АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЛЫЖНОЕ КРЕПЛЕНИЕ

Полезная модель относится к конструкции лыжных креплений с автоматическим закреплением спортивной обуви, снабженной в носовой части осью, для различных систем, например SNS или NNN, предназначенных для беговых, туристических или иных лыж и лыжероллеров.
Известно «Крепление для беговых или прогулочных лыж» по патенту RU №2382667 с приоритетом от 17.01.2006, а также «Автоматическое лыжное крепление» по патенту № RU 153958 с приоритетом от 28.10.2014.
Упомянутые лыжные крепления содержат пластиковый корпус, направляющую для подошвы лыжного ботинка, неподвижный элемент, базирующий ось лыжного ботинка, выполненный за одно целое с пластиковым корпусом, подвижный подпружиненный элемент, выполненный из металла и запирающий ось ботинка, клавишу перемещения подвижного подпружиненного элемента для освобождения оси ботинка, эластичный амортизатор и крышку.
Недостаток упомянутых лыжных креплений заключается в асимметричном износе неподвижного и подвижного элементов в процессе эксплуатации, вследствие того, что пластмасса и металл имеют различную прочность.
Следует иметь в виду, что наибольшая нагрузка на лыжное крепление в процессе движения лыжника возникает при его отталкивании лыжей от лыжни для продвижения другой лыжи и лыжника вперед и приходится на заднюю поверхность неподвижного пластмассового элемента. Таким образом, наиболее нагруженный элемент лыжного крепления оказывается изготовленным из менее прочного материала, то есть пластмассы, по сравнению с менее нагруженным подвижным элементом, изготовленным из металла.
Неравномерный износ элементов лыжного крепления повышает риск непроизвольного расцепления оси лыжного ботинка, особенно при коньковом ходе и снижает надежность и долговечность лыжного крепления.
Наиболее близким к заявляемому автоматическому лыжному креплению является «Автоматические крепления для беговых лыж» по патенту RU №2362603, с приоритетом от 26.10.2006.
Крепление содержит корпус, замок, состоящий из двух частей: подвижной и неподвижной, подвижную клавишу, амортизатор, выполненный из эластичного материала, пружину, при этом подвижная часть замка выполнена в виде запорной скобы с боковыми вертикальными полками, имеющими фигурные вырезы, совпадающие по радиусу закругления с удерживаемой осью ботинка, а неподвижная часть замка выполнена с вертикальными боковыми полками с верхней частью, имеющей наклонную поверхность, при этом обе части замка выполнены с выступами для установки пружины, а корпус выполнен с полостью в средней части с вырезами для фиксации амортизатора и с пазами для удержания подвижной клавиши в рабочем положении, а замок размещен на нижней фигурной пластине с боковыми выступами.
По сравнению с вышеприведенными аналогами, в конструкции лыжного крепления по патенту №2362603 отсутствует проблема асимметричного износа неподвижного и подвижного элементов, взаимодействующих с осью лыжного крепления, поскольку они выполнены из одного и того же материала, а именно из металла.
В то же время зона взаимодействия неподвижного и подвижного элементов с осью ботинка, по сравнению с упомянутыми аналогами, осуществляется не по всей длине оси, а только на двух участках, равных толщине листа, из которого вырублены эти элементы. Вследствие этого возникает высокая концентрация напряжений в зоне контакта, ускоряющая износ контактирующих элементов, а именно неподвижного и подвижного элементов и оси лыжного ботинка.
Из чертежей описания патента, в частности Фиг. 1В (сечение Е-Е), видно, что толщина каждой боковой вертикальной полки неподвижного и подвижного элементов, взаимодействующих с осью ботинка, составляют половину диаметра оси.
D
Таким образом, суммарная длина взаимодействия с осью лыжного ботинка на каждом неподвижном и подвижном элементах, с учетом толщины двух вертикальных полок, взаимодействующих с осью, равна размеру диаметра  оси лыжного ботинка.
D
Это обстоятельство подтверждается и в натуральных объектах. Так, диаметр  оси лыжного ботинка составляет 4 мм, а толщина полок неподвижного и подвижного элементов в готовом лыжном креплении по патенту №2362603 составляет 2 мм каждая.
С целью уменьшения износа и увеличения долговечности работы лыжного крепления возможно изготовление неподвижного и подвижного элементов лыжного крепления из листового материала с большей толщиной, но нецелесообразно.
Нецелесообразность заключается в том, что с увеличением толщины металла возрастает его расход и вес изделия, повышается его себестоимость и цена. Кроме того, при увеличении толщины листов, из которых изготовляются детали, значительно снижается стойкость вырубных и гибочных штампов, которые необходимо чаще заменять, а это дорогостоящая оснастка.
Кроме того, с увеличением толщины листа, из которого изготовляют неподвижный и подвижный элементы, необходимо закладывать при их проектировании и изготовлении штампов увеличенные радиусы гиба в соответствии с «Руководящими техническими материалами (РТМ 890) «Проектирование штампов для холодной штамповки» (Научно-исследовательский институт технологии и организации производства 1960 год), во избежание образования трещин и разрывов в местах гиба. Увеличение радиусов гиба оказывает влияние на взаимное положение неподвижного элементов по их ширине и высоте и, в связи с этим обстоятельством, требуют некоторых конструктивных изменений лыжного крепления.
Еще одним недостатком упомянутого лыжного крепления является монтаж его элементов снизу пластмассового корпуса, вследствие которого необходима дополнительная нижняя фигурная пластина с боковыми выступами, удерживающая расположенные над ней подвижный и неподвижный элементы, образующие единый узел.
В связи с этим обстоятельством в продажу поступает не готовое к применению лыжное крепление, а, образно говоря, комплект деталей россыпью, которые потребитель сам должен собрать в изделие.
Так, при установке крепления на лыжу потребителю необходимо установить узел, включающий подвижный и неподвижный элементы, и прикрутить его к лыже двумя саморезами, затем сверху установить пластмассовый корпус с направляющей и амортизатором и прикрутить его к лыже так же двумя саморезами, после чего вставить подвижную клавишу.
Таким образом, покупатель вынужден выполнять операции сборщика по изготовлению, вместо того, чтобы установить готовое изделие.
Задачей полезной модели является снижение износа неподвижного и подвижного элементов и упрощение монтажа лыжного крепления на лыже.
D
D
Поставленная задача осуществляется за счет того, что в автоматическом лыжном креплении, включающем пластиковый корпус, металлические неподвижный с окном и вертикальными боковыми полками, перпендикулярными оси лыжного ботинка, и подвижный с вертикальной полкой элементы, пружину перемещения подвижного элемента, клавишу освобождения оси ботинка, эластичный амортизатор и крышку, согласно полезной модели неподвижный элемент выполнен с вертикальной задней полкой, при этом упомянутая полка и вертикальная полка подвижного элемента выполнены параллельно оси диаметром  ботинка, а ширина каждой параллельной полки, в зоне их взаимодействия с осью ботинка, превышает диаметр , при этом вертикальная полка подвижного элемента размещена в окне неподвижного элемента, а сборку элементов лыжного крепления осуществляют сверху пластикового корпуса.
Н
H1
D
Ширина полки  неподвижного элемента в зоне ее контакта с осью ботинка практически равна длине оси ботинка. Ширина  полки подвижного элемента в зоне контакта с осью ботинка меньше ширины полки неподвижного элемента, поскольку она определяется шириной окна неподвижного элемента, в котором она перемещается. Ширина полок неподвижного и подвижного элементов практически превышает диаметр  оси лыжного ботинка соответственно в несколько раз и во столько же раз увеличивается зона контакта упомянутых элементов по сравнению с прототипом по патенту №2362603, что позволяет соответственно во столько же раз снизить концентрацию напряжений в зоне их взаимодействия и соответственно повысить долговечность работы лыжного крепления.
Следует отметить, что поскольку элементы лыжного крепления выполнены с возможностью монтажа сверху пластикового корпуса, то это обстоятельство позволяет окончательно собирать лыжное крепление на производстве и поставлять потребителю готовое изделие. Потребителю не требуется производить дополнительную сборку лыжного крепления, а остается только прикрутить его к лыже саморезами.
Пластиковый корпус выполнен с полостями для размещения в них элементов лыжного крепления и упорной стенкой, перпендикулярной его продольной оси, выполненной в виде двух упоров по радиусу, соответствующему внешнему радиусу изгиба вертикальной задней полки неподвижного элемента, параллельной оси ботинка, и упором для пружины на противоположной стенке.
А
R
D
D
L
А
В
D
Неподвижный элемент выполнен из листового материала в виде пластины с окном прямоугольной формы, соответствующей свободному перемещению вертикальной полки подвижного элемента, а вертикальные боковые полки, перпендикулярные оси лыжного ботинка, расположены по разные стороны окна и выполнены с уклоном на торце , облегчающим вхождение оси ботинка в лыжное крепление, при этом вертикальная задняя полка, параллельная оси ботинка, загнута по радиусу ≥0,5 на высоту не более 2, а расстояние  между торцами  перпендикулярных полок и торцом  загнутой задней полки, параллельной оси ботинка, соответствует диаметру  оси ботинка.
В неподвижном элементе выполнены отверстия для закрепления лыжного крепления к лыже, центры которых выходят за габарит пластины, которая в плане обретает близкую к Ф-образной форму.
Подвижный элемент выполнен из листового материала в виде двуплечего Г-образного рычага, при этом конец вертикального короткого плеча в виде вертикальной полки, параллельной оси ботинка, выполнен скобообразной формы, а конец длинного горизонтального плеча выполнен с центральным выступом, ориентирующим пружину, при этом боковые продольные вертикальные стенки выполнены с отверстиями под ось, взаимодействующую с рычагом клавиши.
Металлические неподвижный и подвижный элементы выполнены из стали.
Клавиша перемещения подвижного элемента для освобождения оси ботинка выполнена из пластика в виде поворотного двуплечего Г-образного рычага. Длинное плечо предназначено для освобождения оси ботинка, а два коротких боковых плеча выполнены с отверстиями под ось, взаимодействующую с отверстиями в подвижном элементе.
Эластичный амортизатор размещен непосредственно в пластиковом корпусе.
Достигнутый технический результат заключается в том, что по сравнению с прототипом за счет перераспределения удельных нагрузок по всей длине оси и ширине полок неподвижного и подвижного элементов, взаимодействующих с осью ботинка, снижается их износ и повышается долговечность эксплуатации лыжного крепления.
Снижение износа происходит за счет того, что вертикальные полки этих элементов расположены параллельно оси лыжного ботинка и взаимодействуют практически по всей длине оси ботинка.
Кроме того, потребителем упрощается монтаж лыжного крепления, поскольку оно представляет законченное готовое изделие, не требующее дополнительных операций при его закреплении на лыже.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
- Фиг. 1 - трехмерное изображение лыжного крепления;
- Фиг. 2 - пластиковый корпус (фото);
- Фиг. 3 - трехмерное схематическое изображение лыжного крепления в сборе, с вырезом одной четверти;
- Фиг. 4 - трехмерное изображение неподвижного элемента.
D
Автоматическое лыжное крепление (фиг. 1) содержит пластиковый корпус 1, металлический неподвижный элемент 2, металлический подвижный элемент 3, взаимодействующие с осью 4 диаметром  лыжного ботинка (фиг. 4), пружину перемещения 5 подвижного элемента 3, клавишу 6 освобождения оси ботинка, эластичный амортизатор 7 и крышку 8.
Пластиковый корпус 1 (фиг. 2, 3) выполнен с полостями 9 и 10 для размещения в них элементов лыжного крепления и упорной стенки, перпендикулярной его продольной оси в виде двух упоров 11 с радиусом, соответствующим внешнему радиусу изгиба вертикальной задней полки неподвижного элемента 2, параллельной оси 4 ботинка, и с козырьком 12, взаимодействующим с неподвижным элементом 2 и препятствующим его перемещению вверх. Для фиксации пружины перемещения 5 в пластиковом корпусе 1 выполнен упор 13, расположенный на противоположной стенке.
А
Неподвижный элемент (фиг. 4) выполнен в виде пластины 14 с окном 15 прямоугольной формы, при этом размер окна соответствует свободному перемещению вертикальной полки 16 (фиг. 1) подвижного элемента 3. По разные стороны окна 15 выполнены две вертикальные боковые полки 17, перпендикулярные оси 4 лыжного ботинка. Торцы , полок 17 выполнены с наклоном в сторону, противоположную его вертикальной задней полке 18, параллельной оси ботинка, и обеспечивают беспрепятственное вхождение оси ботинка в лыжное крепление, ограничивая ее перемещение вперед.
В процессе движения лыжника полки 17 практически не испытывают нагрузок, поскольку вся нагрузка воспринимается вертикальной полкой 18 неподвижного элемента и вертикальной полкой 16 подвижного элемента.
R
D
D
Н
D
Вертикальная задняя полка 18 неподвижного элемента 2, параллельная оси лыжного ботинка, загнута по радиусу ≥0,5 на высоту не более 2 и выполнена шириной , превышающей диаметр  оси ботинка, близкой к длине оси ботинка.
L
А
D
Расстояние  между торцами  вертикальных боковых и торцом В вертикальной полки 18 соответствует диаметру  оси ботинка.
Для крепления на пластиковом корпусе 1 неподвижного элемента 2 в пластине 14 выполнены отверстия 19, центры которых расположены впереди вертикальных боковых полок 17, перпендикулярных оси ботинка, и выходят за габарит пластины, которая в плане обретает близкую к Ф-образной форму.
Подвижный элемент 3, запирающий ось ботинка, выполнен в виде двуплечего Г-образного рычага, при этом конец вертикального короткого плеча в виде вертикальной полки 16, запирающей ось 4 ботинка в неподвижном элементе 2, выполнен скобообразной формы. Конец длинного горизонтального плеча выполнен с центральным выступом 20 (фиг. 3), ориентирующим пружину 5, при этом боковые продольные вертикальные стенки (фиг. 1) 21 на продолжении длинного плеча выполнены с отверстиями под ось 22, взаимодействующую с рычагом клавиши 6 и подвижным элементом 3.
H1
D
Ширина  вертикальной полки 16 превышает диаметр  оси ботинка, а максимальная ее величина определяется шириной окна 15 в неподвижном элементе 2 для свободного ее перемещения в этом окне.
Неподвижный 2 и подвижный 3 элементы выполнены из листовой стали.
Клавиша перемещения 6 подвижного элемента 3 для освобождения оси ботинка выполнена из пластика в виде поворотного двуплечего Г-образного рычага, при этом длинное плечо 23 предназначено для нажатия при освобождении оси 4 ботинка, а два коротких боковых плеча 24 выполнены с отверстиями под ось, взаимодействующую с отверстиями в подвижном элементе.
Эластичный амортизатор 7 размещен в полости пластикового корпуса 1.
Лыжное крепление крепится к лыже саморезами 25.
Лыжное крепление работает следующим образом.
А
В
R
Для закрепления лыжного ботинка в креплении следует надавить осью 4 лыжного ботинка на скобообразный конец вертикальной полки 16 подвижного элемента 3, переместив его вперед, при этом в неподвижном элементе 2 освобождается полость, образованная поверхностями ,  вертикальных полок 17 и радиуса  и вертикальной полки 18, в которую западает ось 4 лыжного ботинка.
Под действием пружины 5, размещенной в полости пластикового корпуса, подвижный элемент 3 перемещается в обратную сторону и запирает ось 4 лыжного ботинка скобообразным концом вертикальной полки 16.
Освобождение ботинка осуществляют путем нажатия на длинное плечо 23 клавиши 6, при этом, поворачиваясь на цапфах, два коротких боковых плеча 24 перемещают вперед ось 22, взаимодействующую с боковыми продольными вертикальными стенками 21 подвижного элемента 3, и перемещают его, освобождая ось 4 и позволяя извлечь ботинок из лыжного крепления.