КРЕПЛЕНИЕ ДЛЯ БЕГОВЫХ ЛЫЖ
CROSS-COUNTRY SKI BINDING

Изобретение относится к области спорта, а именно к креплениям для лыж, и предназначены для крепления лыжных ботинок с осевой системой крепления на беговые и другие типы лыж для всех типов лыжного хода, для спорта, туризма, свободного катания, катания типа телемарк и т.д.
Известны крепления для лыж по патенту США №4995632 (опубликован 26.02.1991), содержащие корпус, замок, состоящий из двух частей (подвижной и неподвижной), подвижную клавишу, амортизатор, выполненный из эластичного материала, пружину.
Недостатками креплений являются сложность конструкции, высокие требования к точности изготовления деталей и сложность оснастки для производства, неудобство эксплуатации вследствие необходимости приложения больших усилий на орган управления при принудительном раскрытии, и невозможность фиксации в раскрытом состоянии.
Известны лыжные крепления по заявке РСТ WO 2012036561 (опубликована 22.03.2012), состоящие из корпуса, управляющей клавиши, пружины, запорной скобы с отверстиями и выступом, связанной с клавишей, несущей скобы, нижней пластины и амортизатора.
Известны также лыжные крепления по патенту РФ №2362603 (опубликован 27.07.2009), содержащие корпус, замок, состоящий из двух частей - подвижной, в виде запорной скобы с осью и боковыми вертикальными полками и неподвижной с вертикальными боковыми полками, подвижную клавишу, амортизатор, выполненный из эластичного материала, пружину, нижнюю фигурную пластину.
Недостатком указанных креплений является неудобство эксплуатации вследствие необходимости приложения больших усилий на орган управления при принудительном раскрытии и невозможность фиксации в раскрытом состоянии.
Известны лыжные крепления по патенту РФ №2541747 (опубликован 20.02.2015) содержащие корпус, флексор, подвижную планку с боковыми полками и выступом, на котором жестко установлен переключатель линейного перемещения для управления состояниями открыто - закрыто фиксирующего механизма.
Недостатками креплений являются низкая надежность запирания из-за невозможности применения мощной пружины, наличия значительных зазоров, приводящих к люфтам оси лыжного ботинка, необходимости приложения больших усилий на элемент управления при принудительном раскрытии, а также невозможность фиксации крепления в раскрытом состоянии.
Известны лыжные крепления по патенту РФ №2382667 (опубликован 27.02.2010), содержащие крышку, корпус на котором выполнен паз для шарнирного присоединения лыжного ботинка, пружину, причем с пазом сопряжен запорный элемент, который посредством установленного в корпусе с возможностью поворота элемента управления имеет возможность перевода из запертого положения, в котором ботинок шарнирно закреплен в креплении, в открытое положение, обеспечивающее освобождение ботинка.
Недостатками креплений являются сложность конструкции и оснастки для производства, невозможность фиксации крепления в раскрытом состоянии, большие зазоры приводящие к значительному люфту оси лыжного ботинка.
Известны лыжные крепления по патенту РФ №2424841 (опубликован 27.07.2011) содержащие корпус, крючок или скобу зацепления, установленную в корпусе с возможностью продольного смещения и в закрытом положении выполненную с возможностью перемещения в открытое наверх входное отверстие для относящегося к подошве элемента зацепления, и при этом противолежащий скобе зацепления конец относящегося к креплению элемента зацепления выполнен с возможностью соединения через вводимый с верхней стороны корпуса крепления соединительный элемент с приводным элементом, прежде всего, приводным рычагом.
Недостатком креплений является сложность конструкции и оснастки для производства, а также невозможность автоматического запирания.
Кроме того, недостатком известных лыжных креплений с возможностью автоматического запирания и элементом управления, выполненным в виде отдельной подвижной детали, является то, что управляющий элемент (клавиша либо рычаг) связан с запорным элементом и при автоматическом запирании упругий элемент кроме воздействия на запорный элемент воздействует на управляющий элемент либо на механизм, связывающий его с запорным элементом. Вследствие этого возникают дополнительные нагрузки на упругий элемент, которые приводят к снижению надежности автоматического запирания крепления. Также дополнительные нагрузки на упругий элемент, приводящие к снижению надежности запирания крепления, могут возникать из-за воздействия на управляющий элемент внешних факторов (льда, загрязнений, дефектов литья, вмятин, порезов и других повреждений вследствие эксплуатации и т.д.).
Технический результат, на получение которого направлено изобретение:
- повышение удобства использования крепления за счет снижения величины нагрузки на элемент управления, необходимой для раскрытия крепления лыжником вследствие изменения положения зоны контакта между выступом нижней части элемента управления и выступа в передней части запорного элемента.
- повышение удобства использования крепления за счет возможности фиксации крепления в раскрытом положении вследствие самоторможения механизма
- повышение надежности запирания крепления вследствие уменьшения нагрузки на упругом элементе из-за разрыва его контакта с управляющим элементом при автоматическом застегивании крепления путем воздействия осью ботинка на запорный элемент.
Технический результат достигается в креплении для лыж, предназначенном для закрепления лыжного ботинка с осью, содержащем корпус с пазом для оси лыжного ботинка запорный элемент для закрепления оси лыжного ботинка и элемент управления запорным элементом выполненный с возможностью изменения своего положения. При этом элемент управления выполнен, по крайней мере, с одним выступом в нижней части, а запорный элемент выполнен, по крайней мере, с одним выступом в передней части. Элемент управления подвижно закреплен в корпусе, при этом обеспечивается контакт между выступом в нижней части элемента управления и выступом в передней части запорного элемента, а при открытии крепления обеспечивается возможность перемещения зоны этого контакта.
В одном из вариантов исполнения при автоматическом закрытии крепления обеспечивается разрыв контакта между выступом в нижней части элемента управления и выступом в передней части запорного элемента.
В одном из вариантов реализации возможно выполнение, по крайней мере, одной поверхности в нижней части элемента управления в виде торцевой поверхности ребра жесткости
Предпочтительно выполнение элемента управления с выступами на боковых поверхностях, а корпуса с вырезами в боковых стенках корпуса, и, по крайней мере, с одной поверхностью на нижней части корпуса, обращенной к, по крайней мере, одному выступу в нижней части элемента управления, а также закрепление элемента управления посредством выступов на боковых поверхностях элемента управления, размещенных в вырезах в боковых стенках корпуса и посредством, по крайней мере, одной поверхности на нижней части корпуса соприкасающейся, по крайней мере, с одной поверхностью выступа в нижней части элемента управления.
Предпочтительно выполнение выступов на боковых поверхностях элемента управления, совмещенными с осью вращения элемента управления.
Предпочтительно выполнение выступов на боковых поверхностях элемента управления со скошенными торцевыми поверхностями или их участками.
В одном из вариантов исполнения элемент управления может быть в корпусе закреплен осью или дополнительными элементами крепления.
Предпочтительно выполнение, по крайней мере, одного выступа в нижней части элемента управления в форме ребра жесткости.
Предпочтительно выполнение элемента управления с, по крайней мере, одним упором в форме выступа в нижней части.
Предпочтительно выполнение элемента управления в виде клавиши или рычага. При этом для клавиши элемента управления предпочтительно выполнение с углублением в верхней части для наконечника лыжной палки.
В одном из вариантов исполнения крепление содержит пружину, а запорный элемент имеет выступ в передней части, выполненный с возможностью взаимодействия с этой пружиной. При этом в корпусе выполнена полость для размещения пружины с выступом для ее фиксации, а запорный элемент может быть в закрытом и/или в открытом положении зафиксирован пружиной и/или элементом управления.
Предпочтительно, чтобы выступ в передней части запорного элемента был выполнен с возможностью воздействия на упор в форме выступа в нижней части элемента управления. При этом предпочтительно, чтобы положение места контакта упора элемента управления и выступа на запорном элементе менялось в зависимости от положения элемента управления и запорного элемента.
Предпочтительно чтобы корпус крепления содержал упругий элемент из эластичного материала (флексор) для взаимодействия с носком лыжного ботинка. При этом корпус крепления выполнен с полостями на внутренних боковых поверхностях, а упругий элемент выполнен с выступами на боковых поверхностях, и закреплен в корпусе за счет расположения указанных выступов в указанных полостях корпуса. Для одного из вариантов исполнения, при этом, в боковых полостях корпуса выполнены выступы, а на выступах упругого элемента выполнены углубления, при этом выступы в полостях корпуса сопряжены с углублениями на выступах упругого элемента.
В одном из вариантов исполнения крепление содержит запорный элемент который имеет выступ в передней части, выполненный с возможностью взаимодействия с упругим элементом из эластичного материала (флексором), одновременно предназначенным для взаимодействия с носком лыжного ботинка. При этом запорный элемент может быть в закрытом и/или в открытом положении зафиксирован флексором и/или элементом управления.
Предпочтительно выполнение элемента управления с возможностью монтажа в корпус сверху. При этом корпус крепления выполнен с возможностью упругой деформации при монтаже элемента управления.
Предпочтительно выполнение корпуса с возможностью закрепления на лыже шурупами. При этом предпочтительно выполнение запорного элемента со сквозным вырезом или отверстием.
В одном из вариантов корпус выполнен с полостью в нижней части, в которой при установке крепления на лыже размещен зацеп, выполненный на скобе, жестко соединенной с лыжей. Предпочтительно исполнение скобы металлической, а соединение ее с лыжей осуществлять с помощью шурупов.
В другом варианте корпус выполнен с боковыми зацепами, с возможностью закрепления на лыже оснащенной дополнительным приспособлением, содержащем боковые выступы или полки, предназначенные для установки крепления.
В одном из вариантов запорный элемент выполнен с боковыми полками с вырезами, совпадающими с осью лыжного ботинка. При этом предпочтительно выполнение запорного элемента с наклонными поверхностями в верхней части боковых полок.
Предпочтительно выполнение корпуса с наклонными поверхностями, соединяющимися с пазом для оси лыжного ботинка, предназначенными для направления оси ботинка в паз при автоматическом запирании.
В одном из вариантов запорный элемент управления содержит выполненные в нижней части, по крайней мере, упора выполненных в форме выступов, причем запорный элемент управления фиксируется при запирании в закрытом положении, одним из этих выступов, а другой выступ используется для обратного сдвига запорного элемента при раскрытии крепления.
Предпочтительно выполнение корпуса с полостью и выемками в хвостовой части, при этом в указанной полости размещена заглушка, выполненная с выступами на нижней части, закрепленными в указанных выемках хвостовой части корпуса.
Предпочтительно выполнение корпуса с дренажными отверстиями для предотвращения накапливания воды в полостях корпуса крепления.
На фиг. 1.1. изображено лыжное крепление в варианте исполнения с корпусом [1], запорным элементом [5], клавишей [3], пружиной [8], упругим элементом (далее также - флексор) [6] и закреплением на лыже [11] с помощью шурупов [10] и несущей скобы [12] в установленном виде.
На фиг. 1.2. изображено лыжное крепление в варианте фиг. 1.1. в виде деталировки.
На фиг. 2.1. изображено лыжное крепление в варианте исполнения с корпусом [1], запорным элементом [5], рычагом [4], пружиной [8], упругим элементом [6] и закреплением на лыже [11] с помощью шурупов [10] и несущей скобы [12] в установленном виде.
На фиг. 2.2. изображено лыжное крепление в варианте фиг. 2.1 в виде деталировки.
На фиг. 3.1 изображено лыжное крепление в варианте исполнения с корпусом [1], запорным элементом [5], элементом управления, выполненным в форме клавиши [3], пружиной [8], флексором [6], установленное на приспособление [14], закрепленное на лыже [11] с помощью боковых зацепов [15] введенных в вырезы [37].
На фиг. 3.2. изображено лыжное крепление в варианте фиг. 3.1 в виде деталировки.
На фиг. 4.1. изображен продольный схематический разрез головной части лыжного крепления в варианте исполнения с корпусом [1], запорным элементом [5], клавишей [3], пружиной [8], упругим элементом [6], закреплением на лыже с помощью шурупов [10] и несущей скобы [12] и расположением пружины [8] перед выступом [7] запорного элемента [5], а упора [22] управляющего элемента [3] за выступом [7] запорного элемента [5].
На фиг. 4.2. изображен продольный схематический разрез головной части лыжного крепления в варианте исполнения с корпусом [1], запорным элементом [5], клавишей [3], пружиной [8], упругим элементом [6], закреплением на лыже с помощью шурупов [8] и расположением упора[22] управляющего элемента перед выступом [7] запорного элемента [5], а пружины [8] за выступом [7] запорного элемента [5].
На фиг. 5.1. изображен продольный схематический разрез головной части лыжного крепления в варианте исполнения с корпусом [1], запорным элементом [5], рычагом [4], пружиной [8], упругим элементом [6], закреплением на лыже с помощью шурупов [10] и несущей скобы [12] и расположением пружины [8] перед выступом [7] запорного элемента [5], а упора [22] управляющего элемента [3] за выступом[7] запорного элемента [5].
На фиг. 5.2. изображен продольный схематический разрез головной части лыжного крепления в варианте исполнения с корпусом [1], запорным элементом [5], рычагом [4], закреплением на лыже с помощью шурупов [10] и несущей скобы [12] и дополнительным упором [24] управляющего элемента [4].
На фиг. 6.1 изображен продольный схематический разрез головной части лыжного крепления в варианте исполнения с корпусом [1], запорным элементом [5], элементом управления, выполненным в форме клавиши [3] с углублением для нажимания лыжной палкой [50] выполненным спереди, флексором [6], закреплением на лыже [11] с помощью шурупов [59], использованием флексора [6] в качестве упругого элемента для запирания крепления и закреплением корпуса [1] на лыже [11] с помощью шурупов [10] и наличием отверстия [40] в передней полости [17]
На фиг. 6.2 изображен продольный схематический разрез головной части лыжного крепления в варианте исполнения с корпусом [1], запорным элементом [5], элементом управления, выполненным в форме клавиши [3] с углублением для нажимания лыжной палкой [50] выполненным спереди, флексором [6], закреплением на лыже [11] с помощью шурупов [59], использованием флексора [6] в качестве упругого элемента для запирания крепления и закреплением корпуса [1] на лыже [11] с помощью шурупов [10] при отсутствии отверстий в передней полости [17].
На фиг. 7.1; 7.2; 7.3; 7.4 изображена схема работы крепления (автоматического замыкания, удерживания оси [9] лыжного ботинка, принудительного раскрытия наконечником лыжной палки, вынимания оси [9] лыжного ботинка), в варианте исполнения, показанном на фиг. 4.1 с упрощенным указанием плеч, сил и моментов, возникающих при воздействии на клавишу [3] запорного элемента [5] при автоматическом запирании, удерживании оси [9] лыжного ботинка и раскрытии при воздействии на клавишу [3] наконечника лыжной палки.
На фиг. 8.1; 8.2; 8.3; 8.4 изображена схема работы крепления (автоматического замыкания, удерживания оси [9] лыжного ботинка, принудительного раскрытия кистью руки лыжника, вынимания и установки оси [9] лыжного ботинка) в варианте исполнения, показанном на фиг. 5.1 с упрощенным указанием плеч, сил и моментов, возникающих при воздействии на рычаг [4] запорного элемента [5] при автоматическом запирании, удерживании оси лыжного ботинка, раскрытии при воздействии на рычаг [4] кисти руки лыжника, а также при фиксации крепления в раскрытом положении.
На фиг. 9.1; 9.2; 9.3; 9.4 изображена схема работы крепления (принудительного замыкания кистью руки лыжника, удерживания оси [9] лыжного ботинка, принудительного раскрытия кистью руки лыжника, вынимания и установки оси [9] лыжного ботинка) в варианте исполнения, показанном на фиг. 5.2 с упрощенным указанием плеч, сил и моментов, возникающих при воздействии на рычаг [4] запорного элемента [5] при принудительном запирании при воздействии на рычаг [4] кисти руки лыжника, удерживании оси лыжного ботинка, раскрытии при воздействии на рычаг [4] кисти руки лыжника, а также при фиксации крепления в раскрытом положении.
Техническое решение реализуется в устройстве, содержащем:
- Корпус крепления [1], либо корпус с хвостовой частью [2], предпочтительно выполненный из пластика, с направляющими, выполненными в зависимости от типа подошвы закрепляемого лыжного ботинка.
- Элемент управления, выполненный в форме подвижной клавиши [3] или рычага [4], предпочтительно выполненный из пластика.
- Запорный элемент [5], предпочтительно выполненный из металла.
- Упругий элемент [6], выполненный из эластичного материала, при использовании конструктивной схемы с воздействием упругого элемента на поверхность носка лыжного ботинка. Также упругий элемент [6] может использоваться для воздействия на передний выступ [7] запорного элемента [5] в конструктивной схеме крепления с автоматическим запиранием.
- Пружину [8], при использовании конструктивной схемы с автоматическим запиранием. При использовании конструктивной схемы с механическим принудительным запиранием оси [9] либо с автоматическим запиранием путем воздействия упругого элемента [6] на передний выступ [7] запорного элемента [5] лыжного ботинка пружина [8] не используется.
- Крепежные шурупы [10], при использовании конструктивной схемы с закреплением крепления на поверхности лыжи [11] шурупами [10] или шурупами [10] и несущей скобой [12], в свою очередь закрепленной на лыже [11] шурупами [13]. При использовании конструктивной схемы с закреплением крепления на лыже с дополнительным приспособлением [14] с помощью боковых зацепов [15] шурупы [10] не используются.
- Скобу [12], при использовании конструктивной схемы с закреплением крепления на поверхности лыжи шурупами [10] и несущей скобой [12], в свою очередь закрепленной на лыже [11] шурупами [13]. При использовании конструктивной схемы с закреплением крепления на поверхности лыжи [11] только шурупами [10] или дополнительным приспособлением [14] с помощью боковых зацепов [15] скоба [12] не используется.
- Декоративную заглушку [16], которая может отсутствовать, или быть замененной декоративным покрытием, либо наклейкой.
Крепление представляет собой корпус [1] в передней полости [17] которого располагается элемент управления, выполненный в форме клавиши [3] или рычага [4], который смонтирован с возможностью движения, закрепленный с помощью боковых выступов [18] которые входят в зацепление с соответствующими пазами [19], выполненными в стенках передней полости [17] корпуса [1] крепления. Также элемент управления [3] или [4] может дополнительно удерживаться нижним поверхностями ребер жесткости [20] которые контактируют с соответствующими им криволинейными поверхностями [21] в нижней части передней полости [17] корпуса [1] крепления. В передней части крепления в соответствующих пазах также располагается подвижный запорный элемент [5], который имеет возможность продольного перемещения относительно корпуса [1]. Запорный элемент [5] имеет в передней части выступ [7], на который с одной стороны может оказывать давление упор [22], выполненный в нижней части элемент управления (клавиши [3] или рычага [4]), а с другой стороны оказывает давление пружина [8], расположенная в полости [23], сформированной в передней части корпуса крепления [1] в варианте исполнения с пружиной [8], либо флексор [6] в качестве упругого элемента для запирания крепления, либо упор [24], выполненный в нижней части рычага [4] в варианте исполнения крепления с принудительным запиранием. В задней части запорный элемент [5] имеет отогнутые вверх полки [25], которые имеют вырезы [26], удерживающие ось лыжного ботинка [9] в пазу [27], выполненном в корпусе крепления [1]. При закреплении крепления на лыже [11] шурупами [10] запорный элемент [5] может иметь отверстие или фигурный вырез [28] в центральной части для размещения посадочного места в корпусе [1] для шурупа [10]. В средней части крепления в специальной полости [29] располагается упругий элемент [6] (при использовании конструктивной схемы с воздействием амортизатора на специальную поверхность носка лыжного ботинка), удерживаемый за выемки [30] в выступах [31], выполненных на боковых поверхностях в нижней части упругого элемента [6].
Корпус головной части крепления может быть выполнен как отдельно, так и совместно с хвостовой частью крепления. В последнем случае в хвостовой части крепления сформированы выступы, соответствующие форме вырезов подошвы применяемого типа ботинка, и возможно полость [32] для установки заглушки [16], закрывающей шурупы [10] либо выполняющей декоративную функцию, которая фиксируется сформированными в нижней части заглушки [16] выступами [33] в соответствующих выемках [34] в полости [32]. Крепление может присоединяться к лыже [11] шурупами [10] либо комбинацией шурупов [10] и скобы [12] с зацепом [35], входящим в зацепление с соответствующей полостью в корпусе [1] крепления. В свою очередь скоба [12] с зацепом [35] крепится к лыже [11] шурупами [13]. При данном варианте присоединения крепления к лыже скоба [12] входит в зацепление с полостью [36] в центральной части корпуса [1] крепления. Также крепление может присоединяться к лыже [11], оснащенной дополнительным приспособлением [14], боковыми зацепами [15], выполненными в нижней части корпуса [1] путем их вставления в вырезы [37].
Корпус [1] крепления, либо корпус [1] с направляющей [38] в хвостовой части [2], имеющей профиль в зависимости от типа подошвы ботинка представляет собой деталь, предпочтительно выполненную методом литья под давлением из пластика. В передней части корпуса [1] имеется полость [17], в которой располагается элемент управления (клавиша [3] или рычаг [4]). В боковых стенках полости [17] могут быть выполнены пазы [19] в зацепление с которыми входят боковые выступы [18] расположенные на клавише [3] или рычаге [4]. В нижней части полости [17] корпуса [1] расположены криволинейные либо цилиндрические поверхности [21], соответствующие поверхностям [39] на нижних ребрах жесткости [20] клавиши [3] или рычага [4]. Зацепление боковых выступов [18] клавиши [3] или рычага [4] с пазами [19] в боковых стенках полости [17] корпуса [1] крепления и (возможно) взаимодействие поверхностей [21] в нижней части полости [17] корпуса [1] крепления с нижними поверхностями ребер [20] клавиши [3] или рычага [4] обеспечивает удержание клавиши [3] или рычага [4] с возможностью изменения положения (вращения) в конструктивно заданном диапазоне. В передней части полости [17] корпуса [1] крепления может быть выполнена полость [23] для размещения и направления пружины [8], воздействующей на выступ [7] запорного элемента [5], возможно с выступами для удержания пружины [8]. Также в нижней части передней полости [17] корпуса [1] может быть выполнено отверстие [40] для фиксации корпуса [1] на лыже [11] посредством шурупа [10]. В средней части корпуса [1] крепления имеются полости [29] с выступами [41] для фиксации упругого элемента [6], допускающая совершение им упругих деформаций при воздействии на него поверхности носка ботинка лыжника.
В средней части корпуса [1] имеется паз [27] для оси [9] лыжного ботинка. С пазом [27] соединены наклонные поверхности [42] корпуса [1]. Также в средней части корпуса [1] имеются вырезы [43] для размещения полок [25] запорного элемента [5]. Размеры вырезов [43] выполнены таким образом, чтобы запорный элемент [5] мог совершать рабочий ход и запирать, либо освобождать ось [9] лыжного ботинка. Хвостовая часть [2] корпуса [1] представляет собой направляющую сложной формы с одной либо двумя продольными направляющими [38] в зависимости от совместимого типа используемой подошвы лыжного ботинка, с выполненными отверстиями [44] для шурупов [10] (возможно выполнение отверстий [44] вытянутой формы для компенсации разницы линейных размеров лыжи [11] и корпуса крепления [1] при их деформации). Также в хвостовой части [2] корпуса [1] возможно выполнение полости [32] для одной или нескольких заглушек [16] для скрытия и защиты шурупов [10] а также выполнения декоративной функции. Также в нижней части корпуса [1] крепления может быть выполнена полость [36] для зацепа [35] скобы [12], установленной на лыже [11] посредством шурупов [13]. В случае присоединения корпуса крепления [1] к приспособлению [14], установленному на лыже [11] на боковых нижних поверхностях корпуса [1] могут быть выполнены продольные зацепы [15], входящие в зацепление в вырезы [37] приспособления [14] а также на корпусе [1] могут быть выполнены стопорные и центрирующие элементы (выступы и поверхности) [45; 46], взаимодействующие с соответствующими элементами (выступами и поверхностями) [47; 48] на приспособлении [14] для фиксации корпуса крепления [1] относительно приспособления [14]. В варианте исполнения корпуса [1] с элементом управления, выполненным в виде клавиши [3] в стенках передней полости [17] могут быть выполнены вырезы [49] для удобства нажимания клавиши [3].
Управляющий элемент (подвижная клавиша [3] или рычаг [4]) представляет собой деталь, предпочтительно выполненную из пластика. На боковых поверхностях клавиши [3] или рычага [4] могут быть выполнены боковые выступы [18], который входят в зацепление с пазами [19] в боковых стенках передней полости [17] корпуса [1] крепления. В нижней части клавиши [3] или рычага [4] расположены ребра жесткости [20], которые могут иметь нижнюю поверхность [39], соответствующую поверхностям [21] в нижней части полости [17] корпуса [1]. Ребра [20] объединены поперечным упором в виде ребра жесткости, торец которого воздействует на выступ [7] подвижной запорной скобы [5] для принудительного раскрытия (размыкания) крепления. На верхней поверхности клавиши [3] может быть выполнено усиленное приемное углубление [50] для нажимающего предмета (например, наконечника лыжной палки). В передней части рычага [4] могут быть выполнены поверхности [51] предназначенные для взаимодействия с рукой лыжника. Для фиксации управляющего элемента (рычага [4]) в открытом положении в нижней части рычага [4] на ребрах [20] могут располагаться выступы [52], которые входят в упругое зацепление с соответствующими выступами [53] в нижней части передней полости [17] корпуса [1] крепления. Также в нижней части элемента управления, выполненного в форме рычага [4] может быть расположен дополнительный упор в форме выступа [24], для фиксации и перемещения запорного элемента [5] при выполнении крепления в варианте с принудительным запиранием с помощью воздействия лыжником на элемент управления.
Запорный элемент [5] выполнен предпочтительно из металла методом штамповки (предпочтительно подвергнут термообработке для получения заданных прочностных свойств и покрыт защитным покрытием). Запорный элемент [5] представляет собой выполненную как одно целое скобу с вертикальными боковыми полками [25] и выполненными в них фигурными вырезами [26] для удержания оси [9] лыжного ботинка и наклонными поверхностями [54] в верхней части полок [25] для сдвига запорного элемента [5] и преодоления силы сжатия пружины [8] либо упругого элемента [6] при воздействии оси [9] ботинка для срабатывания крепления при автоматическом замыкании. В передней части запорного элемента [5] выполнен выступ [7], расположенный под конструктивно заданным углом (предпочтительно 80 градусов) на который с одной стороны воздействует (при принудительном раскрытии крепления) упор [22] выполненный в клавише [3] или рычаге [4], а с внешней стороны пружина [8], либо упругий элемент [6], либо дополнительный упор [24] удерживающие запорный элемент [5] в замкнутом состоянии для удержания оси [9] лыжного ботинка. В средней части запорного элемента [5] может быть выполнено отверстие [28] для размещения посадочного места шурупа [10] в варианте присоединения крепления к лыже [11] с помощью шурупов [10], имеющее размер достаточный для перемещения запорного элемента [5] при его рабочем ходе. В варианте исполнения крепления при присоединении к лыже [11] к дополнительному приспособлению [14] с помощью боковых зацепов [15] либо креплением головной части корпуса [1] двумя шурупами [10] отверстие [28] может отсутствовать.
Упругий элемент [6], выполнен предпочтительно из эластичного термопластичного материала или резины. В передней части на боковых поверхностях упругого элемента [6] выполнены выступы [31] с выемками [30], с помощью которых он удерживается в полостях [29] корпуса [1]. Во внутренней полости упругого элемента [6] могут быть выполнены одно или несколько ребер [55], которые придают заданную жесткость при деформации упругого элемента [6]. На внешней поверхности упругого элемента [6] имеются направляющие вырезы [56], которые служат направляющими для заданной деформации при сжатии упругого элемента [6] носком лыжного ботинка. Поверхность [57] упругого элемента [6] предназначенная для взаимодействия с носком лыжного ботинка может иметь различную форму в зависимости от типа используемого ботинка. Также упругий элемент [6] может воздействовать на передний выступ [7] запорного элемента [5] в варианте исполнения крепления с автоматическим запиранием.
Пружина [8] выполнена спиральной, покрыта защитным покрытием и обладает заданной жесткостью. Может быть выполнена со шлифованными торцами.
Шурупы [10; 13] покрыты защитным покрытием, имеют специальный профиль резьбы для мягкого материала, плоскую или потайную форму головки и шлицы. Декоративная заглушка [16] выполнена предпочтительно из пластика, имеет выступы [33] на нижней боковой части, соответствующие выемкам [34] в углублении, выполненном в хвостовой части [32] корпуса [1] крепления и соответствующем форме заглушки [16].
Скоба [12] выполнена из металла методом штамповки (предпочтительно термообработана (например, закалена)) для получения заданных прочностных свойств и покрыта защитным покрытием) и представляет собой выполненную как одно целое скобу [12] с зацепом [35] в центральной части, поднятом относительно плоскости лыжи [11] а также отверстиями [58] (возможно выполненными с фасками) для крепления к лыже [11] посредством шурупов [13]. Зацеп [35] выполнен таким образом, что при установленном креплении входит в полость [36] выполненной в корпусе крепления [1].
Также предпочтительно выполнение дренажных отверстий [58] для предотвращения накапливания воды во внутренних полостях корпуса [1] крепления (например, при таянии снега налипшего на лыжу или крепление при нахождении их в теплом помещении после катания) и последующего нарушения работоспособности крепления вследствие ее замерзания при дальнейшей эксплуатации вне помещения при отрицательной температуре.
Крепление может быть установлено на лыжу [11] в заранее просверленные отверстия [59] согласно определенной в геометрических размерах схеме соответствующей крепежным отверстиям крепления, для препятствия проникновения влаги и откручивания шурупов отверстия могут быть предварительно заполнены клеящим (герметизирующим) составом. Шурупами [13] к лыже [11] крепится скоба [12]. На закрепленную скобу [12] устанавливается корпус [1] с заранее установленным в него упругим элементом [6] (если он предусмотрен конструкцией), запорной скобой [5] и возможно пружиной [8], таким образом, что зацеп [35] скобы [12] входит в полость [36] корпуса крепления [1] и затем корпус закрепляется к лыже [11] шурупами [10] через отверстия [40] в передней полости [17] и [44] в хвостовой части [2] корпуса [1]. Затем устанавливается (упруго защелкивается) в пазы [19] в передней полости [17] корпуса [1] управляющий элемент (кнопка [3] или рычаг [4]). Причем установка может происходить как путем одновременного, так и последовательного введения выступов [18], выполненных на управляющем элементе [3; 4] в пазы [19] стенок корпуса [1] при его упругой деформации, затем в полость [32] в задней части корпуса [1] упруго защелкивается декоративная заглушка [16] если это предусмотрено конструкцией. В случае если наличие шурупа [10] и отверстия [40] в передней полости [17] не предусмотрено, то элемент управления (кнопка [3] или рычаг [4]) может быть установлен заранее.
При установке крепления на лыжу посредством шурупов [10] без несущей скобы [12], крепление устанавливается на лыжу посредством шурупов [10], в заранее просверленные отверстия [59] в лыже [11] согласно определенной в геометрических размерах схеме соответствующей крепежным отверстиям крепления, для препятствия проникновения влаги и откручивания шурупов [10] отверстия [59] могут быть заполнены клеящим (герметизирующим) составом. Шурупами [10] к лыже крепится корпус крепления [1] с заранее установленными в него запорным элементом [5] и если их наличие предусмотрено конструкцией, упругим элементом [6] и пружиной [8]. Затем устанавливается (упруго защелкивается) в пазы [19] передней полости [17] корпуса [1] элемент управления (кнопка [3] или рычаг [4]) и возможно в полость [32] хвостовой части корпуса упруго защелкивается декоративная заглушка [16]. В случае если наличие шурупа [10] в передней полости [17] не предусмотрено, то элемент управления (кнопка [3] или рычаг [4]) может быть установлен заранее.
При установке крепления на дополнительное приспособление [14], закрепленное на лыже [11], корпус [1] крепления с заранее установленными в нем элементом управления [3] или [4], запорным элементом [5], и если их наличие предусмотрено конструкцией, упругим элементом [6], пружиной [8] и заглушкой [16] устанавливается посредством введения боковых зацепов [15] крепления в соответствующие боковые вырезы [37] приспособления [14] до фиксации крепления относительно приспособления [14]. Для продольной фиксации на корпусе [1] могут быть выполнены стопорные и центрирующие элементы (выступы и поверхности) [45], [46], взаимодействующие с соответствующими элементами (выступами и поверхностями) [47], [48] на приспособлении [14].
Крепление работает следующим образом.
Для замыкания варианта крепления, содержащего элемент управления, выполненный в виде клавиши [3] и упругий элемент (пружину [8] или флексор [6]) ось [9] лыжного ботинка при приложении усилия лыжником (давление носком ноги вниз) входит между наклонными поверхностями [54] полок [25] запорного элемента [5] и наклонными поверхностями [42] выполненными в корпусе [1] крепления и сдвигает запорный элемент [5] преодолевая сопротивление упругого элемента (пружины [8] или флексора [6]). Как только ось [9] оказывается в пазу [27], запорный элемент [5] возвращается под действием упругого элемента (пружины [8] или флексора [6]) на выступ [7] и запирает ось [9] ботинка в пазу [27] поверхностями фигурных вырезов [26]. Таким образом, ось [9] ботинка удерживается при отрицательных вертикальных нагрузках запорным элементом [5], а при положительных вертикальных и знакопеременных в вертикальной плоскости - запорным элементом [5] и корпусом [1] крепления. При этом в варианте исполнения крепления со скобой [12] нагрузки с корпуса [1] и запорного элемента [5] передаются на скобу [12]. Поверхности фигурных вырезов [26] обращенные к пазу [27] могут иметь в угол наклона к горизонтальной плоскости, выбирающий зазор между осью [9] ботинка и пазом [27]. Таким образом, соединение в замкнутом состоянии может быть без зазора. В замкнутом состоянии на запорный элемент [5] воздействует сила сжатия упругого элемента (пружины [8] или флексора [6]), препятствующая раскрытию крепления. При этом при автоматическом срабатывании крепления на замыкание на клавишу [3] или рычаг [4] не передается нагрузка от выступа [7] запорного элемента [5], то есть они остаются неподвижными и не создают дополнительного сопротивления пружине [8] или флексору [6].
Вследствие уменьшения усилий на упругом элементе из-за отсутствия необходимости воздействовать на управляющий элемент [6;8] достигается повышенная надежность запирания крепления при наличии на элементах крепления льда, снега, или загрязнений, что делает возможным эксплуатацию креплений на неподготовленных трассах, при неблагоприятных условиях и расширяет область их применения. Таким образом, достигается технический результат
Замыкание варианта крепления, содержащего элемент управления, выполненный в виде рычага [4], и упругий элемент (пружину [8] или флексор [6]) можно выполнить двумя способами. Первый способ замыкания аналогичен варианту исполнения с клавишей [3] (автоматическое запирание). Второй способ осуществляется путем воздействия лыжника на рычаг [4] рукой за поверхности [51] путем поворота его вверх, что размыкает крепление, причем при повороте рычага [4] его упор [22] сдвигает запорный элемент [5] и соответственно выступом [7] сжимает упругий элемент (пружину [8] или флексор [6]). При этом место контакта выступа [7] запорного элемента [5] и выступа [22] рычага [4] перемещается вследствие поступательного движения запорного элемента [5] и вращательного либо сложного движения рычага [4] таким образом, что плечо момента силы сжатия упругого элемента [6] или пружины [8], воздействующего на рычаг [4] и стремящегося вернуть его в закрытое положение уменьшается до очень малого значения, при котором момент сил трения между выступам [7] запорного элемента [5] и выступом [22] рычага [4] уравновешивает его. При этом рычаг [4] фиксируется в открытом положении силами трения и возможно дополнительными выступами (защелками) [52]. Паз [27] освобождается вследствие сдвига запорного элемента [5] и ось [9] ботинка может быть свободно установлена в паз [27]. Затем рычаг [4] возвращается рукой лыжника в исходное положение, а сила упругости пружины [8] или флексора [6] возвращает запорный элемент [5] в исходное положение и ось [9] оказывается замкнутой в пазу [27] поверхностями фигурных вырезов [26] полок [25] запорного элемента [5].
Таким образом, достигается технический результат возможности фиксации крепления в разомкнутом состоянии, что необходимо для использования в качестве детских креплений и в качестве мер дополнительной безопасности.
При исполнении крепления в варианте с механическим запиранием с рычагом [4] имеющим дополнительный упор [24] поворотом рычага [4] из открытого в закрытое положение лыжник замыкает крепление, причем при повороте рычага [4] его дополнительный упор [24] оказывает давление на упор [7] запорного элемента [5] сдвигая его и фиксируя ось [9] в пазу [27] поверхностями фигурных вырезов [26] полок [25]. При этом возможна упругая деформация выступов [24] и/или [22], а место контакта выступа [7] запорного элемента [5] и выступа [24] рычага [4] перемещается вследствие поступательного движения запорного элемента [5] и вращательного либо сложного движения рычага [4] таким образом, что плечо момента силы от выступа [7] запорного элемента [5], воздействующего на выступ [24] рычаг [4] и стремящегося вернуть его в открытое положение уменьшается до значения, при котором момент сил трения между выступам [7] запорного элемента [5] и выступом [24] рычага [4] уравновешивает его. При этом рычаг [4] фиксируется в закрытом положении силами трения и возможно дополнительными выступами (защелками) [52].
Для размыкания варианта крепления, содержащего элемент управления, выполненный в виде клавиши [3] или рычага [4], и упругий элемент (пружину [8] или флексор [6]) лыжник воздействует на клавишу [3], например, лыжной палкой или рукой либо воздействует рукой на рычаг [4]. При этом клавиша [3] либо рычаг [4] поворачиваются относительно оси образованной, например, пазами [19] в передней полости [17] корпуса крепления [1] и поверхностью [21] в нижней части передней полости [17] корпуса крепления [1] и воздействуют упором в форме выступа [22] на выступ [7] запорного элемента [5], преодолевая сопротивление упругого элемента (пружины [8] или флексора [6]). В результате запорный элемент [5] сдвигается, освобождая ось [9] лыжного ботинка находящуюся в пазу [27] от запирания фигурными вырезами [26]. При этом место контакта выступа [7] запорного элемента [5] и выступа [22] клавиши [3] или рычага [4] перемещается вследствие поступательного движения запорного элемента [5] и вращательного либо сложного движения рычага [4] таким образом, что плечо момента силы сжатия упругого элемента [6; 8] через запорный элемент [5], воздействующего на клавишу [3] или рычаг [4] и стремящегося вернуть его в открытое положение уменьшается. При этом увеличивается сила сжатия упругого элемента [6; 8]. Таким образом, момент сил, действующий на элемент управления [3;4] остается примерно постоянным, либо изменяется в заданном диапазоне, что приводит к уменьшению усилий, которые необходимо приложить лыжнику для раскрытия крепления, чем достигается технический результат повышения удобства использования крепления.
Также при раскрытии крепления возможно уменьшении момента сил, действующего на элемент управления в форме рычага [4] в результате значительного уменьшения плеча момента сил, действующих на элемент управления [4] до малых значений, при которых происходит самоторможение механизма (фиксация в открытом состоянии), чем достигается технический результат.
При этом в варианте исполнения элемента управления в виде клавиши [3] необходимо удерживать клавишу [3] в нажатом состоянии до извлечения оси [9] из паза [27], а в варианте исполнения элемента управления в виде рычага [4] он фиксируется неподвижно без приложения усилия со стороны лыжника в результате действия сил трения.
При исполнении крепления без упругого элемента [6; 8] в варианте с механическим запиранием, с рычагом [4] имеющим дополнительный упор [24] для размыкания лыжник воздействует на рычаг [4] рукой, причем при повороте рычага [4] упор [22] оказывает давление на выступ [7] запорного элемента [5], сдвигая его и соответственно освобождая ось [9] из паза [27]. При этом рычаг [4] также может фиксироваться в открытом положении силами трения либо защелкой [52], чем достигается технический результат.
Во время движения ботинок вращается вместе с осью [9] в пазу [27], сжимая упругий элемент [6], который оказывает необходимое возвратное давление на носок ботинка поверхностью [57] (при использовании конструктивной схемы с воздействием упругого элемента [6] на поверхность носка лыжного ботинка). Нагрузки от лыжного ботинка передаются на лыжу [11] через ось [9] в носовой части лыжного ботинка закрепленную в пазу [27] корпуса [1] поверхностями вырезов [26] запорного элемента [5] и подошву лыжного ботинка, взаимодействующую с хвостовой частью [2] корпуса [1] лыжного крепления. В варианте исполнения крепления с закреплением на лыже [11] скобой [12] и шурупами [10], нагрузки передаются на лыжу [11] через скобу [12], запорный элемент [5], корпус [1] крепления и шурупы [10]. В варианте исполнения крепления с закреплением на лыже [11] только шурупами [10] нагрузки передаются на лыжу [11] через запорный элемент [5], корпус [1] крепления и шурупы [10]. В варианте исполнения крепления с закреплением посредством боковых зацепов [15] на специальное приспособление [14], установленное на лыже [11] с дополнительным приспособлением [14], нагрузки передаются через запорный элемент [5] и корпус крепления [1]. Также продольные вырезы, выполненные на подошве лыжного ботинка, входят в зацепление с соответствующими направляющими (выступами) [38] в хвостовой части [2] корпуса [1] и в результате корпус [1] принимает на себя вертикальные и боковые нагрузки от подошвы лыжного ботинка при горизонтальном расположении ботинка и передает их на лыжу [11] или приспособление [14].
Возможность использования рычага [4] в качестве управляющего элемента, малые усилия необходимые для закрытия и раскрытия крепления, простота использования и возможность фиксации крепления в раскрытом состоянии создают удобство эксплуатации крепления, возможность дополнительного контроля и безопасности эксплуатации, что позволяет использовать крепление для детей и подростков, расширяя область применения крепления.