改进的滑雪板紧固装置 【技术领域】
本发明涉及一种用于将滑雪靴连接在滑板或滑雪板上的安全紧固装置。滑雪板被限定为其总长为100cm或更小。
背景技术
多年来一直出售具有非可拆卸紧固装置的滑雪板。因为有理由相信滑雪板的限定长度会将在滑雪者腿部上的负载限制在安全水平上，所以认为非可拆卸紧固装置用于100cm以下的滑雪板上是合理的。最近得到的统计结果显示对滑雪者的伤害虽然没有在很大程度上与在滑雪者中的整体伤害率不成比例，但是显示出对小腿伤害的不成比例的数量。这些伤害包括胫骨的螺旋形骨折，这是在20世纪70年代和20世纪80年代中在出现用于滑雪板的良好设计的可拆卸安全紧固装置之前对滑雪者的一种非常普遍的伤害。滑雪板的可拆卸安全紧固装置的研制实际上已经消除了小腿骨折，因此可以有理由认为适当设计的可拆卸安全紧固装置实际上消除了在滑雪者中出现的小腿骨折。
由于以下各种原因用于滑雪板的传统安全紧固装置不适用于用在滑雪板或其它短滑雪板上：
a.它们通常太长。松开机构通常位于足尖前面和靴子足跟的后面。滑雪板的有效长度通常为65cm。靴子/紧固装置系统通常为60cm。
b.滑雪板设计所需要的厚度将使得典型连接螺钉将足尖部件和足跟部件保持在滑雪板上所需的厚度不够。
c.滑雪板末端所要求的柔性会损害传统紧固装置地功能，这些紧固装置取决于标准传统滑雪板的非常牢固稳定的平台，由用于兼容性的ASTM和ISO标准所规定。
d.滑雪板没有并且可能不能进行合理地设计以符合针对在滑雪板上的紧固装置安装区域的ASTM和ISO标准。这些标准用于使得滑雪板结构与传统紧固装置设计兼容。
另外，由于安全紧固装置的基本结构是在70年代和80年代中被研制出，当时没有滑雪板和非常短的成人滑雪板，所以有机会消除一些已经由各个紧固装置生产商保持的设计限制和缺点。
滑雪板设计的当前趋势是朝着更短的滑雪板长度发展。甚至由精英世界级赛手所使用的滑雪板其长度通常都小于160cm，并且有效长度小于135cm。由ASTM和ISO兼容标准所限定的紧固装置安装区域其长度为60cm。这大约为160cm滑雪板的有效长度的45％。必须进行折衷以便将这些短滑雪板设计成符合ASTM和ISO标准，用来确保与市场上的各种紧固装置相兼容。如果紧固装置设计成消除或减小了由传统紧固装置设计所带来的约束，则滑雪板设计将前进至一新的性能水平。过去曾经有一些尝试来形成不会损害滑雪板弯曲能力的紧固装置，例如US5129668(Hecht)和US5671939(Pineau)，这两个专利都描述了这样一种系统，其中为滑雪板紧固装置设置一安装件，所述安装件形成用于紧固装置的上升表面同时使得滑雪板能够弯曲至一完全圆弧。但是由于增加了完全新的零件，所以这些安装件既增加了成本又增加了紧固装置的复杂性。
安装普通紧固装置是一项复杂的过程，这通常是由滑雪板商店雇用的并且经过专家培训的持有执照的专业人员来完成的。如果紧固装置设计成通过机用螺钉以标准嵌入件形式安装在滑雪板中构建的金属嵌入件上，则可以消除这个复杂性。这在滑雪板业中是常见的，其中紧固装置可以简单地通过用户只是用Philips螺丝起子来安装。
控制靴子/紧固装置摩擦对紧固装置性能的影响是紧固装置设计中难度最大的因素之一。传统紧固装置设计者处理摩擦的缺点是要相对于靴子来调整紧固装置，并证明这种调整会获得理想的拆卸特性，这是一项通常由有执照的专业人员来完成的非常复杂的任务。因为靴子和紧固装置之间绝大部分的摩擦不是由紧固装置的拆卸机构“感知”的。因此，摩擦力的任何变化都会产生拆卸扭矩的变化。调整紧固装置的人必须理解这种关系以适当地调整紧固装置。
如果可以将紧固装置设计为带有能够感知靴子和紧固装置之间的会在胫骨上形成扭矩的所有作用力的传感机构，那么就不必将摩擦控制在非常严格的限制中。只需要将摩擦负载保持在处于典型的鞋底和地面之间的普通摩擦范围内的数值以下就可以了，因为人已经具有承受这种作用力的强度。没有被拆卸机构感知的所有作用力会包含在紧固装置机构中，因此属于设计工程师的控制，不用安装和调整紧固装置的人关心。对于紧固装置性能来说，靴子紧固装置调整不是关键的，因此可以由用户来进行。
在过去用来试图解决这一问题的方法是板状紧固装置。各种类型的板状紧固装置可以具有一个与紧固装置整体形成的板，例如US4052086(Eckhart)、US5240275(Jungkind)、US5044657(Freisinger等人)、US4893831(Pascal等人)、US4892326(Svoboda等人)、US4314714(Gertsch)和US4073509(Gertsch)就是这种类型的示例；或者具有一个固定在滑雪靴上的可拆卸板，如US5145202(Miller)、US5044654(Meyer)、US4395055(Teague，Jr.)、US4185851和US3944237所述。在这两种紧固装置类型中设计者试图通过将靴子固定在板上而使靴子和紧固装置之间的未知摩擦不相干，仅留下板和紧固装置之间已知的摩擦。
传统的紧固装置通过感知在靴子足尖处的侧向作用力来拆卸，并且不能区分会关于胫骨轴产生同样扭矩的在滑雪板尖端的负载和在滑雪板尾端的负载。例如，与向胫骨轴后70cm的中部(内)边缘施加同样的负载相比，在胫骨轴前方70cm的滑雪板侧向(外)边缘上的作用力导致的拆卸会使得胫骨和相连的组织承受同样的扭矩，但是有相反的剪切负载。滑雪板紧固装置设计和滑雪伤害分析领域的许多博学人士相信，在滑雪板尾端中部(内)边缘的负载通常会导致对膝盖的前十字韧带(ACL)伤害。这种负载导致小腿的外展和内扭。如果紧固装置能够被设计未可以区分施加在滑雪板尖端的负载，也就是施加在滑雪板尾端侧向侧的外扭负载和施加在滑雪板尾端中部侧的内扭负载，那么就可以为滑雪者提供防止ACL伤害的具有重要意义的额外保护，而这是传统紧固装置所不能提供的。
发明概述
本发明的一个目的是提供一种改进的滑雪板紧固装置，它侧重在(但并不局限于侧重在)上述问题方面，还提供一种用于将滑雪靴连接在滑雪板或滑雪板上的安全紧固装置。如前所述，滑雪板被限定为其总长为100cm或更小的滑雪板。所论及的具有基板的安全紧固装置在本发明的优选实施方案中短于传统的滑雪板紧固装置，并可以安装在构建在滑雪板中的标准嵌入件中。与滑雪板自身的连接部分居中位于紧固装置上，并且一旦安装之后，基板比滑雪板的表面略高。因此紧固装置不需要与传统的紧固装置那样的平表面区域，并且滑雪板的正常柔性不会受到紧固装置的影响。
在基板之上安装顶板，该顶板可以沿着侧向绕轴旋转。顶板朝着预定位置偏置。在顶板上安装用于将滑雪靴保持在适当位置的部件。这种安装使得顶板的任何绕轴旋转运动都会导致至少一个保持部件绕轴旋转或者移动。这种绕轴旋转或者移动会导致保持部件的脱开。足跟也被设计为可以利用传统的部件来脱开。在紧固装置中，靴子靠在足尖垫和足跟垫上。这些垫连接至顶板，从而靴子上的任何扭矩通过这些垫转移给顶板。如果作用力足以克服顶板的偏置，则该顶板绕轴转动，靴子就脱开了。在脱开靴子之后，顶板上的偏置将其返回到其正常状态。紧固装置的足跟部分也可以装备有传统的滑雪刹，以防止在释放的情况下滑雪板滑开。
根据本发明示例性的第一实施方案(见图3)，提供滑雪板紧固装置将滑雪靴固定在滑雪板上。该紧固装置包括：基部；两个长条形的板，靠近该基部质心可绕轴旋转的连接在基部上；足尖杯和足跟杯，可旋转的连接至长条形板。两个长条形板、足尖杯和足跟杯按照平行的布局方式彼此可绕轴旋转的连接。长条形板由弹簧和凸轮偏置，使得它们的纵向轴与滑雪板的纵向轴对准。足尖杯和足跟杯将滑雪靴基本平行的限制在长条形板上。施加在滑雪靴上的任何扭矩都通过足尖杯和足跟杯传递给长条形板。在规定负载下，长条形板从其偏置位置旋转，并且平行布局偏斜，导致足尖和足跟杯旋转，使得靴子能够自由的从紧固装置上脱开。
根据本发明示例性的第二实施方案(见图4)，提供一种滑雪板紧固装置，它包括：基部；刚性板，靠近基部质心可绕轴旋转的连接在基部上；足尖杯和足跟杯，可绕轴旋转的连接在刚性板末端附近；一个或者多个连接杆，可绕轴旋转的连接至基部和可绕轴旋转的连接至足尖和/或足跟杯上的分离点。刚性板由弹簧偏置，从而其纵向轴与滑雪板的纵向轴相对准。足尖杯和足跟杯将滑雪靴基本平行的限制在刚性板上。施加在滑雪靴上的任何扭矩都通过足尖杯和足跟杯传递给刚性板。在规定负载下，刚性板从其偏置位置旋转，连接杆使得足尖和足跟杯旋转，从而靴子能够自由的从紧固装置上脱开。
根据本发明示例性的第三实施方案，提供一种滑雪板紧固装置，它包括：基部；刚性板，靠近基部质心可绕轴旋转的连接在基部上；足尖杯和足跟杯，可滑动的连接在刚性板末端附近；一个或者多个连接杆，一端连接在足尖和/或足跟杯上，另一端连接在基部上的链节(link)或凸轮表面上或与其相接触，从而从靴子经足尖和足跟杯的克服刚性板的偏置对准的任何旋转运动会使连接杆平移离开靴子而使得靴子能够自由的从紧固装置上脱开。
根据本发明示例性的第四实施方案(见图5)，提供一种滑雪板紧固装置，它包括：长条形基板；长条形刚性板，靠近基部质心可绕轴旋转的连接在基部上；足尖杯和足跟杯，在分离点处可绕轴旋转的连接在长条形基板和可绕轴旋转的刚性板上。施加至靴子且传递给足尖和足跟杯的克服可绕轴旋转板的偏置对准并同时导致该可绕轴旋转板相对于基板移动的任何旋转运动会使足尖杯和/或足跟杯旋转或者平移，从而使得靴子能够自由的从紧固装置上脱开。可绕轴旋转的板的偏置对准由双弹簧/凸轮结构保持，该结构具有两个弹簧，它们连接至与四个不同的凸轮表面连接的销。凸轮表面在相反的位置连接至绕轴旋转板。通过改换凸轮表面，可以对绕轴旋转的板所绕的方向有不同的偏置。
附图的简要说明
从以下示例性实施方案的描述和附图中，可以更好的理解本发明。
图1是本发明一个实施方案的透视图，其中靴子安装在典型的滑雪板上；
图1A是图1所示实施方案的透视图，其中没有靴子；
图2是图1所示实施方案的侧视图；
图3是本发明第二实施方案的透视图，其中除去了一些元件；
图4是本发明第三实施方案的透视截面图，其中除去了一些元件；
图5是图1所示实施方案的透视截面图；
图5A是图5所示偏置部件的放大视图；
图5B是图1所示实施方案的透视图，其中除去了一些元件；
图6是图1所示实施方案的顶视图，从图中除去了一些元件，显示了长条形基板和弹簧偏置部件；
图6A是图1A所示实施方案的顶视图；
图7是图1所示实施方案在打开位置的顶视图，其中没有靴子；
图8是图1所示实施方案在打开位置的顶视图，其中叠放了滑雪靴；
图9是图1所示实施方案的分解视图；
图10是图4所示实施方案的分解视图；
图11是图4所示实施方案的透视图。
优选实施方案的详细说明
从以下结合附图对优选实施方案所做详细描述中可以更好的理解本发明。
图1和图2表示本发明的优选实施方案。在该实施方案中，紧固装置100安装在滑雪板10上。紧固装置通过底垫110与滑雪板相分开，该底垫110允许滑雪板弯曲并确保在弯曲时该滑雪板不会被紧固装置弄坏。底垫110上靠着静止的基板120。该静止的基板120的中央区域包括偏置部件180(图5和图6中所示)，该部件将顶板130保持在其正常位置。顶板130安装在静止的基板120的顶部上，其安装方式使得顶板130可以关于偏置部件180侧向地绕轴转动。在顶板130上安装足跟保持杯150和足尖保持杯140。这些杯用于将靴子(如60示意性所示)保持在紧固装置上。足跟杯150也装配有传统的靴子脱开部件160。靴子60靠在足跟垫155和足尖垫145上。这些垫安装在顶板130上，从而施加在靴子60上的任何扭矩都传递给顶板130。足跟垫155装有传统的滑雪刹170，它防止在靴子60脱开的情况下滑雪板发生滑动。
如图2所示，紧固装置100由在中央位置的螺钉20固定在滑雪板10上。紧固装置100通过底垫110与滑雪板10相分开，该底垫朝着紧固装置末端的方向成为锥形以产生空间15，或者朝着该末端方向足够柔软以偏斜或者压缩而产生空间。空间15的存在使得滑雪板可以弯曲而不会受到紧固装置的阻碍。
图3表示本发明的另一个实施方案。在该实施方案中，本发明具有基垫210，它连接至滑雪板(未显示)。在基垫210的顶部上安装两个长条形板222和224，它们可以关于其质心221和223侧向地绕轴转动。板222和224由偏置机构280朝着与滑雪板对准的方向偏置。该偏置机构是可以通过轮282来调整的，以形成更大或者更小的偏置。在板222和224顶部上安装足尖杯240和足跟杯250。在该实施方案中，足尖杯240和足跟杯250与足尖垫245和足跟垫255整体形成。足尖垫245和足跟垫255中的每一个在点246、247、256和257处可枢转地连接至两个长条形的板222和224。靴子(未显示)靠在足尖垫245和足跟垫255上，从而作用在靴子上的(关于竖直轴的)扭转力产生了要由靴子施加在足尖垫245和足跟垫255上的摩擦和/或冲撞力。这些力转移至板222和224。如果该力大到足以克服偏置机构280形成的偏置，则板222和224会侧向绕轴转动，因此彼此相对产生位移。这种位移导致足尖杯245和足跟杯255绕轴转动，由此使它们对靴子的保持脱开。
图4表示本发明的另一实施方案。在该实施方案中，有底垫310，在该底垫310上可枢转地安装有顶板23。弹簧(未显示)将顶板310朝着与滑雪板(未显示)对准的方向偏置。顶板310顶部上安装足尖杯340和足跟杯350，这两个杯都可以关于竖直轴绕轴转动。足尖杯和足跟杯可枢转地连接至顶板330，从而关于竖直轴而作用在足尖杯340和足跟杯350之间保持的靴子上的任何扭转力会使得顶板330关于其质心335绕轴转动。足尖杯340和足跟杯350还连接至位于顶板330内的连接杆320上。如果在紧固装置中固定的靴子上产生扭转力达到足以克服在顶板330中的偏置，则顶板330会侧向绕轴转动，导致连接杆320移动，由此将足尖杯340和足跟杯350旋转至脱开位置。在靴子已经被脱开之后，顶板中的偏置会将顶板返回到其中间位置。
图5、5A、5B和6清楚的显示了偏置部件180的内部，该偏置部件负责将顶板130进行预定的偏置。偏置部件180由调整器182和两个弹簧184，186构成，其中调整器182用于调整克服偏置所需的力，弹簧连接至顶板130以将其偏置。这些图也显示了紧固部件142和152，通过这些紧固部件，足跟垫145和足尖垫155连接至顶板130。靴子上的扭转力通过这些垫部件转移给顶板130。图中还显示了连接部件144和154，它们将足尖杯140和足跟杯150保持至基板。通过这两个不同的连接，使得足尖杯140和足跟杯150在脱开过程中绕轴转动或平移。还可以看见偏置销183和185，它们通过凸轮表面187、188、189和190连接至弹簧184和186以及顶板，这些凸轮表面与前凸轮滚柱191和后凸轮滚柱192相接触。
通过适当地设计凸轮表面187、188、189和190，可以获得这样一种滑雪板紧固装置，其中与在滑雪板前部的侧向(外)边缘施加类似的负载相比，如果负载施加在滑雪板尾端中部(内)边缘上，则该滑雪靴会更容易的脱开。
图7表示本发明的优选实施方案处于打开结构时的顶视图。在该图中，可以看见滑雪板的前部上的扭转负载是如何影响顶板130的。顶板130沿着逆时针方向关于后凸轮滚柱192绕轴转动，足尖杯140和足跟杯150关于连接部件142和152沿着顺时针方向绕轴转动，由此脱开靴子。或者，如果扭转负载施加在滑雪板的尾端，该顶板绕前凸轮滚柱191绕轴转动。
图8表示与图7同样的结构，但是其中有靴子60叠置，以显示足尖杯140和足跟杯150在其绕轴转动时如何释放靴子。
本领域技术人员可以理解，还存在着一些没有提到的改进和变化。因此前面的描述仅作示例之用，不是对本发明范围的限制。