auch zusammen mit den Auslösemechanismen der Fig. 6 bis 12 oder mit einem anderen geeigneten Mechanismus zur Auslösung einer Skibindung auf ein elektrisches Signal verwendet werden.) Mit Ausnahme der Spannungsmesser 504 und 510, die den Spannungsmessern 164 und 124 des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 bis 5 entsprechen und mit Ausnahme der Auslöseeinrichtung 620, die dem in den Fig. 1 und. 2 gezeigten Elektromagneten 110 entspricht, sowie der nichtgezeigten Spannungsquelle, können sämtliche restlichen elektronischen Bauteile als integrierte Schaltung auf einem einzigen Plättchen ausgeführt werden, die ein Volumen von etwa 8 cm einnimmt. Dieses kleine Volumen kann leicht in der Kammer 120 untergebracht werden, wobei der verbleibende Raum von der Energiequelle, beispielsweise Batterien, eingenommen/wird. Ein nichtgezeigter Hauptschalter für die Energiezufuhr kann weiter in oder auf der Kammer 1 20 oder in der Nähe des Hebelarms 88 angebracht werden, der durch den Hebelarm betätigt wird, wenn der Stiefel am Ski verspannt wird. In oder auf der Kammer 120 können weiter verschiedene variable Einstelleinrichtungen für Kraft, Drehmoment und Zeit angeordnet werden. Die verschiedenen elektrischen Bauteile sind mittels geschützter elektrischer Leitungen zu einer vollständigen Schaltung geschaltet. Die Leitungen

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können auf oder im Ski derart angebracht werden, daß sie vor Beschädigung geschützt sind.

Im Gefahrenfall wird normalerweise das Gewicht des Skiläufers nach vorn verlagert oder das Bein des Skiläufers nach links oder rechts verdreht. Wird das Gewicht nach vorn verlagert, so wird der Spannungsmesser 510 (entsprechend dem Spannungsmesser 124 in Fig. 2) zusammengepreßt, so daß er beansprucht wird und seinen Widerstand ändert. Hierdurch gelangt die Brücke 502 in einen unabgeglichenen Zustand und es entsteht ein Ausgangssignal, dessen Größe der einwirkenden Kraft entspricht. Dieses Ausgangssignal wird durch den Verstärker 518 verstärkt und dem Summationsverstärker 570 zugeführt, der die Signale von den Verstärkern 518 und 516 addiert. Die variablen Widerstände 564 und 566 dienen zur Einstellung des Verstärkers 570. Hierdurch kann das dem Komparationsverstärker 590 zugeführte Schwellensignal entsprechend dem Können des Skiläufers und/oder entsprechend den Laufbedingungen eingestellt werden.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 570 muß den Eingang des Komparators 590 erreichen, damit eine Auslösung erfolgen kann. Das Signal vom Verstärker 570 kann den Verstärker 590 über zwei Wege erreichen. Der erste Weg verläuft über den variablen Widerstand 586, den Kondensator 588 und den Eingangswiderstand 594. Dieser Weg bewirkt eine momentane Verzögerung zur Vermeidung einer unerwünschten Auslösung infolge hoher stoßweise auftretender Kräfte mit kurzer Dauer.

Der zweite Weg verläuft über den Verstärker 580, der einen Integrator darstellt. Hierdurch wird das Ausgangssignal des Summationsverstärkers 570 einer variablen Zeitverzögerang unterworfen und es entsteht ein Ausgangssignal, das proportional dem Produkt aus Kraft und Zeit ist, weil, in manchen Fällen, Kraft oder Drehmoment hoch sein können, allein jedoch nicht so hoch sind, daß der Auslösemechanismus ansprechen müßte. Wenn eine solche Kraft übermäßig lange ansteht, können die Knochen, Muskeln, Sehnen oder andere

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Gewebe überansprucht und verletzt werden.Der Verstärker 580 bewirkt eine auf dieser Bedingung basierende Auslösung. Der variable Widerstand 582 und der Kondensator 584 geben die gewünschte Zeitkonstante vor, so daß eine maximale Zeitperiode berücksichtigt wird, innerhalb deren eine vorherbestimmte Kraft wirken kann, bevor der Auslösemechanismus auf die Kraft betätigt werden müßte. Diese Zeitkonstante ist mittels des Widerstandes 582 entsprechend der Erfahrung, dem Alter und/oder dem Gewicht des Skiläufers einstellbar. Die Verzögerung durch den Integrationsverstärker 580 ist beträchtlich länger als die Verzögerung über, den direkten Weg zum Verstärker 590.

Da die Polarität des Ausgangsignals des Verstärkers 580 umgekehrt ist, ist eine Umkehrstufe 600 zur nochmaligen Umkehr der Polarität des Signals vom Verstärker 580 vorgesehen, so daß dem Verstärker 590 eine Eingangsspannung zugeführt wird, deren Polarität mit dem vom Verstärker 570 zugeführten Signal kompatibel ist. Der Verstärker 590 erzeugt ein stufenförmiges Ausgangssignal, durch das der gesteuerte Siliziumgleichrichter 616 betätigt wird. Dieser wirkt als Schalter für den Elektromagneten 620. .Dieser entspricht dem Elektromagneten 110 der Fig. 1 und 2, bei dessen Betätigung der Anker 114 gemäß Fig. 1 und 2 nach rechts verschoben wird, so daß dieser vom Kopf $0 gelöst und die Skibindung in der oben beschriebenen V/eise ausgelöst wird.

Wegen der elektronischen Steuereinrichtungen zur Erfassung der Kraftänderungen und zur Betätigung des Elektromagneten unter den richtigen Bedingungen, erfolgt die Freigabe des Skistiefels von der Bindung augenblicklich nach Erfassen eines gefährlichen Zustandes, wobei die bei bekannten Skibindungen durch die beträchtlichen Reibungskräfte zwischen den beweglichen Teilen auftretenden Schwierigkeiten vermieden werden.

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2519 Λ*

504,

In ähnlicher Weise ändert-der Spannungsmesser^, der dem Spannungsmesser 164 der Fig. 1 bis 5 entspricht, bei einer einwirkenden Beanspruchung seinen Widerstand, so daß die Brücke 500 in den unabgeglichenen Zustand gelangt und dem Summierverstärker 570 ein positives Eingangssignal zugeführt wird, überschreitet dieses Eingangssignal oder die Summe aus den Drehmoment- und Kraftsignalen, die dem Verstärker 570 zugeführt werden, die variablen, vorherbestimmten Schwellenwerte, die durch die Widerstände 564 und 566 vorgegeben werden, so hat das resultierende Signal hinter der durch die RC-Komponenten 586 und 588 gebildeten Stoßverzögerungsschaltung am Eingang des Komparationsverstärkers 590 eine ausreichende Größe, um die Auslösung einzuleiten. Das Signal des Verstärkers 570 wird ebenfalls über den Integrationsverstärker 580 geleitet, dessen Integrationszeitkonstante durch die RC-Komponenten 582 und 584 bestimmt wird. Wird das am Eingang des Verstärkers 580 anstehende Signal ausreichend lange integriert, so überschreitet die Ausgangsspannung" des Verstärkers 580 die Schwellenspannung des Komparators 590, so daß durch die sich an dessen Ausgang ergebende Stufenfunktion der gesteuerte Siliziumgleichrichter 616 geschlossen und der Elektromagnet 620 in der bezüglich des Signals von der Kraftbrücke 502 beschriebenen Weise erregt wird.

Fig. 1 und 2 zeigen einen dritten Spannungsmesser 126 am Absatz de3Skistiefeis zur Erfassung der aus einem nach hinten gerichteten Sturz resultierenden Druckkräfte. Obwohl dieser Spannungsmesser für fortgeschrittene Skiläufer nicht unbedingt notwendig ist, kann er gewünschtenfalls zur weiteren Erhöhung der Sicherheit vorgesehen werden. Ist ein solcher Spannungsmesser erforderlich, so kann die Meßschaltung der Fig. 14 eine nichtgezeigte, zusätzliche, normalerweise abgeglichene Brücke enthalten, durch die dem Verstärker 518 ein zweites Eingangssignal zugeführt wird. Die Messung dieses,Signals und das Ansprechverhalten der Schaltung ist dann ebenso wie bezüglich des Signals von der Brücke 502 beschrieben.

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Die Schaltung der Fig. 14 entspricht insgesamt dem Blockschaltbild der Fig. 13. Die Drehmoment- und Kraft-Spannungs-Wandler 1 entsprechen den Wandlern 504 und 510. Die Spannungs- oder Stromverstärker 2 entsprechen den Verstärkern 516 und 518. Der Summierverstärker 3 entspricht dem Verstärker 570. Der variable Schwellwertdetektor 7 entspricht den variablen Widerständen 564, 566, dem Verstärker 570 und dem Schwellwertdetektor 590. Die variable Verzögerungsschaltung 4 entspricht der RC-Schaltung 586, 588. Die Verzögerungsschaltung 5 entspricht dem Integrationsverstärker 580, dessen Integrationszeitkonstante durch Sie RC-Bestandteile 582, 584 bestimmt wird. Das ODER-Gatter 6 entspricht den Eingangswiderständen 612 oder 594 des Schwellwertdetektors 590. Der elektronische Pchalter 8 entspricht dem gesteuerten Siliziumgleichrichter 616 und der elektrische Auslöser 10 entspricht dem Elektromagneten 620.

Fig. 15 zeigt eine Fig. 14 ähnliche Schaltung mit als Wandler ausgebildeten Spannungsmessern, jedoch mit Thermistoren 630 und 632, die einem Zweig der Brücke 500' bzvr. 502' parallelgeschaltet sind, um eine andere, zweckmäßigere Einrichtung zur Temperaturkompensation zu zeigen. Ein bedeutenderes Merkmal dieser Schaltung ist ihre Fähigkeit, !traft- und Drehmomentsignale aus einer Energiequelle mit nur einer Polarität zu verarbeiten. Während den Verstärkern der Fig. 14 positive und negative Spannungen zugeführt werden müssen, benötigt diese Schaltung nur eine positive Spannungsquelle, wenn vierfach integrierte Verstärker (vier Verstärker in einer Einheit) verwendet werden, beispielsweise das Modell IM 124 der National Semiconductor Corporation. Das rechtsseitige Ausgangssignal der Brücke 500' wird der positiven Eingangsklemme des Verstärkers 638' und der negativen Klemme des Verstärkers 634' (und umgekehrt für die linke Seite der Brücke 500') zugeführt. Dabei wird von der Brücke 500¹ stets ein positives Signal abgegeben, da der Verstärker 634 ein Druck-

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Spannungssignal und der Verstärker 638 ein Dehnungsspannungssignal positiv verstärkt. Der Verstärker 63>6 mißt für den Kraftzustand stets ein Drucksignal. Ebenso wie in Fig. 14 für den Summationsverstärker 570 dienen die variablen Widerstände 652, 654 und 656 zur Einstellung der richtigen Schwellenpegel für die Auslösung der Bindung bei einem linken Drehmoment, einem r.echten Drehmoment und einer nach vorn gerichteten Kraft. Eine Zenerdiode 664, ein variabler Widerstand 668 und ein Kondensator 672 bilden eine passive, nichtlineare Verzögerung als einfaches Ausführungsbeispiel für eine Kraft-Verzögerungsschaltung, ähnlich der linearen, vom Verstärker 580 der Fig. 14 gebildeten Ausführung. Die Zenerdiode 664 gibt lediglich den Spannungspegel vor, oberhalb dessen die .·- RC-Verzögerung durch den Widerstand 668 und den Kondensator 672 zur Wirkung kommt. Ein variabler Widerstand 686 und ein Kondensator 678 dienen als eine Zeitkonstante vorgebendes Verzögerungsglied, ähnlich wie die Bauteile 586 und 588 der Fig. 14 für die hohen Kräfte kurzer Dauer, denen ein' guter Skiläufer ausgesetzt ist. Wiederum ist die Stoßverzögerung durch den Widerstand 686 und den Kondensator 678 wesentlich kürzer als die Kraft-Zeit-Verzögerung durch den Widerstand 668 und den Kondensator 672.

Der Verstärker 670 ist ein weiterer Summationsverstärker. Die beiden miteinander addierten Spannungen sind das am Kondensator 678 (V.J) erzeugte direkte Signal, wenn dieser aufgeladen wird, und die Spannung am Kondensator 672 (V. '), wenn sie sich infolge der Überschreitung der Spannung der Zenerdiode 664 ändert. Die Spannung V^' ist stets kleiner als die Spannung V., unabhängig von der möglichen Zeitdauer der Aufladung. Dies liegt am Spannungsabfall an der Zenerdiode 664. Demzufolge wird die Verstärkung des Verstärkers 670 für die Spannung V^' größer als die Verstärkung der Spannung V. . Die richtigen Verstärkungen werden durch entsprechende Wahl des Rückkopplungswiderstandes 682 und des Eingangswiderstandes 674 für V. ' und durch den Rückkopplungs-

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widerstand 682 und den Eingangswiderstand 696 für V. vorgegeben. Das Ausgangssignal des Verstärkers 670 ist gleichförmig und nicht stufenförmig wie bein AusführungsbeispLel der Fig. 14. Hier gibt die Zenerdiode 684 den Schwellenpegel vor, oberhalb dessen die Auslösung erfolgt. Sobald der Zenerspannungspegel der Zenerdiode 684 um einen ausreichenden Betrag überschritten ist, schließt der Schalter 690 und die Auslöseeinrichtung wird betätigt.

Die Schaltung der'Fig. 15 arbeitet folgendermaßen. Das Spannungssignal von der Brücke 502' oder das Drehmomentsignal von der Brücke 500' wird durch die Verstärker 636, 634' oder 638' verstärkt . Der Verstärker 660 verstärkt zusätzlich die an seinem Eingang einzeln anstehenden Signale oder das Kraft- und das Drehmomentsignal, wenn beide gleichzeitig anstehen. Wenn sie gleichzeitig anstehen, werden sie vom Verstärker 660 addiert.,Die Widerstände 652, 654 und 656 bestimmen die Verstärkung jedes der Signale durch den Verstärker 660. Sie bilden somit ebenfalls eine Einrichtung, durch die die richtige Schwelle der Auslösung einstellbar ist. Die Zenerdiode 664, der Widerstand 668 und der Kondensator 672 geben den variablen Kraft-Zeit-Faktor vor, so daß, we/m die einwirkende Kraft, das einwirkende Drehmoment oder beide den durch die Zenerdiode 664 vorgegebenen Schwellwert für die Zeit überschreiten, die durch den Widerstand 668 und den Kondensator 672 vorgegeben wird, das sich ergebende Signal dem Verstärker 670 zugeführt und von diesem verstärkt wird und den Schwellenpegel der Zenerdiode 684 überschreitet. Hierdurch wird der gesteuerte Gleichrichter 690 gezündet und schaltet die elektrische Auslöseeinrichtung 692 ein, die aus einem Elektromagneten, einer Explosionseinrichtung oder einer elektromagnetischen Klinke, wie oben beschrieben, oder aus einer beliebigen&nderen geeigneten Auslöseeinrichtung bestehen kann.

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Überschreitet die Dauer der Kraft, die vom Ausgangssignal des Verstärkers 660 wiedergegebenmrd, die von der vom variablen Widerstand 686 vom Kondensator 678 gebildeten Stoßverzögerungsschaltung vorgegebene Dauer, so wird das Signal dem Verstärker 670 und dann dem Zündschalter 690 zugeführt, wenn der richtige Signalpegel erreicht ist. Bei dieser Schaltung kann, wenn die rückwärtigen Druckkräfte mittels eines zweiten Spannungsmessers gemessen werden sollen, eine dritte abgeglichene Brücke ähnlich der Brücke 502' hinzugefügt werden, die an den Verstärker 636 angeschlossen ist. Das Signal von der dritten Brücke wird in der gleichen Weise verarbeitet wie das Signal von der Brücke 502' .

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 16 bilden ein Spannungsmesser 504", der ein Wandler vom Folien- oder Halbleitertyp ist, und Widerstände 506" die Elemente einer normalerweise abgeglichenen Drehmoment brücke 500" ähnlich' der Brücke 500 der Fig. Die Kraftmeßbrücke ist nicht gezeigt, kann jedoch als identisch mit der Brücke 500" betrachtet werden. Widerstände 704 und 702 bestimmen die Verstärkung des Brücken-Stromverstärkers 700.

Das vom Verstärker 700 verstärkte Signal wird einem Schwellwertdetektor 710 zugeführt, der vorzugsweise ein Motorola-Zweifachleitungsempfanger, Modell MC 1584L ist und der zwei Verstärkereinheiten 712 und 714 enthält, von denen die eine die Auslöseschwelle für ein positives Signal und die andere die Schwelle für die Auslösung bei einem negativen Signal darstellt. Widerstände 718 und 724 dienen als Vorwiderstände zur Absenkung der Spannung von 15 auf 5 Volt, da der Verstärker 710 bei +5 Volt arbeitet. Die Schwellenpegel für das Drehmoment (links und rechts), bei dem der Detektor 710 ein Ausgangssignal erzeugt, werden durch variable Widerstände 716 und 722 vorgegeben.

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25195U⁵"

Die Speisespannung zum Verstärker 710 wird durch Zenerdioden 720 und 730 vermindert und reguliert. Dioden 732 und 734 verhindern, daß ein entgegengesetzter Strom zu einer der Verstärkereinheiten des Verstärkers 710 fließt, wenn das eine Signal hoch und das andere niedrig ist. Ein Widerstand 738 dient zur Strombegrenzung, um eine Übersteuerung des Verstärkers 740 zu verhindern.

Der Verstärker 740 ist ein Darlington-Verstärker, der aus Transistoren 742 und 744, einer Diode 746 und Widerständen 748 und 750 besteht. Der mit hoher Verstärkung arbeitende Verstärker kann den hohen Strom führen, der zur Betätigung eines Elektromagneten 752 erforderlich ist, während an seinem Eingang nur sehr kleine Ströme aus dem schwachen Verstärker 710 entnommen werden. Bei Erregung der Magnetspule 752 wird der Anker bewegt und der Bindungs-Auslösemechanismus in der oben beschriebenen Weise, z.B, gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2, betätigt.

VJiderstände 702, 708 und 736 dienen als Bezugswiderstände für die einzelnen Schaltungen gegenüber Masse¹.

Der variable Widerstand 706 dient zum Ausgleich des Ausgangssignals des Verstärkers 700 auf Null, falls es sich beim Verstärker 700 um eine Einrichtung handelt, bei der dies notwendig ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 16 sind der Kraft-Zeit-Detektor, die variable Stoßverzögerung und die Temperaturkompensation nicht gezeigt. Diese Funktionen können durch die für diesen Zweck bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 14 und 15 vorgesehenen Schaltungselemente oder durch ähnlich funktionierende Schaltungselemente erreicht werden, die in die Schaltung der Fig. 16 leicht eingefügt werden können.

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Pig. 17 zeigt eine Auslöseschaltung mit einer lichtemittierenden Diode (LED) 800 und einem Fotodetektor 802 zur Messung oder Erfassung der Drehmoment- und Eraftsignale. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die lichtemittierende Diode 800 auf die Mitte des vier Quadranten aufweisenden Fotodetektors 802 gebündelt, so daß gleiche Teil des Lichts auf alle vier Quadranten fallen, die je mit 804 bezeichnet sind. Die Ausgangssignale von der licht-.emittierenden Diode 800 des Detektors 802 sind bei nichtabgelenktem Strahl auf Full abgeglichen. Ein Widerstand 806 begrenzt den durch die lichtemittierende Diode 800 fließenden Strom auf einen zulässigen Wert. Ein Thermistor 808 kompensiert diesen Strom bei Änderungen der Umgebungstemperatur, da sich die Wirksamkeit der lichtemittierenden Diode mit der Temperatur ändert.

Die lichtemittierende Diode 800 ist in einem stationären Teil aufgenommen, der starr am Ski befestigt ist. Der Quadrantendetektor 802 befindet sich in einem 'zweiten Teil bestehend aus einer Basisplatte, mit deren Hilfe er starr am Ski befestigt ist, und aus einem sehr steifen aber beweglichen Teil, der aus dem Skistiefel-Klinkmechanismus besteht. "*

Am beweglichen Teil ist der Quadrantendetektor aufgenommen, so daß er proportional zur Größe und Richtung einwirkender Kräfte und Drehmomente abgelenkt wird. Weil der Detektor 802 extrem empfindlich und gut abgeglichen ist, spricht er auf geringfügige Auslenkungen an. Der Quadrantendetektor kann auf verschiedene Weise befestigt werden. Bei entsprechender Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 8 und 9 könnte er beispielsweise am Bolzen 354 befestigt werden. Die lichtemittierende Diode 800, der Fotodetektor 802 und der optische Weg zwischen beiden müssen in einem geeignet geschützten Gehäuse angebracht werden. Innerhalb des Rahmens der Erfindung kann die lichtemittierende Diode auch am Stiefel-KLink- oder Verspannungsmechanismus und der Quadrantendetektor am Ski selbst befestigt werden.

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Die Verstärker 810 und 820 sind Summations-Differenz-Verstärker, denen die Signale von den vier Quadranten A, B, C und D als Spannungs-Ausgangs signale V^ = ί ((V^ + V₀) - (Vg + Vp)) für das Drehmomentsignal (Verstärker 810) und

V_p = ± ((V_A+ V_B) - (V_Q + V_D)) für das Kraftsignal (Verstärker 820) zugeführt werden. Die Kombination dieser beiden Signale ist auch wichtig für die Zustände, in denen eine Kraft oder ein Drehmoment allein ungefährlich, beide zusammen jedoch gefährlich sind. Der Summationsverstärker 830 erfüllt diese Funktion. Er liefert ein Signal, das die geeignete Kombination der Kraft- und der Drehmomentspannung darstellt. Die Verstärkung dieser beiden Signale wird, um die gewünschte Auslöseschwelle zu erreichen, durch variable Widerstände 842 und 844 eingestellt. Der Verstärker 840 erzeugt ein positives Signal fikrdsn Schwellendetektor 850. Die den variablen Widerstand 872 und den Kondensator 874 enthaltende Schaltung bildet die oben beschriebene Stoßverzögerung. Die Kraftverzögerung ist nicht dargestellt, kann jedoch entsprechend den Ausführungsbeispielen der Fig. 14 oder 15 leicht eingefügt werden. Überschreitet die Ausgangsspannung des Verstärkers 840 lange genug die Bezugsspannung V ~, um die Stoß-Verzögerungszeit zu erfüllen, so erzeugt der Verstärker 850 an seinem Ausgang e,ine Stufenspannung, durch die die Auslöseeinrichtung 884 betätigt und die Auslösung des Skistiefels in Gang gesetzt wird. Die Auslöseeinrichtung 884 wird durch eine Zenerdiode 882 gegen unbeabsichtigte Auslösung infolge Störungen geschützt. Eine Diode 878 und eine Zenerdiode 880 sorgen, falls erforderlich, dafür, daß am Ausgang des Verstärkers 850 ein Ausgangssignal nur einer Polarität abgegeben und der Strom begrenzt wird. Bei der gezeigten Schaltung arbeitet der elektrische Auslöser mit sehr niedrigem Strom (beispielsweise könnte der Explosionsauslöser der Fig. 10 und 11 verwendet werden), da zur Verstärkung des Ausgangssignals des mit schwacher Leistung arbeitenden integrierten Verstärkers 850 keine stromverstärkenden Bauteile vorgesehen sind. Allerdings kann auf den Verstärker 850 folgend eine weitere Stromverstärkung vorgesehen werden.

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Fig. 18 zeigt die Verwendung einer "Hall"-Einrichtung in einem magnetischen Feld zur Messung von Kraft und Drehmoment. Ein Hallwiderstand ist die Voraussetzung für diese Art der Messung. Dem Halleffekt unterliegende Materialien ändern ihren Widerstand bei Änderung eines durch sie hindurchtretenden magnetischen Feldes. Nach dem Halleffekt arbeitende Einrichtungen, werden mit einer Vielzahl von Bezeichnungen bezeichnet, unter anderem als Magni-.stören, Magnetwiderstände, Hallgeneratoren, magnetflußempfindliche Widerstände und Magnetdioden. Ähnlich der"Fotozellenanordnung der Fig. 17 ist der Skistiefel auf einem aus zwei Teilen bestehenden Glied festgespannt, nämlich einem unteren Teil oder einer Basisplatte, die fest am Ski befestigt ist und einem oberen Teil, das gegenüber der Basisplatte frei beweglich und an dem der Skistiefel sicher befestigt ist. Der in Fig. 18 mit 700 bezeichnete Hallwiderstand ist sicher am beweglichen oberen Teil des Mechanismus befestigt, der nach vorn ragt und ähnlich wie ein dünnner Zylinder geformt ist. Am Ski sind starr vier V-förmig zugespitzte Permanentmagnete befestigt, die den Hallwiderstand umgeben. Zwei vertikal einander gegenüberliegend angeordnete Magnete haben Südpolarität unä zwei horizontal einander gegenüberliegend angeordnete Magnete Nordpolarität. Die Magnete sind in gleichen Abständen voneinander angeordnet. Der Hallwiderstand befindet sich in ihrer geometrischen Mitte. Venn sich bei dieser Anordnung der bewegliche Teil des Klemmechanismus für den Skistiefel, an dem der Stiefel sicher befestigt ist, dreht, bewegt sich der im vorderen Bereich des Mechanismus befestigte Hallwiderstand 700 in stärkere Bereiche des von den vier Magneten erzeugten Magnetfeldes. Durch den hierdurch erhöhten Widerstand des Hallwidei*standes 700 wird die Spannung stärker verstärkt. Das neue Ausgangssignal ist gleich der Eingangsspannung am Widerstand 702 mal dem neuen Widerstand des Hallwiderstandes 700 geteilt durch den Wert des Widerstandes 702. Der Widerstand 704 ist ein Thermistor und dient zur Temperaturkompensation. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 710 steigt somit mit der vom Widerstand 700 bewirkten Steigerung der Spannungsverstärkung. Wenn die

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Ausgangsspannung des Verstärkers 710 die Bezugsspannung V„ überschreitet, triggert sie den Schwellwertdetektor 720. Ein veränderlicher Widerstand 708 und ein Kondensator 712 bilden die Stoß-Verzögerung, die vor dem Ansprechen des Detektors 720 erfüllt werden muß. Der Verstärker 730 bildet den Kraft-Zeit-Detektor 14, jedoch ohne Rücksetzschaltung. Die Stromverstärkung zur letztlichen elektrischen Betätigung erfolgt an der Endstufe, wenn die Zenerspannung der Diode 722 oder 742 überschritten wird und so der gesteuerte Siliziumgleichrichter 728 zünden kann. Die Zenerdiode 718 dient zur Strombegrenzung, um eine Sättigung de3 Verstärkers 720 zu verhindern. Widerstände 724.und 738 begrenzen den Steuerstrom des gesteuerten Siliziumgleichrichters auf einen ungefährlichen Wert. Der Widerstand 716 bildet den Eingangswiderstand zum Bezugseingang des Schwellwertdetektors 720, während Widerstände 736» 723 und 744 als Widerstände nach Masse dienen. Der gesteuerte Siliziumgleichrichter 728 dient als Schalter für die Auslöseeinrichtung 740, um die Skibindung zu lösen, wenn das Signal vom Schwellwertdetektor 720 oder vom Verstärker 730 ausreichend hoch ist.

Die Verschiebung des Hallwiderstandes 700 ist proportional der auf die Skistiefel wirkenden Kraft. Das resultierende Ausgangssignal des Verstärkers 710 entspricht der auf den Skistiefel wirkenden Kraft.

Fig. 19 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem Kraft und Drehmoment mittels einer durch eine Kraft schaltbaren Diode als Fühleinrichtung erfaßt werden. Elektrisch ist dies eine Diode. Während aber die herkömmliche Diode den elektrischen Strom leitet, wenn die angelegte Spannung ausreichend hoch ist und die richtige Polarität hat, leitet die durch eine Kraft schaltbare Diode den elektrischen Strom, wenn die auf sie ausgeübte Kraft einen vorherbestimmten Wert überschreitet. Die durch eine Kraft schaltbare Diode kann für die erfindungsgemäße Schaltung als Fühler verwendet werden. Das heißt, übersteigt das Drehmoment oder die Kraft die vorherbestimmte Sicherheitsschwelle, so

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srfüllt lie durch eine Kraft ^okalfbsrs Dicde swei funktionen. Si® wxrkt gemäß Jig. 19 als Schalter 750 und 752, wobei durch SchlieSuns eines derselben einen: elaktriseheii Schalter 760 eine Spannung -zugeführt wird. Ist dis durch eine Zraft schalt care Slods in dem durch den Schaltar 750 dargestellten Zustand, zeigt sie gemessene Drehmomente an. Im. durch den Schalter 752 dargestellten Zustand seigt sie eine gemessene Zraft an. Der Schalter 760 wird j ede oh nicht betätigt _} bis lie Spannung für eine ausreichend lange Zeit angestanden ist, um die variable Stofi-Tsrsogerung zu erfüllen, die durr-h dsn. Taidablsh Widerstand 754 miü. "!en Scndensstor 756 gebilJl&t vird, ölsidhseitig schließt der Schalter 760, so IaS einer Ss^ätigurgssinri^itung 7S4 «in elektrischer Strom 2-igefl!hrt und Ils Skibindung elektrisch ausgelöst mrü, Da aie duroli eine Zraft schaltbare DiDde einen 3in- und Ausschaltsr darstellt, wird das 2roaukt aus Sraft und Zeit nicht im selben Maße erfaßt v±b anhand Fig. 13 beschrieben.- Dieses System hat den großen Vorteil, IsJ-keine Leistung verbraucht -wir Ms eine .Auslösung erfolgen soll, "Dar Widerstand 758 begrenzt den Stauerstrom des gesteuerten Silisiumgleishrichters 760 auf ■9 inen ung a fährlich en Wert. 'De" ":Jid3rstandf 7'5 2 begrenst den Strom mixtih die 3etätigungseinrich":-u2i£ ^^4 auf iiir-3n Nennwert, während dar !?ider:-tand 753 einen Mass r--d^:ii5rstand darstellt, über den sioii der Zondensator 756 swiäclisu Impulsapainiungen entladen kann,

3in anderes bein Ausxührungs Satsrial :;.at Pr^isex, Dies t higkeit. ™3 wirkt bei fehlen ¥ird '5S "T'jH einen ausreichen kouTprini ?rt wird, so wirkt s

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Zur Messung von Kraft uri Drehmoment und zur Erzeugung eines der Kraft oder dem Dreh::.,n-ent entsprechenden Signals kann auch ein piezoelektrisches Eienc-nt verAsr.cst werden, das unter Spannung die elektrische lacung innerhalb seiner Grenzen ändert. Diese Änderung ist ve;; tenne r entsprechenden Kapazitätsänderung begleitet, die zur Ec ill' igung eine- geeigneten ladungs-Verstärkungsschaltung und e\n~r geeigneter. iindungs-Auslöseeinrichtung verwendet werden kam..

Es wurden zwar "ahr rmäßen Schaltung besel sind jedoch vieierie; die erfindungsge: lie beschriebenen, r.cnc.·?] düngen angewandt were Fühlelemente fur Kr e: chen Stellen annuornr anderen Auslös ar^r char schnelle und r,uverlä^f /. ::x:ihr\.;.g; beispiele -der erfindungsger.. inn<--rhi.lb des Rahrr.ens der Erfindung rur,gen r.':-,g" ich, Beispielsveise kann

;iur bei den drei gezeigten n anderen bv.atehenden Biniorderlich sein kann, die an leicht unterschiedlierforderlich sein, einen 5on, um eine möglichst ■ erzielen.

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Vie beschrieben, und Schaltunren .

der Erfirr. un.c: 1; wendet werden. Im.: und Art der linerkeiten des Skir'ne Grenzen variieren und elektror^agiiet: den, können auch ; v'eiterhin sini im Kombinationen S ^;-~

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.. Anpassung r-.n die Fänig-

;:, : edingungen. innerhalb weiter -ten, Explosicnsauslösern

-r , die hier beschrieben wurcntungen verwendet werden. '.er Erfindung zahlreiche

: \\Γχ^ vorgeschlagenen Skibin-

.. .-; Momentfünl.er sowie Auslöse-

Claims (1)

1. if i H E

   < 'er=- „e-ϊ /iV-orV λ- --ο--; v-t_r

   listigst ens ein' riüiü- - Eräften im5 zu.?/ Er.::r-3r·si"^n ;-■!

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   'X 'Γ ^.-i-y*

   Betätigung der Auslöseeinrichtung, wenn das erste Signal ein
   zweites vorherbestimmtes Signal übersteigt, dessen Größe kleiner ist als der erste vorherbestimmte Wert und nachdem das
   erste Signal für eine zweite durchgehende vorherbestimmte Zeitspanne vorhanden war, die größer ist als die erste vorherbestimmte Zeitspanne.

   5. Ski-Sicherheitsbindung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Summiereinrichtung (3) zur Summation des dem Drehmoment und der Zug- und Druckkraft entsprechenden Signals, zur Erzeugung eines dritten Signals zur Betätigung der Auslöse-

   β-

   einrichtung; wenn das Drehmoment und die Kraft allein den vorherbestimmten Wert zur Betätigung der Auslöseeinrichtung nicht überschreiten, jedoch die Summe des Drehmoments und der Kraft
   einen vorherbestimmten Wert überschreitet,

   6. Ski-Sicherheitsbindung nach Anspruch 1, gekennzeich net durch Steuereinrichtungen, die an die Einrichtung zur
   Erzeugung eines zweiten Signals angeschlossen sind, zur Einstellung des vorherbestimmten Werts, bei--dem die Einrichtung
   das zweite Signal erzeugt, so daß die Kraft, bei der die Auslöseeinrichtung betätigt wird, zur Anpassung an das Können des einzelnen Skiläufers und an die laufbedingungen eingestellt
   werden kann.

   7. Ski-Sicherheitsbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungseinrichtung einen Elektromagneten (110) enthält.

   8. Ski-Sicherheitsbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungseinrichtung eine elektrisch gezündete Patrone (4"'6) enthält.

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   9. Ski-Sicherheitsbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungseinrichtung eine elektrisch betätigte explosionsfähige Einrichtung (4I6) enthält, daß die explosionsfähige Einrichtung in einem Gehäuse (404) untergebracht ist, und daß eine Klinkenanordnung (408, 400) vorgesehen ist, die die explosionsfähige Einrichtung, die Auslöseinrichtung und eine Skiklammer verbindet und bei Betätigung der explosionsfähigen Einrichtung anspricht, um die Klammer zu lösen.

   10. Ski-Sicherheitsbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungseinrichtung zwei Permanentmagnete (314, 318) mit normalerweise einander gegenüberliegend angeordneten Flächen entgegengesetzter Polarität aufweist, und daß eine elektrische Einrichtung zur Änderung der Polarität eines der Magneten auf das zweite Signal vorgesehen ist.

   11. Ski-Sicherheitsbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine normalerweise abgeglichene Brückenschaltung (502), in deren einem Zweig die Fühleinrichtung (510) liegt, zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das einer auf die Fühleinrichtung wirkenden Kraft entspricht, durch eine variable Schalteinrichtung (616), die an den Ausgang der Brücke angeschlossen ist und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal der Brücke eine vorherbestimmte Größe überschreitet, die durch Einstellung der Schalteinrichtung steuerbar ist, und durch eine elektronisch erregte Betätigungseinrichtung (620), die auf ein Signal von der Schalteinrichtung anspricht und eine Einrichtung zur Lösung einer Klemmeinrichtung betätigt, die einen Skistiefel an einem Ski festklemmt.

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   12. Ski-Sicherheitsbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei normalerweise abgeglichene Brückenschaltungen (502, 500) vorgesehen sind, die an die variable Schalteinrichtung (616) angeschlossen sind, wobei die eine Brücke (502) zur Messung von Kräften und/die andere (500) zur Messung von Drehmomenten geeignet ist.

   13. Ski-Sicherheitsbindung nach Anspruch 11, gekennzeich net durch eine an die variable Schalteinrichtung angeschlossene Einrichtung, die auf ein vorherbestimmtes .einstellbares Kraftsignal von 'der Brückenschaltung anspricht und über eine vorherbestimmte Zeit zur Betätigung der Auslöseinrichtung wirksam ist.

   14. Ski-Sicherheitsbindung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Summierverstärker (570), der zwischen die Brückenschaltungen (5Ö2, 500) und die Betätigungseinrichtung (620) geschaltet ist, zur Summation der Signale von der Kraft- und der Drehmoment-Meßbrücke, zur Auslösung der Betätigungseinrichtung, wenn das Summensignal einen vorherbestimmten variablen Wert übersteigt.

   15. Ski-Sicherheijbsbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Fühleinrichtung einen Wandler enthält.

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