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Die Erfindung bezieht sich auf eine Finne gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Surfbretter für Wassersport, wie Wellenreitbretter, Windsurfbretter, Kiteboardbretter und ähnliches sowie auch Boote, wie Segel oder Motorboote, sind mit einer oder mehreren Finnen ausgerüstet, die von der Unterseite des Surfboards oder Bootes abstehen und für die Steuerung und Stabilisierung des Surfboards oder Bootes nötig oder nützlich sind. Beim Auflaufen auf ein Hindernis, z. B. einen Strand, besteht die Gefahr, daß die Finne oder das Surfboard beschädigt werden. Finnen sind normalerweise in einem Finnenkasten am Surfboard oder Boot befestigt, wobei besonders eine Beschädigung des Finnenkastens eine zeitaufwendige und meist sehr teure Reparatur nach sich zieht.
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Die eingangs genannte
US 5,813,890 A schlägt daher eine Finne vor, bei der ein Finnenkopf und ein Finnenblatt federelastisch miteinander verbunden sind, so daß das Finnenblatt relativ zu dem fest mit dem Surfboard verbundenen Finnenkopf bei seitlicher Krafteinwirkung verschwenkt werden kann. Damit wird bei seitlicher Bewegung des Brettes bei einer Grundberührung, beispielsweise in der Brandung, eine Beschädigung von Finne, Finnenkasten und Surfboard in gewissem Umfange vermieden. Problematisch hierbei ist aber, daß auch beim normalen Surfen ohne Grundberührung die seitlich, also quer zur Fahrtrichtung, wirkenden Kräfte so groß werden können, daß die Finne während der Fahrt seitlich ausschwenkt und damit ihre Steuerfunktion einbüßt. Bei in Längsrichtung (Fahrtrichtung) wirkenden Kräften ist bei dieser bekannten Finne ein Ausschwenken nicht möglich, so daß nach wie vor die Gefahr einer Beschädigung besteht. Auch ist die Konstruktion mit eingesetzten Federn relativ aufwendig und ohnehin nur bei seitlich auf das Finnenblatt wirkenden Kräften wirksam, während in Längsrichtung bzw. entgegen der Fahrtrichtung wirkenden Kräften die Finne nicht geschützt ist.
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Die
DE 29 32 750 A1 beschäftigt sich mit derselben Problematik und schlägt ebenfalls eine gelenkige Kopplung zwischen dem Finnenkopf und dem Finnenblatt vor, wobei die Finne bei Kräften quer zur Längserstreckung des Surfboards entgegen Federkraft seitlich ausgeschwenkt wird und bei in Längsrichtung wirkenden Kräften bei Überschreitung einer Grenzbelastung aus einem Schlitz des Surfboards nach oben aushebbar ist. Auch hier ist problematisch, daß bei Querkräften während der Fahrt die Finne seitlich ausschwenken kann und weiter, daß bei diagonal wirkenden Kräften mit einer Kraftkomponente in Längsrichtung des Surfboards und einer Kraftkomponente quer dazu das Ausheben der Finne nach oben nicht möglich ist.
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Elastische Verbindungen zwischen Finnenkopf und Finnenblatt sind auch aus der
WO 03/099650 A1 ,
WO 01/70565 A1 bekannt.
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Weiter ist es bekannt, den Finnenkopf so im Finnenkasten des Surfboards zu befestigen, daß bei einer Grundberührung mit Krafteinwirkung entgegen der Fahrtrichtung die Finne vollständig vom Board gelöst wird und nur durch eine Fangleine gehalten wird (vgl.
DE 8914336 U1 ,
DE 8905770 U1 ,
DE 4105990 C2 und
DE 3307412 C2 ). Hier sind sowohl Befestigungen mit federelastischem Schnappglied als auch Befestigungen mit einem Ausreißdübel oder einem Befestigungsbolzen mit Sollbruchstelle bekannt, die jedoch alle nur bei Krafteinwirkung entgegen der Fahrtrichtung wirksam sind.
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Die ältere, nicht vorveröffentlichte Patentanmeldung
DE 10 2008 039 846 B3 beschreibt eine Finne für Surfboards gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, bei der der Bolzen als Scherbolzen mit mindestens einer Sollbruchstelle ausgebildet ist und der Finnenkopf und das Finnenblatt formschlüssig starr miteinander verbunden sind. Problematisch bei dieser Finne ist, daß der Scherbolzen bei entsprechender Krafteinwirkung bricht, so daß der Benutzer regelmäßig Ersatzbolzen mit sich führen muß, was nicht immer der Fall ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Finne der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß mit konstruktiv einfachen Mitteln die Finne bei Krafteinwirkung geschützt ist und im Regelfall keine Ersatzteile benötigt werden.
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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Das Grundprinzip der Erfindung liegt darin, den Bolzen, der Finnenschaft und Finnenblatt miteinander verbindet, aus elastischem Material zu bilden. Das Finnenblatt kann dann bei Krafteinwirkung, wie z. B. Grundberührung, ausschwenken und wird nicht beschädigt. Die formschlüssige Verbindung zwischen Finnenkopf und Finnenblatt wird somit bei übermäßiger Krafteinwirkung auf das Finnenblatt zu einer federelastischen Verbindung.
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Vorzugsweise wird für den Bolzen ein thermoplastisches Elastomer verwendet, das beispielsweise von der Firma Advanced Elastomer Systems, LP unter dem Markennamen ”Santoprene” vertrieben wird.
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Damit die Verbindung zwischen Finnenblatt und Finnenkopf bei normaler Beanspruchung nicht schon elastisch federt, wird nach einer Weiterbildung der Erfindung der elastische Bolzen mit Vorspannung in die Bohrungen am Finnenkopf und am Finnenschaft eingesetzt. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, daß der Durchmesser des Bolzens größer ist, als der Durchmesser der Bohrungen, so daß der Bolzen beim Einführen in die Bohrungen radial verpreßt wird.
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Zur zusätzlichen Sicherung des Bolzens gegen Herausfallen ist nach einer Weiterbildung der Erfindung am Bolzen ein Vorsprung vorgesehen, der in eine axiale Nut der Bohrung eingreift, wobei diese Nut am Ende in eine radiale Nut übergeht, in die der Vorsprung durch Drehen um die Längsachse des Bolzens eingreift, wobei die radiale Nut in Axialrichtung eine schräge bilden kann, um beim Drehen des Bolzens einen Vorschub in dessen Axialrichtung zu bewirken, was das Einführen bzw. Entnehmen des Bolzens erleichtert.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung hat der Bolzen an einem Ende einen verdickten Kopf, der als Anschlag beim Einsetzen des Bolzens dient. Dieser verdickte Kopf kann exzentrisch zur Mittelachse des Bolzens angeordnet sein, so daß er durch Drehung in eine Ausnehmung am Finnenkopf und/oder dem Finnenblatt eingefügt werden kann und damit eine Sicherung gegen Herausziehen des Bolzens darstellt.
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Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist das dem verdickten Kopf gegenüberliegende Ende des Bolzens konisch spitz zulaufend ausgebildet, was ebenfalls das Einsetzen erleichtert.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung hat der Bolzen mindestens eine Sollbruchstelle, die vorzugsweise nahe dem Kopf angeordnet ist. Bei Krafteinwirkung auf das Finnenblatt in oder entgegen der Fahrtrichtung kann es nämlich vorkommen, daß das Finnenblatt soweit gegenüber dem Finnenkopf verschwenkt wird, daß die Dehnfähigkeit des elastischen Bolzens nicht ausreicht, das Finnenblatt soweit zu verschwenken, daß es unbeschädigt bleibt. Für diesen Fall ist die Sollbruchstelle zweckmäßig. Da in diesem Fall der Bolzen auch stark in Längsrichtung seiner Mittelachse gedehnt wird und er damit auf Zug beansprucht ist, ist es von Vorteil, die Sollbruchstelle nahe dem Kopf anzuordnen. Bei Querkräften, die auf das Finnenblatt einwirken, ist die Dehnfähigkeit des elastischen Bolzens ausreichend, daß das Finnenblatt soweit geschwenkt wird, daß es am Surfboardkörper anliegt, ohne daß eine Bruchgefahr besteht. Daher soll die Sollbruchstelle bei Querkräften nicht wirksam werden.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:
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1 eine Explosionsdarstellung der Finne nach der Erfindung;
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2 einen Schnitt längs der Linie II-II der 1;
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3 einen Querschnitt der Finne nach der Erfindung;
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4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der 3;
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5 einen Schnitt ähnlich 3 jedoch mit entgegen der Fahrtrichtung verschwenktem Finnenblatt;
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6 einen Schnitt längs der Linie IV-IV jedoch mit aufgrund von Querkräften verschwenktem Finnenblatt;
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7 einen Querschnitt ähnlich 3 nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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8 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles eines bei der Erfindung verwendeten Bolzens; und
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9 eine Draufsicht auf den Kopf des Bolzens der 8.
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Die Erfindung ist besonders für sogenannte Softboards geeignet, d. h. relativ leichte und weiche Wellenreitboards, die primär für Anfänger eingesetzt werden und daher auch keine extrem große Stabilität von Finnen verlangen.
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Die in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Finne hat einen Finnenkopf 2 und ein Finnenblatt 3, die mittels eines elastischen Bolzens 4 miteinander koppelbar sind. Der Finnenkopf 2 ist in an sich bekannter Weise mit einem Surfboard 6 verbunden, was durch bekannte Finnenkästen erfolgen kann – oder wie hier dargestellt – durch am Finnenkopf abstehende Bolzen 7, 8, die in entsprechende Öffnungen 9, 10 bzw. Bohrungen im Surfboard 6 eingesetzt werden. In die Öffnungen 9, 10 können nicht dargestellte Hülsen eingesetzt, beispielsweise einlaminiert, sein, in welche die Bolzen 7, 8 eingesetzt und dort verklebt oder verschraubt werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung jegliche Arten der Verbindung zwischen Finne und Surfboard verwenden kann.
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Der Körper des Finnenkopfes 2 hat eine mittige Ausnehmung 11, so daß beidseitig (in der Seitenansicht der 1) zwei Vorsprünge 12 und 13 stehenbleiben, die je eine Bohrung 14 bzw. 15 haben, wobei diese beiden Bohrungen 14 und 15 längs einer gemeinsamen Achse 16 ausgerichtet sind. Am Boden der Ausnehmung 11 ist ein halbkreisförmiger Zentriervorsprung 17 vorgesehen, an dessen beiden Seiten sich im wesentlichen ebene Stirnflächen 18 und 19 anschließen.
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Die zur Ausnehmung 11 hinweisenden Ränder der Vorsprünge 12 und 13 haben kreisförmig gebogene Seitenflächen 35 und 36 mit einem Radius 20 bzw. 21, wobei der Kreismittelpunkt bei Grundberührung in oder entgegen der Fahrtrichtung der Drehpunkt ist, um den das Finnenblatt 2 gegenüber dem Finnenkopf verschwenkt werden kann, wobei sich dabei der elastische Bolzen 4 verformt, wie in 5 dargestellt. Die Stirnflächen der Vorsprünge 12 und 13 sind eben.
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Das Finnenblatt 3 hat einen Vorsprung 22, der genau an die Ausnehmung 11 des Finnenkopfes 2 angepaßt ist und entsprechende Seitenflächen 37 und 38 mit entsprechenden Radien hat. Beidseitig des Vorsprunges 22 sind somit Ausnehmungen 12' und 13' vorhanden, deren Stirnflächen eben sind. Der Vorsprung 22 hat eine Bohrung 23, die denselben Durchmesser hat, wie die Bohrungen 14 und 15 und dessen Achse bei montierter Finne mit der Achse 16 des Finnenkopfes 2 fluchtet. Die zum Finnenkopf 2 weisende Oberseite des Vorsprunges 22 hat eine Rille 24, die an den Zentriervorsprung 17 angepaßt ist sowie zwei seitlich daran anschließende ebene Stirnflächen 25 und 26, die bei montierter Finne 1 mit den Stirnflächen 18 und 19 am Grund der Ausnehmung 11 des Finnenkopfes 2 in Kontakt kommen.
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Die Verbindung zwischen Finnenkopf 2 und Finnenblatt 3 erfolgt durch den elastischen Bolzen 4, dessen Durchmesser an die Bohrungen 14, 15 und 23 angepaßt ist. Der Begriff ”angepaßt” in diesem Sinne beinhaltet auch, daß der Außendurchmesser des Bolzens 4 größer ist als der Innendurchmesser der Bohrungen 14, 15 und 23, so daß der Bolzen 4 beim Einsetzen in die Bohrungen 14, 15 und 23 elastisch verformt wird und im eingeführten Zustand radial nach innen vorgespannt ist. Durch diese Maßnahme kann die Stabilität der Verbindung zwischen Finnenkopf 2 und Finnenblatt 3 verbessert werden, so daß insbesondere Querkräfte F2, die auf das Finnenblatt wirken, erst ab einer bestimmten Größe zu einer seitlichen Auslenkung (vgl. 6) des Finnenblattes 3 gegenüber dem Finnenkopf 2 führen.
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Der Bolzen 4 ist in besonders vorteilhafter Weise aus thermoplastischem Elastomer hergestellt und kann daher in Spritzgusstechnik hergestellt werden. Ein Beispiel eines solchen Elastomers ist das unter dem Markennamen ”Santoprene” von der Firma Advanced Elastomer Systems vertriebene Material, wobei besonders bevorzugt die Materialien Santoprene 8211-45 und 8201-65 je nach gewünschter Härte empfohlen werden. Selbstverständlich sind auch andere elastische Materialien, wie Gummi, Silikonkautschuk oder ähnliches, möglich.
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Die Länge des Bolzens 4 ist so gewählt, daß seine beiden Enden bündig mit dem Finnenkopf 2 abschließen, wobei die Stirnflächen 29 und 30 des Bolzens 4 an die Kontur der entsprechenden Stirnflächen des Finnenkopfes 2 angepaßt sind.
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Zur Positionierung und Sicherung des Bolzens 4 kann zusätzlich zur Reibungskraft zwischen dem Bolzen 4 und den Bohrungen 14, 15 und 23 noch eine formschlüssige Verriegelung vorgesehen sein, die alternativ oder kumulativ durch folgende Maßnahmen realisiert wird:
Bei einer Alternative hat der Bolzen 4 nahe einem Ende einen radial abstehenden Vorsprung 31, und eine der Bohrungen (hier die Bohrung 14) hat eine axial verlaufende Nut 33, an deren Ende eine radial zur Bohrung 14 verlaufende Nut 33' anschließt. Der Bolzen 4 wird so weit eingeführt, daß der Vorsprung 31 bis zur radial verlaufenden Nut 33' eingeführt ist. Sodann wird der Bolzen 4 um seine Längsachse 16 gedreht, womit eine formschlüssige Verriegelung realisiert ist.
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Die zweite Alternative sieht vor, daß der Bolzen 4 an einem Ende einen verdickten Kopf 41 aufweist, der exzentrisch zur Mittelachse 16 des Bolzens 4 angeordnet ist. Der Finnenkopf 2 hat dann in einer Seitenfläche eine Ausnehmung 40 zur Aufnahme des Kopfes 41. Auch hier wird der Kopf 41 durch Drehung des Bolzens 4 in die Ausnehmung 40 hineingedreht und dann in Axialrichtung der Achse 16 formschlüssig gehalten.
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Die 3 und 4 zeigen die Finnen in montiertem normalen Fahrtzustand, während die 5 und 6 Fälle zeigen, bei denen durch externe Krafteinwirkung auf das Finnenblatt in Richtung der Pfeile F1 bzw. F2 das Finnenblatt 3 gegenüber dem Finnenkopf 2 ausgelenkt ist. Im Falle der 5 wirkt die Kraft F1 entgegen der Fahrtrichtung. Der flexible Bolzen 4 wird im Übergangsbereich zwischen dem Vorsprung 12 des Finnenkopfes 2 und dem Vorsprung 22 elastisch verformt und gedehnt, so daß das Finnenblatt 3 entgegen der Fahrtrichtung ausschwenken kann. Wenn die externe Kraft F1 fortfällt, so schwenkt das Finnenblatt 3 aufgrund der federelastischen Eigenschaften des Bolzens 4 wieder in die Ausgangslage gem. 3 zurück. Auch im Übergangsbereich zwischen dem Vorsprung 13 und dem Vorsprung 22 findet eine gewisse, jedoch geringere Verformung und Dehnung des Bolzens 4 statt.
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Es ist ersichtlich, daß das Ausschwenken des Finnenblattes entgegen der Fahrtrichtung (analog selbstverständlich auch in Fahrtrichtung) nur begrenzt möglich ist, bis die Bruchdehnung des Materials des Bolzens 4 erreicht wird, die bei dem oben genannten bevorzugten Material bei ca. 410% liegt. Um eine Beschädigung des Finnenblattes 3 auch bei größeren Auslenkungen zu vermeiden, ist vorgesehen, daß der Bolzen 4 nahe dem Kopf 41 eine Sollbruchstelle 27 hat, die dafür sorgt, daß bei vordefinierter Krafteinwirkung der Bolzen 4 an dieser Stelle reißt. Die Sollbruchstelle 27 ist hier als Materialschwächung in Form einer Ringnut vorgesehen. Es ist ersichtlich, daß in diesem Bereich der Sollbruchstelle 27 bei einer entsprechenden Verschwenkung des Finnenblattes 3 im wesentlichen nur Zugkräfte auf den Bolzen 4 wirken.
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Im Übergangsbereich zwischen den Vorsprüngen 13 und 22 wird der Bolzen 4 dagegen überwiegend auf Biegung beansprucht, so daß auch bei größeren Schwenkwinkeln das Finnenblatt 3 durch den Bolzen 4 an dieser Stelle noch gehalten wird. Als zusätzliche Sicherungsmaßnahme kann noch eine nicht dargestellte Fangleine vorgesehen sein, die beispielsweise im Inneren des Bolzens 4 angeordnet ist.
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Ein seitliches Verschwenken des Finnenblattes 3 quer zur Fahrtrichtung, d. h. in Richtung des Doppelpfeiles F2 in 6 ist bei dem flexiblen Material des Bolzens 4 problemlos ohne dessen Bruch möglich, da der Bolzen 4 in den Übergangsbereichen zwischen dem Vorsprung 22 und den Vorsprüngen 12 und 13 unterhalb der Bruchdehnung liegt, so daß auch ein Verschwenken des Finnenblattes 3 um ca. 90° möglich ist.
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7 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der die Verbindung zwischen Finnenkopf 2 und Finnenblatt 3 durch einen oder mehrere vertikal verlaufende Bolzen erfolgt, die ebenfalls aus elastischem Material hergestellt sind.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind am Finnenkopf 2 Hülsen 7' und 8' angeformt, die in die Bohrungen 9 und 10 der 1 eingesetzt werden und dort durch Verkleben oder Einlaminieren fest am Surfboard 6 fixiert werden. Die Hülsen 7' und 8' haben Bohrungen 43, die sich durch die Hülsen und durch den Finnenkopf 2 hindurcherstrecken. Das Finnenblatt 3 hat mit diesen Bohrungen 43 fluchtende Sacklochbohrungen 44. Die Bolzen 4 können somit von der Oberseite des Surfboards 6 in die Bohrungen 43 und 44 eingesetzt werden und schaffen so die gewünschte elastische Verbindung zwischen dem Finnenkopf 2 und dem Finnenblatt 3. Die Bolzen müssen bei dieser Variante sowohl in der Sacklochbohrung 44 als auch der zugeordneten Hülse 7' fixiert sein, was vorzugsweise durch eine formschlüssige Verankerung erfolgt, in dem der Bolzen 4 im Bereich beider Enden je einen Verriegelungsvorsprung 45 und 46 aufweist, der in eine entsprechende radiale Ausnehmung der Bohrungen 43 und 44 eingreift. Anstelle des Verriegelungsvorganges 45 kann auch der Bolzenkopf verdickt sein und damit als axialer Anschlag dienen.
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Wie im Zusammenhang mit 3 beschrieben, kann hierfür eine axial verlaufende Nut vorgesehen sein, die in eine radial verlaufende Nut bzw. Hinterschneidung eingreift, wobei letztere wiederum schräg bezogen auf die Längsachse des Bolzens verläuft, um den Bolzen eine axiale Vorspannung aufzuprägen.
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Im Ausführungsbeispiel der 7 sind drei Bolzen dargestellt. Dem Fachmann ist klar, daß eine Befestigung mit einem, zwei oder auch mehr als drei solcher Bolzen möglich ist.
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Weiter ist in 7 dargestellt, daß das Finnenblatt 3 in Richtung zum Finnenkopf 2 sich erstreckende Vorsprünge 22.1, 22.2 und 22.3 hat und der Finnenkopf 2 eine entsprechende Anzahl passender Ausnehmungen. Hierdurch soll verdeutlicht werden, daß nicht nur, wie in den 1, 3 und 5 dargestellt nur ein Vorsprung 22 vorhanden sein muß.
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Im Übergangsbereich zwischen dem Finnenkopf 2 und dem Finnenblatt 3 können die Bolzen 4 noch eine Sollbruchstelle 27 haben, um bei übermäßiger Belastung ein definiertes Abreißen des Bolzens zu gewährleisten. Alternativ oder kumulativ kann die Sollbruchstelle auch nahe dem Bolzenkopf oder im Bereich der Hülse 7', 8' angeordnet sein.
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8 zeigt eine Seitenansicht eines bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 6 verwendeten Bolzens 4, dessen verdickter Kopf 41 ein Eingriffsteil 46 mit einer Eingriffsöffnung 47 aufweist, wobei das Eingriffsteil 46 in eine zugeordnete Ausnehmung im Finnenkopf 2 eingreift, wenn der Bolzen mit Bolzenkopf 41 gedreht wird, um eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Bolzen 4 und dem Finnenkopf 2 zu erreichen. Die entsprechende Ausnehmung des Finnenkopfes 2 ist dabei wiederum so gestaltet, daß beim Drehen des Bolzens um seine Längsachse 16 eine axiale Verschiebung stattfindet, um das Einführen bzw. Herausnehmen des Bolzens zu erleichtern. Weiter ist aus 8 zu erkennen, daß das dem Kopf 41 gegenüberliegende Ende 48 des Bolzens 4 konisch spitz zulaufend ausgebildet ist, was das Einführen des Bolzens erleichtert und einer Verschmutzung durch Sand oder Sandkristalle entgegenwirkt.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Verbindung zwischen Bolzen und Finnenkopf so wie beim Ausführungsbeispiel der 7 auch zusätzlich zwischen Bolzen und Finnenblatt auch durch ein Trapezgewinde oder Rasthaken realisiert werden kann.