Устройство для крепления лыжного ботинка

Полезная модель относится к принадлежностям для спорта и отдыха, в частности, к лыжным креплениям, и предназначена для шарнирного закрепления лыжных ботинок на поверхности лыж при помощи оси, установленной в ботинке. Может использоваться для беговых лыж, как для спортивных, так и для прогулочных.
Известно устройство крепления лыжного ботинка по патенту US4995632, A63C 9/20, 1991. Устройство содержит две части для фиксации оси ботинка, в которых эта ось устанавливается шарнирно с возможностью поворота ботинка. Одна фиксирующая часть неподвижная, вторая - подвижная стопорная часть, выполненная с возможностью смещения в направлении неподвижной части. Подвижная стопорная часть содержит крюки. Подвижная часть поджата пружиной, которая удерживает ее в заблокированном положении и фиксирует положение оси ботинка в закрытом состоянии устройства. Открытие устройства производят перемещением подвижной части с помощью рычага, соединенного с ней металлическим зажимом. Недостатком является невысокая надежность работы устройства, вызванная слабым закреплением пружины и расположением подвижной части и пружины под эластичным флексором.  При растяжении пружины для открытия устройства возможен ее выход из зацепления с удерживающим выступом и повреждение флексора.
Известно крепление для беговых лыж по патенту ЕР1226850, A63C 9/20, 2002, содержащее опорную пластину с канавкой для установки оси ботинка и перекрывающий канавку удерживающий элемент. Удерживающий элемент выполнен в виде петли, расположен под гибким эластичным флексором и соединен с бобышкой шарнирной части рычага. С помощью рычага удерживающий элемент перемещается взад и вперед. Фиксация положения рычага в закрытом или открытом состоянии осуществляется с помощью вхождения выступов на боковой поверхности бобышки рычага в отверстия на боковых щеках опорной пластины. Недостатком является возможное случайное открытие и поломка рычага, открывающегося в направлении против хода движения лыжника. Свободный конец рычага направлен в сторону носка лыжи. Недостаточная надежность крепления обусловлена так же прохождением проволочных боковых частей удерживающего элемента под гибким флексором и ненадежное закрепление концов удерживающего элемента на поворотной бобышке рычага. Все это может привести к разъединению удерживающего элемента и рычага и повреждению флексора.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбрано крепление для беговых лыж по патенту РФ на изобретение №2683768, A63C 9/20, 2019. Крепление содержит корпус с пазом для оси лыжного ботинка, запорный элемент для закрепления оси ботинка, упругий элемент смещения запорного элемента и элемент управления запорным элементом. Элемент управления выполнен в виде рычага и содержит выполненный в нижней части, по крайней мере, один упор. Крепление содержит пружину, а запорный элемент имеет выступ в передней части, выполненный с возможностью взаимодействия с пружиной. Пружина установлена в полости корпуса, в полости имеется один выступом для ее фиксации. Запорный элемент в закрытом положении зафиксирован пружиной. Запорный элемент в открытом состоянии зафиксирован элементом управления и пружиной. Корпус крепления выполнен с возможностью упругой деформации при монтаже элемента управления. Элемент управления закреплен в корпусе посредством выступов на боковых поверхностях элемента управления. Выступы размещены в вырезах в боковых стенках корпуса. Недостаточная надежность крепления обусловлена фиксацией пружины с помощью лишь одного выступа, из-за чего пружина может выйти из контакта с запорным элементом при небольшом смещении ее оси. Размещение пружины непосредственно на поверхности лыжи, между передним концом корпуса и упором запорного элемента может привести к повреждению поверхности лыжи при сжатии-разжатии пружины и смещении запорного элемента. Кроме того, от длительно повторяющейся нагрузки со стороны пружины может произойти повреждение стенки корпуса. Размещение свободного конца рычага в противоположную от ботинка сторону, с поднятием его против хода движения лыжника может привести к самопроизвольному открытию крепления и расфиксации оси ботинка при наезде на препятствие, например, при наезде на ветку.  При данной ситуации возможен выход упора рычага из зацепления с упором запорного элемента. Установка элемента управления, в частности оси рычага, в вырезы на боковой поверхности корпуса с применением деформации стенок корпуса снижает надежность крепления из-за возможной поломки стенок корпуса. Кроме того, сами вырезы в стенках корпуса являются концентраторами напряжения и их наличие снижает надежность конструкции корпуса.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности работы устройства для крепления лыжного ботинка.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для крепления лыжного ботинка, содержащем корпус, посадочное место для оси ботинка, флексор, запорную планку с зацепами для оси ботинка, пружину, механизм управления запорной планкой, выполненный в виде рычага, соединенного с кулачком, согласно полезной модели, в закрытом положении свободный конец рычага направлен к месту установки ботинка, пружина размещена на запорной планке, и закрыта полкой запорной планки и стенками стакана, выполненного во внутренней части корпуса, свободный конец пружины взаимодействует с концевым упором запорной планки, закрытый торец стакана поджат флексором, кулачок размещен между передним упором корпуса и концевым упором запорной планки, внутри корпуса выполнены выступы с вырезами, в которые заведена ось кулачка, на нижней поверхности рычага выполнены продольные ребра жесткости, соединенные с кулачком, на наружных боковых поверхностях корпуса выполнены углубления.
Технический результат обеспечивается направлением свободного конца рычага к середине лыжи, к месту установки ботинка, за счет чего подъем рычага происходит по ходу движения лыжника и при случайном наезде на препятствие, или ослаблении фиксации положения рычага исключается подъем рычага и раскрытие крепления ботинка.  Размещение пружины на металлической запорной планке защищает поверхность лыжи, исключая ее повреждение при сжатии и распрямлении пружины, а верхняя полка запорной планки защищает пружину от попадания мусора в открытом положении рычага. Помещение пружины в специальный направляющий стакан предотвращает изгиб пружины, обеспечивает четкое осевое ее сжатие, за счет чего исключается выход пружины из контакта с концевым упором запорной планки, обеспечивается надежное движение запорной планки и, соответственно, надежное открытие-закрытие зацепов оси ботинка. Поджатие закрытого торца направляющего стакана флексором из упругого эластичного материала предотвращает разрушение внутренней стенки корпуса за счет амортизирующих свойств материала флексора. Напряжение в материале корпуса, вызванное нагрузкой со стороны пружины, снимается за счет амортизирующих свойств флексора. Использование кулачкового механизма для преобразования вращательного движения кулачка в линейное перемещение запорной планки с многократным повторением одних и тех же движений обеспечивает надежность работы устройства. Надежность повышается за счет устойчивого положения кулачка и большой площади его опорной рабочей поверхности, за счет высокого коэффициента усиления при преобразовании одного вида движения в другое с помощью эксцентрикового механизма. Размещение кулачка между передним упором корпуса и концевым упором запорной планки позволяет повысить надежность фиксации элементов устройства в открытом и закрытом положениях. Это происходит за счет использования геометрической формы кулачка, которая как обеспечивает кинематическую связь с запорной планкой в пределах данного пространства, так и использует механизм самоторможения при установке кулачка в крайние положения. Выполнение дополнительных упоров на боковых поверхностях рычага повышает надежность фиксации элементов устройства в открытом положении. Установка оси кулачка в полукруглые вырезы-карманы во внутренних выступах передней части корпуса исключает деформацию стенок корпуса при установке кулачка, исключает напряжение, возникающее в корпусе при использовании для этой цели сквозных отверстий, по примеру аналога. Выполнение специальных выступов с карманами для оси кулачка повышает жесткость всего корпуса, снимает напряжение от нагрузок на наружные стенки корпуса при повороте кулачка с рычагом, повышает надежность конструкции корпуса. Выполнение на нижней внутренней поверхности рычага развитых ребер жесткости скругленной формы, расположенных вдоль оси рычага, обеспечивает дополнительный упор рычага, увеличивая его площадь опоры. Также ребра обеспечивают достаточную прочность в месте приложения внешних усилий к рычагу. Все это повышает надежность работы рычага и всего лыжного крепления. Углубления, выполненные на наружных боковых поверхностях корпуса, позволяют лыжнику надежно захватывать рычаг для его ручного открытия даже при налипшем на корпус снеге и в надетых варежках или перчатках.
На фигуре 1 представлен продольный разрез устройства для крепления лыжного ботинка в закрытом положении.
На фигуре 2 представлен продольный разрез устройства для крепления лыжного ботинка в открытом положении.
На фигуре 3 представлен вид сверху устройства для крепления лыжного ботинка в открытом положении.
На фигуре 4 представлен поперечный разрез устройства в открытом положении, выполненный по оси кулачка.
На фигуре 5 представлена деталировка устройства для крепления лыжного ботинка.
На фигуре 6 представлен общий вид в аксонометрии устройства для крепления лыжного ботинка в закрытом положении.
На фигуре 7 представлен общий вид в аксонометрии устройства для крепления лыжного ботинка в открытом положении.
Устройство для крепления лыжного ботинка содержит корпус 1 с посадочным местом 2, в котором выполнено углубление для оси лыжного ботинка, флексор 3, металлическую запорную планку 4 с зацепами 5.Зацепы 5 установлены внутри выступов посадочного места 2. Металлическая запорная планка 4 выполнена с концевым уступом 6, в который упирается пружина 7. На концевом уступе 6 выполнена верхняя полка 15 запорной планки 4.  Пружина 7 установлена в стакане 8, выполненном в корпусе 1 и располагается сверху на запорной планке 4. Стакан 8 имеет цилиндрическую форму и является направляющей для пружины 7. Механизм управления запорной планкой 4 выполнен в виде рычага 9, соединенного с кулачком 10.  Кулачок 10 выполнен с эксцентриситетом оси 11, кулачок выполнен с секторным срезом части его тела. На нижней поверхности рычага 9 выполнены ребра 12 скругленной формы, в виде части овала. Кулачок 10 плотно установлен между передним упором 13 корпуса 1 и наружной поверхностью концевого уступа 6 запорной планки 4. Геометрия кулачка 10 с эксцентрично установленной осью 11 рассчитана таким образом, что в закрытом положении между упором 13 и  уступом 6 расположена минимальная ширина кулачка 10, в открытом положении  между упором 13 и  уступом 6 расположена максимальная ширина кулачка 10. Положение рычага 9 в закрытом и в открытом состоянии фиксируется за счет самоторможения кулачка 10 плотно заведенного в зазор между упором 13 и уступом 6. Упоры 14 на боковых поверхностях рычага 9 повышают надежность фиксации рычага 9 в открытом состоянии. Корпус 1 содержит внутренние вертикальные выступы 16, расположенные по обе стороны от переднего упора 13. В выступах 16 выполнены вырезы 17 в виде полукруглых карманов. Ось 11 кулачка 10 установлена в вырезах 17. Ось 11 защищена от выхода из вырезов 17 плотной установкой кулачка 10 между передним упором 13 корпуса 1 и наружной поверхностью концевого уступа 6 запорной планки 4. Сверху ось 11 закрыта верхней поверхностью корпуса 1, что предотвращает ее вертикальное смещение.
Устройство для крепления лыжного ботинка работает следующим образом.
Лыжник встает ботинком на корпус 1, закрепленный на лыже, попадая направляющими в пазы на подошве лыжного ботинка и оказывает вертикальное давление на зацепы 5металлической запорной планки 4. Запорная планка 4 смещается в сторону пятки лыжника и ось, вмонтированная в носок лыжного ботинка входит в углубление посадочного места 2.Сила упругости пружины 7 возвращает запорную планку 4 в начальное положение, при котором ось лыжного ботинка оказывается в зацеплении. Кулачок 10 плотно поджимается плоской срезанной поверхностью к уступу 6 и оказывается зажатым между упором 13 и уступом 6 по наименьшей своей ширине, рычаг 9 за счет этого находится зафиксированным в закрытом положении. Свободный конец рычага 9 направлен к ботинку лыжника. За счет чего исключается самопроизвольное открытие рычага 9 и самопроизвольное высвобождение оси ботинка.  При механическом перемещении рычага 9 вверх, кулачок 10 поворачивается вокруг своей оси 11, за счет эксцентриситета оси 11 при повороте меняет положение так, что между уступом 6 и упором 13 оказывается наибольшая ширина кулачка. За счет самоторможения кулачка 10, вызванного поджатием его с двух сторон, рычаг 9 остается зафиксированным в открытом положении. При повороте кулачок 10 смещает металлическую запорную планку 4 в сторону пятки лыжника и освобождает ботинок из зацепления с креплением. Далее сила упругости пружины 7 возвращает запорную планку 4 и рычаг 9 в исходное положение. Пружина 7 надежно удерживает рычаг 9 в закрытом положении.
Таким образом, полезная модель позволяет повысить надежность работы устройства для крепления лыжного ботинка.