專利名稱：滑板芯的制作方法
本申請是1998年5月11日遞交的申請?zhí)枮?8102129.8的發(fā)明專利申請的分案申請。
本發(fā)明涉及滑板芯，具體地說，涉及雪地滑板芯。
已知一些沿著地勢滑行的結(jié)構(gòu)特殊的板，如雪地滑板、滑雪板、滑水板、航跡滑板和沖浪板等。就本發(fā)明而論，“滑板”通常是指上述的任何一種板以及其他的允許滑行者在一個(gè)表面上滑行的板類設(shè)備。為了便于理解，下面將具體地結(jié)合雪地滑板芯介紹本發(fā)明的滑板芯，但是，這并不意味著本發(fā)明的范圍僅限于此。
雪地滑板包括一個(gè)前端、一個(gè)尾端和對置的腳跟邊和腳尖邊。邊緣的方向取決于滑行者究竟是左腳在前(順式)還是右腳在前(反式)。板的寬度通常是從板的前后兩端朝中心部分向內(nèi)減小，以利于轉(zhuǎn)彎和邊緣夾緊。雪地滑板由幾個(gè)部分構(gòu)成，包括滑板芯、夾著滑板芯的頂部增強(qiáng)層和底部增強(qiáng)層、頂部裝飾層以及底部滑動(dòng)面，后者通常由熔結(jié)塑料或擠塑塑料制成。增強(qiáng)層可以覆蓋滑板芯的邊緣，或者用另一種辦法提供側(cè)壁，以便將滑板芯與環(huán)境隔絕，保護(hù)滑板芯。可以用金屬邊包裹滑板的部分周邊，最好包裹全部周邊，以提供適合在冰雪表面上控制滑板的堅(jiān)硬的防滑邊。降低震顫和振動(dòng)的阻尼材料也可以用于滑板?；宓男螤羁梢允菍ΨQ的也可以是不對稱的，而且滑板的底面可以是平的也可以在中間稍稍凸起。
滑板芯可以用泡沫材料制作，但是通常采用由垂直疊合的木質(zhì)板或水平疊合的木質(zhì)板制作。木材是各向異性的材料，也就是說，木材在不同方向上呈現(xiàn)不同的機(jī)械性能。例如，木材的拉伸強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和剛度在沿著木材的紋理方向測量時(shí)將獲得最大值，而在與紋理方向垂直的兩個(gè)彼此正交的方向上呈現(xiàn)這些性能的最小值。與此相反，各向同性的材料在各個(gè)方向上呈現(xiàn)相同的性能。
傳統(tǒng)的木質(zhì)滑板芯結(jié)構(gòu)，所有木質(zhì)區(qū)段的紋理20不是從頭到尾平行于滑板芯的基準(zhǔn)平面，就是垂直于該基準(zhǔn)平面，前者被稱為“直紋”(
圖1至圖2)，后者被稱為“橫紋”(圖3至圖4)，或者是直紋與橫紋混合，在這種場合兩種類型木紋的木條成功地交替排列。直紋取向按從一邊到另一邊橫穿滑板芯，這也是已知的。因此，在已知的木質(zhì)滑板芯中，各區(qū)段的取向致使木紋至少與正交的滑板芯的軸線之一平行。但是迄今為止，木質(zhì)區(qū)段的機(jī)械性能無論是在軸線方向還是偏離軸線方向都足以與施于滑板的各個(gè)方向的力相適應(yīng)。
雪地滑板的制造商繼續(xù)努力生產(chǎn)較輕的滑板。已知用密度較低的材料制作滑板芯可以減少滑板的重量。但是，隨著木材密度下降，機(jī)械性能也下降。當(dāng)木質(zhì)區(qū)段按照標(biāo)準(zhǔn)方式取向時(shí)，即木紋從頭到尾是直紋或從一邊到另一邊是直紋，或木紋是垂直于滑板芯的橫紋時(shí)，較輕的木質(zhì)區(qū)段可能不足以承受通常在滑行期間施于滑板的載荷。因此，存在著設(shè)計(jì)適合滑板的輕質(zhì)滑板芯的需求，這種滑板芯同時(shí)被要求能夠承受各種軸向力和偏離軸向力引發(fā)的應(yīng)力。
在滑行期間遇到的動(dòng)態(tài)載荷條件在滑板上產(chǎn)生各種造成彎曲和扭曲的力。滑板芯和增強(qiáng)層是滑板的主要結(jié)構(gòu)要素，它們一起承受這些剪應(yīng)力、壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和扭應(yīng)力。外力引發(fā)的應(yīng)力可能不是均勻地施加在滑板上，而是在某些局部區(qū)域承受的力的幅度更大。但是，滑板芯還不可以為承受的這種局部載荷而作特殊的調(diào)整。
例如，滑行者跳躍時(shí)通常以尾端著陸，于是，就在滑板的這個(gè)區(qū)域接受相當(dāng)大的彎曲載荷，從而導(dǎo)致縱向的高剪切應(yīng)力。當(dāng)滑行者靠邊緣急轉(zhuǎn)彎時(shí)，滑板通常承受橫向的彎曲載荷，從而在滑板的邊緣和中心線之間的區(qū)域?qū)е聶M向的高剪切應(yīng)力。由于系扣安裝在滑板的中部，為了承受滑行者跳躍著陸或靠邊緣急轉(zhuǎn)彎時(shí)施于這個(gè)區(qū)域的大幅度的壓力載荷，該區(qū)域需要有足夠的抗壓強(qiáng)度。此外，施加在系扣上的力可能產(chǎn)生強(qiáng)大的集中載荷，這種載荷可能使系扣的緊固件脫落。由于在進(jìn)入彎道和離開彎道時(shí)滑板沿著中心線發(fā)生扭曲，所以滑行者雙腳之間的滑板區(qū)可能要承受相當(dāng)大的扭力載荷。
所以，提供對一種或多種特殊的局部應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整或?qū)@些局部應(yīng)力的組合進(jìn)行調(diào)整的滑板芯將是有利的。
本發(fā)明是一種柔韌耐用的對滑行者反應(yīng)迅速的滑板芯，如雪地滑板芯。這種滑板芯賦予的強(qiáng)度和剛度致使由這種滑板芯制作的滑板既能夠承受平行于滑板軸線方向的載荷，又能夠承受偏離軸向的載荷，還能夠承受這些載荷的組合。該滑板芯與滑板的其它部分(如在滑板芯上下的增強(qiáng)層)協(xié)同給滑板提供平衡的扭力控制和總體柔韌性，這使滑板能夠?qū)姓呤┘拥妮d荷迅速作出反應(yīng)，例如在開始轉(zhuǎn)彎和退出轉(zhuǎn)彎時(shí)能迅速作出反應(yīng)，在跳躍著陸時(shí)和在崎嶇地帶(雪墩)上滑行時(shí)能夠迅速復(fù)原，以及保持堅(jiān)固的邊緣與該地勢接觸。用有彈性的輕質(zhì)滑板芯制作的滑板滑行速度快，容易操縱，并且增強(qiáng)了滑行者的感受。可以將特殊的折曲輪廓銑削到滑板芯上，以便將滑板的滑行性能微調(diào)到某個(gè)特殊的范圍。
滑板芯包括前端、尾端和對置的邊緣。前端指的是在滑板芯并入滑板時(shí)滑板芯最接近頂端的那個(gè)部分。類似地，尾端指的是在滑板芯組裝進(jìn)滑板時(shí)最接近尾部的部分。前端和尾端可以延伸達(dá)到滑板的全長，并且其形狀可以與滑板的首尾形狀匹配。另外，滑板芯也可以僅僅部分地沿著滑板長度延伸并且不包括相似的末端形狀?；逍究梢栽O(shè)計(jì)成對稱的形狀，也可以設(shè)計(jì)成不對稱的。
滑板芯由又薄又長的構(gòu)件制作并且厚度可以變化，例如，中部比較厚兩端比較薄，以賦予滑板必需的撓曲響應(yīng)。但是厚度均勻的滑板芯也在考慮之列。在并入滑板之前，滑板芯大體上可以是平的、凹形的或凸形的，在制作滑板時(shí)可以改變滑板芯的形狀。因此，在完成滑板裝配之后，平的滑板芯最終將包括翹曲，有向上翹的前端和尾端。
滑板最好包括各向異性結(jié)構(gòu)(如木結(jié)構(gòu))，這種結(jié)構(gòu)有一主軸(當(dāng)各向異性結(jié)構(gòu)是木結(jié)構(gòu)時(shí)主軸取向?yàn)槟炯y方向)，沿著主軸影響滑板滑行性能的機(jī)械性能呈現(xiàn)最大值。可以借助與通過滑板芯任意兩條軸線的平面形成的角度定義主軸，其中滑板芯的軸線包括縱軸、橫軸和法線軸。各向異性結(jié)構(gòu)的取向致使主軸與滑板芯的任何軸線都不在同一直線上，即不與其中任何一條軸線平行。盡管可以將各向異性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成針對某個(gè)經(jīng)過深思熟慮的具體載荷提供最大值，但是，主軸的取向優(yōu)先考慮針對兩種或多種可預(yù)見的加載條件提供平衡值。在后一種情況，主軸的取向使它不針對任何深思熟慮的載荷提供最大值，而是提供符合需要的平衡值。在各向異性結(jié)構(gòu)是木結(jié)構(gòu)的場合，木紋的延伸方向不與滑板芯的三條軸線中任何一條平行。在這種偏離軸向的取向中，滑板芯中的木材既不按直紋方式取向也不按橫紋方式取向。這種偏離軸向的取向特別適合低密度的各向異性結(jié)構(gòu)。滑板芯可以部分地或全部用偏離軸向的各向異性結(jié)構(gòu)制作。盡管木質(zhì)的各向異性結(jié)構(gòu)最好，但是其他的各向異性結(jié)構(gòu)也在考慮之中，這類結(jié)構(gòu)包括玻璃纖維/樹脂陣列、模塑塑料結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)等。此外，各向同性材料可以制成適合滑板芯使用的各向異性結(jié)構(gòu)，例如玻璃，它本身是各向同性的，但是，可以將它制成玻璃纖維，將玻璃纖維在樹脂陣列中一根根排好，形成各向異性結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，滑板芯包括又薄又長的構(gòu)件，該構(gòu)件有前端、尾端和一對對置的邊緣?；逍景◤念^延伸到尾的縱軸、從一邊延伸到另一邊的橫軸和法線軸。這又薄又長的構(gòu)件包括各向異性結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)有一主軸，沿著該主軸機(jī)械性能呈現(xiàn)最大值，其中機(jī)械性能是從抗壓強(qiáng)度、抗壓剛度、抗壓疲勞強(qiáng)度、壓縮蠕變強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗拉剛度、抗拉疲勞強(qiáng)度、和拉伸蠕變強(qiáng)度中選定的一種或多種性能。各向異性結(jié)構(gòu)在滑板芯構(gòu)件中的排列致使主軸既不對準(zhǔn)或平行于滑板芯構(gòu)件的縱軸也不對準(zhǔn)或平行于滑板芯的橫軸或法線軸。在一種安排中，主軸相對于滑板芯構(gòu)件軸線之一成大約45°角。在滑板芯中可以使用兩種或多種偏離軸向的各向異性結(jié)構(gòu)，并且優(yōu)先采用并排排列而且各自的主軸按鏡面對稱方向延伸。此外，一種偏離軸向的各向異性結(jié)構(gòu)可以單獨(dú)使用，也可以與一種或多種各向異性結(jié)構(gòu)結(jié)合使用，這些被結(jié)合的各向異性結(jié)構(gòu)的取向致使其各自的主軸對準(zhǔn)或平行于滑板芯的軸線。可以從頭至尾給滑板芯提供一種或多種偏離軸向的各向異性結(jié)構(gòu)，也可以只給選定的滑板芯部分提供這類各向異性結(jié)構(gòu)。在滑板芯各部分中使用的各種各向異性結(jié)構(gòu)的方向可以有不同的取向。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，又薄又長的滑板芯構(gòu)件包括一種垂直疊層材料，該材料是由一種或多種各向異性結(jié)構(gòu)的條形薄片垂直疊合而成，并且最好按照從頭至尾的方向延伸。其中至少有一種各向異性結(jié)構(gòu)的主軸相對于滑板芯的各條軸線是偏離軸向延伸的。兩種或多種不同的各向異性結(jié)構(gòu)條可以交替排列，并且最好使兩種各向異性結(jié)構(gòu)的主軸按鏡面對稱方向延伸。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，各向異性結(jié)構(gòu)是木結(jié)構(gòu)，其主軸方向沿著木紋方向。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，第一各向異性結(jié)構(gòu)的主軸取向可以是朝向前端并與基準(zhǔn)平面成45°角(+45°)，第二各向異性結(jié)構(gòu)的主軸的取向可以是朝向尾端并與基準(zhǔn)平面成45°角(-45°)。主軸形成的其它角度也在考慮之中，并且不同的各向異性結(jié)構(gòu)既可以由密度相同的木材制作也可以由密度不同的木材制作。
在本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施方案中，又薄又長的滑板芯構(gòu)件至少包括三種不同的各向異性結(jié)構(gòu)，每種各向異性結(jié)構(gòu)都有一主軸，該主軸相對滑板芯軸線取向而且與其它兩條主軸的取向不同。在這三種不同的各向異性結(jié)構(gòu)中有一種或多種各向異性結(jié)構(gòu)可以有偏離正交的滑板芯軸線的主軸。
在本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施方案中，又薄又長的滑板芯構(gòu)件包括一些選定的區(qū)域，這些區(qū)域彼此之間可以縱向隔開。每個(gè)被隔開的區(qū)域包括一種各向異性結(jié)構(gòu)，該區(qū)域的主軸取向與其它區(qū)域的主軸取向不同，從而提供了一種在各個(gè)隔開的區(qū)域具有不同機(jī)械性能的滑板芯。
本發(fā)明更進(jìn)一步的實(shí)施方案包括用本文中實(shí)施方案介紹的各種滑板芯制作的滑板。該滑板進(jìn)一步包括在滑板芯的上面和下面的增強(qiáng)層(如纖維增強(qiáng)的樹脂陣列)?？梢蕴峁┑撞康幕斜砻婧晚敳康尿T乘表面，并且有適合與地面安全接觸的周邊。還可以適當(dāng)?shù)匕ㄗ枘岷蜏p震材料。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種輕質(zhì)的滑板芯。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種集成結(jié)構(gòu)的滑板芯，以應(yīng)付預(yù)計(jì)在滑板上發(fā)生的機(jī)械載荷，特別是那些偏離滑板軸線施加的力。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種滑板芯，該滑板芯在選定的區(qū)域有不同的機(jī)械性能，以使那個(gè)區(qū)域的機(jī)械性能夠適應(yīng)在該區(qū)域可能出現(xiàn)的特殊載荷。
本發(fā)明的其它目的和特征通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)敘述將變得明顯起來。應(yīng)當(dāng)理解附圖僅僅是為了說明而設(shè)計(jì)的，并無限定本發(fā)明范圍的意圖。
結(jié)合下面的附圖將更全面地認(rèn)識本發(fā)明的上述目的和其它目的以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，附圖包括圖1是直紋木質(zhì)芯的示意圖。
圖2是沿著圖1中的2-2線截取的截面圖。
圖3是橫紋木質(zhì)芯的示意圖。
圖4是沿著圖3中的4-4線截取的截面圖。
圖5是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)說明性實(shí)施方案的滑板芯的俯視平面圖。
圖6是圖5的側(cè)視圖。
圖7是沿著圖5中的7-7線截取的截面圖。
圖8是沿著圖5中的8-8線截取的截面圖。
圖9是沿著圖5中的9-9線截取的截面圖。
圖10是沿著圖5中的10-10線截取的截面圖。
圖11是滑板芯的示意圖，它說明各向異性結(jié)構(gòu)的一種取向?qū)嵤┓桨福@種取向適合應(yīng)付因滑板芯縱向彎曲引起的剪切載荷。
圖12是滑板芯的示意圖，它說明各向異性結(jié)構(gòu)的另一種取向?qū)嵤┓桨?，這種取向適合應(yīng)付因滑板芯橫向彎曲引起的剪切載荷。
圖13是滑板芯的示意圖，它說明各向異性結(jié)構(gòu)的第三種取向?qū)嵤┓桨?，這種取向適合應(yīng)付因滑板芯扭曲引起的扭力載荷。
圖14是滑板芯的示意圖，該滑板芯具有多個(gè)不同的各向異性結(jié)構(gòu)區(qū)，它適合應(yīng)付各種加載條件。
圖15是用本發(fā)明的滑板芯制成的滑板的分解圖。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中(如圖5至圖10所示)，提供了一種適合并入滑板(如雪地滑板)的滑板芯?；逍?0包括又薄又長的滑板芯構(gòu)件32，該構(gòu)件具有圓弧形的前端34、圓弧形的尾端36以及在前端和尾端之間延伸的一對對置的側(cè)邊38和40。但是，應(yīng)當(dāng)清楚，滑板芯的形狀可以改變，以便與滑板需要的最終形態(tài)一致。在形狀方面，滑板芯30可以有對稱的形狀，或者是不對稱的形狀，這取決于滑行者希望滑板具有的彎曲輪廓。盡管圖示說明的是包括全部長度的滑板芯，但是也考慮到只有部分長度的滑板芯，這種滑板芯可以沒有圓弧形的前端或尾端，或兩端都沒有?；逍?0可以有削邊42(如圖所示)，滑板芯的寬度也可以是一致的。如圖5所示，滑板芯30可以有第一和第二兩組孔44和46，它們分別與固定滑板的前后系扣的區(qū)域?qū)?yīng)?；逍旧系目走m合緊固件(未示出)插入，以緊固系扣。開孔方式可以變化，以適應(yīng)不同的插入緊固方式。
滑板芯30的厚度可以是均勻的，但是最好采用變化的厚度，即從比較厚的中部48(其中包括接納緊固件插入的孔44和46)逐漸變成比較薄的更柔韌的前端和尾端34和36。在一個(gè)實(shí)施方案中，厚度從中部(48)大約8mm變化到兩端(34和36)大約1.8mm。盡管在并入滑板之前滑板芯基本上是平的，但也可以是凹的或凸的。此外，在制作滑板期間可以改變滑板芯的形狀。因此，在最后組裝成滑板后，平的滑板芯最終可以包括翹曲，并且前端和尾端可以向上彎曲。
為了形成整體的滑板芯構(gòu)件32，可以將多個(gè)滑板芯段50緊固在一起(例如借助垂直層壓成形)。如圖所示，滑板芯段50可以從頭延伸至尾，橫向分布在滑板芯寬度上?；逍径?0也可以從一邊延伸到另一邊，或者以更隨機(jī)的方式分布?？梢杂脝蝹€(gè)的滑板芯段50填充滑板芯的全長，也可以用較短的幾段首尾銜接填充滑板芯的全長。用于滑板芯構(gòu)件32的滑板芯段50的寬度可以自始至終保持一致，也可以根據(jù)需要變化。在一個(gè)實(shí)施方案中，滑板芯段50的寬度在大約4mm至大約20mm的范圍內(nèi)，并且最好大約10mm的寬度。
每段滑板芯段50都至少包括有主軸54的第一各向異性結(jié)構(gòu)52(圖8)，沿著該主軸各向異性結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能呈現(xiàn)最大值。這種機(jī)械性能包括在抗壓強(qiáng)度、抗壓剛度、抗壓疲勞強(qiáng)度、壓縮蠕變強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗拉剛度、抗拉疲勞強(qiáng)度、和拉伸蠕變強(qiáng)度當(dāng)中選出的一種或多種性能。各向異性結(jié)構(gòu)52的取向致使主軸54按預(yù)定的方向以預(yù)定的角度延伸，該方向和角度適合于滑板滑行時(shí)遇到的一種或多種預(yù)定加載條件。主軸54的方向和角度可以依據(jù)滑板芯的直角坐標(biāo)系定義，該直角坐標(biāo)系包括縱軸56、橫軸58和法線軸60?？v軸56沿著滑板芯的中心線從頭延伸至尾，橫軸58從一邊延伸到另一邊，位于滑板芯的前端34和尾端36之間并通過縱軸的中心(垂直于縱軸)，而法線軸60垂直于滑板芯的基準(zhǔn)平面62，該基準(zhǔn)平面是通過縱軸和橫軸的平面。這個(gè)坐標(biāo)系還定義了通過縱軸和法線軸的縱向平面，以及通過橫軸和法線軸的橫向平面。
在滑板芯中第一各向異性結(jié)構(gòu)52的安排致使主軸54不與滑板的縱軸、橫軸和法線軸之中任何軸線對齊或平行。相對于滑板芯的一條或多條軸線或相對于這些軸線定義的正交平面，主軸54最好形成一個(gè)角度A1，該角度介于10°至80°之間。在圖示說明的滑板芯中，第一各向異性結(jié)構(gòu)52的主軸54相對于基準(zhǔn)平面62形成的角度A1是45°。盡管圖示說明的主軸按照從頭至尾的方向延伸，但是，也可以安排各向異性結(jié)構(gòu)使主軸按照從一邊到另一邊的方向延伸，或者一部分按縱向(即從頭到尾)延伸、另一部分按橫向(即從一邊到另一邊)延伸。此外，只要主軸最終不與滑板芯的任何一條軸線(縱軸、橫軸或法線軸)平行，定義各向異性結(jié)構(gòu)的滑板芯段主軸的其他角度均在考慮之中。
滑板芯30可以包括一段或多段由第二各向異性結(jié)構(gòu)66構(gòu)成的有主軸68的第二滑板芯段64(圖9)，該主軸的取向與基準(zhǔn)平面形成角度A2。第二滑板芯段64可以分布在滑板芯的各區(qū)域中，或者與由第一各向異性結(jié)構(gòu)52構(gòu)成的第一滑板芯段50以交替方式排列(如圖所示)。可以借助其組分區(qū)分第一和第二各向異性結(jié)構(gòu)52和66，在它們由相同類型的材料構(gòu)成的場合，則可借助它們的主軸54和68的取向區(qū)分它們。在第一和第二各向異性結(jié)構(gòu)52和66并排排列的場合，兩種結(jié)構(gòu)的主軸54和68按鏡面對稱的方向延伸是有利的。方向可以用符號“+”和“-”說明，在以縱軸56為參照軸時(shí)，“+”意味著主軸朝向前端34從基準(zhǔn)平面向上傾斜，在以橫軸58為參照軸時(shí)，“+”意味著主軸朝向足尖側(cè)從基準(zhǔn)平面向上傾斜。類似地，在以縱軸56為參照軸時(shí)，“-”意味著主軸朝向尾端36從基準(zhǔn)平面向上傾斜，在以橫軸58為參照軸時(shí)，“-”意味著主軸朝向足根側(cè)從基準(zhǔn)平面向上傾斜，其中足尖側(cè)和足根側(cè)是事先明確的。規(guī)定了這種命名法則，圖示的第一滑板芯段50的主軸54偏離基準(zhǔn)平面62的角度約為+45°，而第二滑板芯段64的主軸66偏離基準(zhǔn)平面62的角度是-45°。但是，應(yīng)當(dāng)理解在這里介紹的主軸方向是示范性的，其他的主軸方向均在考慮之中，對于第一各向異性結(jié)構(gòu)52主軸方向分布在10°至80°范圍內(nèi)，對于第二各向異性結(jié)構(gòu)66主軸方向分布在0°至90°范圍內(nèi)。
作用在系扣上的力可能引起相當(dāng)大的集中載荷，該載荷可能使插入的緊固件脫落。因此，可以提供具有一段或多段第三滑板芯段70的滑板芯，該滑板芯段包括第三各向異性結(jié)構(gòu)72(圖10)，該結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒓休d荷分布到更大的區(qū)域。第三各向異性結(jié)構(gòu)72可以由不同于第一和第二各向異性結(jié)構(gòu)52和66的材料制成，如果由相同的材料制成，其主軸74的取向?qū)⒉煌诘谝缓偷诙飨虍愋越Y(jié)構(gòu)52和66。第三各向異性結(jié)構(gòu)72的主軸74將優(yōu)先在平行于滑板芯基準(zhǔn)平面的平面內(nèi)沿著第三滑板芯段的長度延伸，以便形成一個(gè)有效地承受該集中載荷的梁段，使載荷不再集中在緊固件墊圈上。
如5圖所示，第三滑板芯段70可以與孔44和46的位置對應(yīng)，以使緊固件墊圈安裝在這些梁段上。為了進(jìn)一步增強(qiáng)滑板芯保持緊固件的能力，梁段70可以包括強(qiáng)度比第一和第二滑板芯段50和64高的材料。例如，梁段70所用的木材密度可以比用于第一和第二梁段的木材高。此外，由第三各向異性結(jié)構(gòu)72構(gòu)成的區(qū)段70可以與由第一或第二各向異性結(jié)構(gòu)52或66構(gòu)成的區(qū)段50或64交替排列，或者與它們組合交替排列。盡管圖示說明的第三各向異性結(jié)構(gòu)72是從頭延伸到尾，但是，可以只在系扣孔區(qū)44和46提供滑板芯段70，或以改變長度的方式提供滑板芯段70。
如上所述，用于每種滑板芯段的各向異性結(jié)構(gòu)可以按預(yù)定的方向定向，該方向適合應(yīng)付在騎乘滑板時(shí)預(yù)計(jì)可能遇到的加載條件。正象人們通過對上述實(shí)施方案的討論所認(rèn)識到的那樣，可以在滑板芯的不同區(qū)域使用不同的各向異性結(jié)構(gòu)，以便有選擇地調(diào)整滑板芯的局部區(qū)域以適應(yīng)特定的加載條件。為了進(jìn)一步說明這個(gè)概念，下面用幾個(gè)實(shí)施例說明幾種基本的加載條件，這些載荷類型是滑板可能遇到的，而滑板芯內(nèi)各向異性結(jié)構(gòu)的主軸取向適合應(yīng)付該特定的載荷。但是應(yīng)當(dāng)理解這些實(shí)施例僅僅是為了說明本發(fā)明，而沒有限定本發(fā)明范圍的意圖。
圖11說明一種主軸取向，這種取向特別適合于應(yīng)付縱向的剪切載荷，該剪切載荷沿著位于滑板的后系扣區(qū)80和尾端82之間的滑板芯的縱軸56作用于滑板芯。這種加載條件發(fā)生在跳躍著陸的時(shí)候，它使滑板尾端82沿著平行于橫軸58的軸線向上彎曲83(如圖中虛線所示)。在這種加載條件下，在垂直于基準(zhǔn)平面的平面內(nèi)確定主軸84的取向，使它最好平行于縱軸56并朝向前端86與基準(zhǔn)平面形成一個(gè)正角B1，這可能是優(yōu)先的選擇。如果僅僅對應(yīng)付單向載荷感性趣(如在一個(gè)方向向上彎曲)，那么相對縱軸按同一方向確定分布在滑板芯寬度上的每種各向異性結(jié)構(gòu)的取向可能是符合需要的。例如，分布在滑板芯寬度上的各種各向異性結(jié)構(gòu)的取向可以朝向滑板芯的前端86與基準(zhǔn)平面形成一個(gè)+45°的角度B1。如果感性趣的是應(yīng)付兩個(gè)方向的載荷(如滑板尾端82向上和向下彎曲)，那么采用等比例的按鏡面對稱方向取向的各向異性結(jié)構(gòu)可能是優(yōu)先的。例如采用等比例的各向異性結(jié)構(gòu)，它們的取向分別為朝向前端成+45°的角度B1和朝向尾端成-45°的角度B2。如果感性趣的是應(yīng)付這樣的載荷，其中在某個(gè)方向上的載荷大于在相反方向上的載荷，那么一種各向異性結(jié)構(gòu)的比例大于另一種各向異性結(jié)構(gòu)的比例可能是優(yōu)先的。例如，朝向前端成+45°角度B1的各向異性結(jié)構(gòu)的比例大于朝向尾端成-45°角度B2的各向異性結(jié)構(gòu)的比例可能是符合需要的。
圖12說明用于應(yīng)付橫向剪切載荷的主軸取向，這類載荷是施加給位于滑板的縱軸56和邊緣90之間的滑板芯的。這種加載條件可能發(fā)生在靠邊緣急轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，它使足尖邊緣90(假定滑板按順式組態(tài)設(shè)置)沿著平行于縱軸56的軸線向上彎曲92(如圖中虛線所示)。在這種加載條件下，在垂直于基準(zhǔn)平面的平面內(nèi)確定主軸94的取向，使它平行于橫軸58并與基準(zhǔn)平面形成一個(gè)角度C1，這可能是最好的選擇。例如，主軸94的取向可以是朝向滑板芯的足根邊96與基準(zhǔn)平面形成-45°的角度C1。類似于上述的取向，在這個(gè)區(qū)域中的各向異性結(jié)構(gòu)可以全都具有相同的取向，或者按橫軸方向58采用不同比例的各向異性結(jié)構(gòu)，這些各向異性結(jié)構(gòu)的取向分別朝向兩個(gè)邊緣并與基準(zhǔn)平面形成±45°的角度C1和C2。
圖13說明可以用于應(yīng)付扭力載荷的主軸取向，這類載荷是施加給前后系扣區(qū)102和104之間的滑板芯中心部分的偏離縱軸56的偏離軸向載荷。這種加載條件可能發(fā)生在開始轉(zhuǎn)彎和退出轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，它使滑板沿著縱軸56扭曲。具體地說，滑板的前半部分106按某個(gè)方向R1繞縱軸56扭曲，而滑板的后半部分108按相反方向R2繞縱軸56扭曲。在這種加載條件下，在垂直于基準(zhǔn)平面的平面內(nèi)確定主軸110的取向，使它與縱軸56形成一個(gè)角度D1并與基準(zhǔn)平面形成一個(gè)角度D2，這可能是最好的選擇。例如，在滑板芯的前半部分106，主軸110的取向可以朝向滑板芯的前端86與基準(zhǔn)平面形成+45°角并且與縱軸56形成一個(gè)45°角。類似地，在滑板芯的后半部分108，主軸110的取向可以朝向滑板芯的尾端82與基準(zhǔn)平面形成-45°角并且與縱軸56形成一個(gè)45°角。
由于結(jié)合圖11至圖12介紹的加載條件或由于站在滑板上的滑行者的重量使滑板彎曲時(shí)，壓縮載荷可能施加給系扣區(qū)。在這種加載條件下，最好使主軸垂直于基準(zhǔn)平面取向。
由于作用于系扣的力可能將相當(dāng)大的集中載荷施加給系扣緊固件的墊圈，這可能使墊圈脫落。正象前面在結(jié)合圖10介紹的那樣，在這種加載條件下，使主軸在平行于基準(zhǔn)平面的平面內(nèi)取向可能是最好的，并且主軸可以按從頭至尾的方向取向，也可以按從一邊到另一邊的方向取向，還可以按任何偏離墊圈的半徑方向取向。各向異性結(jié)構(gòu)最好是發(fā)揮梁作用的滑板芯段，以便將集中載荷分布到滑板上更大的區(qū)域。
由于在滑板上實(shí)際的加載條件通常包括這些基本加載條件的各種組合，所以滑板芯最好可以包括預(yù)先安排的一種或多種各向異性結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)特別適合承受這些種類的載荷。不同的滑行風(fēng)格、不同的滑行水平、以及地勢地表?xiàng)l件的各種差異都可能在滑板芯設(shè)計(jì)中對是否將某個(gè)具體加載條件考慮在內(nèi)產(chǎn)生影響。但是，按照本發(fā)明的滑板芯可以在一個(gè)或多個(gè)特殊區(qū)域中包括按基本加載條件或基本加載條件的組合排列的各種各向異性結(jié)構(gòu)。這些各向異性結(jié)構(gòu)的取向可以使主軸針對特定的加載條件提供最大值或者提供適應(yīng)兩種或多種經(jīng)過仔細(xì)考慮的加載條件的平衡值。
如圖14所示，滑板芯可以包括各式各樣的各向異性結(jié)構(gòu)區(qū)，以便應(yīng)付上述的基本加載條件。如圖所示，滑板芯30可以包括前端區(qū)和尾端區(qū)120和122，這兩個(gè)區(qū)域具有按從頭至尾的方向取向的各向異性結(jié)構(gòu)，用于跳躍引發(fā)的彎曲剪切載荷?；逍具€可以包括邊緣區(qū)124和126，這兩個(gè)區(qū)域包括按從一邊到另一邊取向的各向異性結(jié)構(gòu)，用于靠邊緣急轉(zhuǎn)彎引發(fā)的橫向彎曲剪切載荷。在滑板芯的中心區(qū)128、130、132和134可以包括相對縱軸56成某個(gè)角度的結(jié)構(gòu)，它們用于開始轉(zhuǎn)彎和退出轉(zhuǎn)彎時(shí)引發(fā)的扭力載荷。系扣區(qū)136和138可以包括垂直于基準(zhǔn)平面的結(jié)構(gòu)，用于在跳躍著陸和靠邊緣急轉(zhuǎn)彎期間以及站在滑板上的滑行者的體重施加的壓縮載荷。在各個(gè)區(qū)域中，主軸取向可以相對滑板芯的基準(zhǔn)平面和縱軸形成不同的角度。
圖15說明包括依據(jù)本發(fā)明的滑板芯的一種有代表性的滑板，這里指的是雪地滑板。雪地滑板140包括由交替的10mm寬的中等密度(大約9Ibs/ft3至大約13Ibs/ft3)的輕木條組成的滑板芯30。每根輕木條的寬度都是大約10mm，而且它們各自的主軸取向分別為朝向前端與基準(zhǔn)平面成+45°角(第一各向異性結(jié)構(gòu))和朝向尾端與基準(zhǔn)平面成-45°角(第一各向異性結(jié)構(gòu))。用10mm寬的中等密度(大約26Ibs/ft3密度或至少大于輕木條的密度)的楊木條填充該滑板芯的中心區(qū)，并且留有緊固件插入孔。這些木條垂直地疊合在一起形成又薄又長的滑板芯構(gòu)件，其長度大約是60-1/4英寸、最寬點(diǎn)大約是10-5/8英寸、削邊大約是1英寸、厚度從中心區(qū)的大約8mm變化到前端的大約1.8mm。
滑板芯夾在頂部增強(qiáng)層142和底部增強(qiáng)層144之間，每個(gè)增強(qiáng)層都最好由三片玻璃纖維組成，玻璃纖維的取向相對滑板縱軸分別是0°、+45°和-45°，這樣的增強(qiáng)層有助于控制滑板的縱向彎曲、橫向彎曲和扭曲。增強(qiáng)層142和144可以延伸到滑板芯邊緣之外并覆蓋側(cè)邊(未示出)和前后襯墊(未示出)，以防止滑板芯損壞和磨損。耐劃傷的頂層膜146覆蓋在頂部增強(qiáng)層142的上面，而滑動(dòng)面148(通常由熔結(jié)塑料或模塑塑料制成)位于滑板的底部?；宓牟糠?最好是全部)周邊可以包上金屬邊150，提供適合在冰雪上控制滑板的堅(jiān)硬的防滑邊。為了減少震顫和振動(dòng)，還可以將阻尼材料并入滑板。
為了說明本發(fā)明，下面的實(shí)例列舉了各種各向異性的木結(jié)構(gòu)近似的壓縮強(qiáng)度。但是，應(yīng)當(dāng)理解包括這些實(shí)例只是為了說明本發(fā)明，而無限定本發(fā)明范圍的意圖。
在平臺板上用面積近似為720mm2的園頭刀壓縮滑板芯樣品，以此獲得壓縮強(qiáng)度的測量結(jié)果。下面的壓縮強(qiáng)度值是滑板芯壓縮量為1mm的測量結(jié)果。
從這些壓縮強(qiáng)度測量結(jié)果中可以看到主軸取向可以影響各向異性結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性。木材呈現(xiàn)壓縮強(qiáng)度最大值時(shí)主軸沿著木紋方向。例如，密度最高的木料(楊木)如果木紋(主軸)方向垂直于壓縮載荷方向則得到一種強(qiáng)度較低的結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度還不如木紋與載荷平行的密度較低的材料(中等密度的輕木)。此外，中等密度的輕木按平行于載荷的方向取向得到一種強(qiáng)度較高的結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度高于木紋與載荷成±45°角的取向方式。
在結(jié)合幾個(gè)實(shí)施方案詳細(xì)地介紹過本發(fā)明之后，熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人將很容易提出各種修正方案和改進(jìn)方案。但是，這些修正方案和改進(jìn)方案很可能并沒有脫離本發(fā)明的精髓和范圍。所以，前面的介紹只是作為實(shí)例，并不是作為限制。本發(fā)明只受權(quán)利要求書的限制。
權(quán)利要求
1.一種滑板芯，包括設(shè)計(jì)并制成可用于制作滑板的又長又薄的滑板芯構(gòu)件，所述滑板芯構(gòu)件包括前端、尾端和一對對置的邊緣，所述滑板芯構(gòu)件包括承受第一和第二機(jī)械載荷的第一區(qū)和第二區(qū)，所述的第一機(jī)械載荷和第二機(jī)械載荷是不同的，所述滑板芯構(gòu)件具有沿從頭至尾取向的縱軸、沿一個(gè)所述邊緣到另一個(gè)所述邊緣取向且與縱軸垂直的橫軸、以及垂直于所述的縱軸和橫軸的法線軸；所述的第一和第二區(qū)中的每一個(gè)區(qū)包括多個(gè)垂直層壓各向異性結(jié)構(gòu)，所述的第一區(qū)包括第一各向異性結(jié)構(gòu)，所述的第二區(qū)包括第二各向異性結(jié)構(gòu)，所述第一和第二各向異性結(jié)構(gòu)分別具有第一和第二主軸，所述第一和第二各向異性結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能沿著所述的第一和第二主軸呈現(xiàn)最大值，其中所述第一和第二各向異性結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能是從包括抗壓強(qiáng)度、抗壓剛度、抗壓疲勞強(qiáng)度、壓縮蠕變強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗拉剛度、抗拉疲勞強(qiáng)度、拉伸蠕變強(qiáng)度的一組性能中選定的，所述的第一和第二主軸分別具有第一和第二方向來承載所述的第一和第二機(jī)械載荷，所述的第一方向和所述的第二方向不同，所述的第一和第二主軸分別位于第一和第二平面內(nèi)，所述的第一和第二平面垂直于所述的縱軸和橫軸所延伸的一個(gè)基面，所述的第一平面不平行于所述的第二平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑板芯，其特征在于所述的第一平面平行于所述的縱軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的滑板芯，其特征在于所述的第二平面平行于所述的橫軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的滑板芯，其特征在于所述的第一區(qū)設(shè)置在所述的一對對置的邊緣之間，所述的第二區(qū)沿所述的一對對置的邊緣設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的滑板芯，其特征在于所述的第一主軸的取向平行于所述的縱軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任何一項(xiàng)的滑板芯，其特征在于所述的第一和第二主軸中的至少一個(gè)的取向與所述的滑板芯構(gòu)件的基面形成一個(gè)角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的滑板芯，其特征在于所述的角度大約為45°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的滑板芯，其特征在于所述的第一和第二各向異性結(jié)構(gòu)是由一種各向異性材料構(gòu)成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的滑板芯，其特征在于用于所述的第一和第二各向異性結(jié)構(gòu)中每個(gè)結(jié)構(gòu)的所述的各向異性材料分別包括沿所述的第一和第二方向取向的多個(gè)纖維。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的滑板芯，其特征在于所述用于所述的第一和第二各向異性結(jié)構(gòu)中每個(gè)結(jié)構(gòu)的各向異性材料包括一種樹脂，所述的多個(gè)纖維埋置在所述的樹脂中。
11.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的滑板芯，其特征在于所述用于所述的第一和第二各向異性結(jié)構(gòu)中每個(gè)結(jié)構(gòu)的各向異性材料包括木材。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的滑板芯，其特征在于所述的木材的木紋沿所述的第一和第二方向取向，分別用于所述的第一和第二各向異性結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至5和8至12中的任何一項(xiàng)的滑板芯，其特征在于所述的滑板是滑雪板。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的滑板芯，所述的滑板芯與所述的的滑板相結(jié)合并與所述的滑板結(jié)合成一體。
全文摘要
一種適合制作滑板(如雪地滑板)的滑板芯。這種滑板芯包括各向異性結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)取向致使該結(jié)構(gòu)的主軸不與滑板的正交軸線平行。通過給滑板的局部區(qū)域提供具有特殊的承載能力的各向異性結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)對滑板芯的調(diào)整。
文檔編號A63C5/12GK1494937SQ03160240
公開日2004年5月12日 申請日期1998年5月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月20日
發(fā)明者大衛(wèi)·J·道奇, R·保爾·史密斯, 保爾·J·費(fèi)德瑞奇, J 費(fèi)德瑞奇, な訪芩, 大衛(wèi) J 道奇 申請人:伯頓公司