КОЛЕСО
WHEEL

Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к колесу для применения в велосипедах и других наземных транспортных средствах.
Уровень техники
Заявка PCT WO 2011/067742 раскрывает приводимое в движение человеком наземное транспортное средство, такое как велосипед, который сконструирован из материала, пригодного для переработки посредством превращения в пульпу, имеющий колеса, которые могут быть изготовлены из картона. Колеса на основе картона также были раскрыты в публикации патента США № 3492016.
Общее описание
Настоящее изобретение обеспечивает колесо, которое изготовлено по существу из картона, имеет достаточную жесткость, чтобы выдерживать нагрузку и, таким образом, может использоваться в наземном транспортном средстве, таком как велосипед.
Выражение «изготовлено по существу из картона» обозначает, что картон является основным конструктивным компонентом колеса, которое функционирует, чтобы выдерживать нагрузку, оказываемую на участок колеса, который опирается на землю или на другую поверхность для катания/езды. Например, колесо, которое изготовлено по существу из картона, может иметь ступицу, которая включает в себя колесную ось, которая будет изготовлена из материала иного, чем картон, оно может содержать слои покрытия, которые облицовывают участки наружных поверхностей колеса (иногда всю поверхность) для защиты от вредного воздействия окружающей среды, к примеру слой полимерной пленки, лак и т.д.
Как правило, но не исключительно, колесо изобретения оснащено шиной или эластомерным, опирающимся на землю материалом на его ободе. В дальнейшем выражение «шина» будет использоваться для ссылки обобщенно на эластомерный, опирающийся на землю элемент, который установлен вокруг обода колеса. Шина может, например, быть сплошной массой эластомерного материала, может быть надувной, может быть эластомерной полосой, установленной на ободе, и т.д. Как хорошо известно в шинной промышленности, шины иногда также могут содержать армирующие металлические или неметаллические волокна или смесь, могут иметь рисунок протектора и т.д.
В соответствии с изобретением оно было выполнено так, что многослойная конструкция из картона, имеющая по меньшей мере один слой картона высокой плотности (в дальнейшем также «HDC») и по меньшей мере два слоя картона низкой плотности (в дальнейшем также «LDC»), между которыми размещен слой HDC, образует крепкую и довольно легкую конструкцию, которая имеет значительное сопротивление сжатию, а также сопротивление скручиванию и изгибу. Такая конструкция, имеющая окружную периферию, расположенную вокруг центральной ступицы, позволяет ей быть использованной в качестве колеса на велосипеде или другом наземном транспортном средстве с достаточной жесткостью, которая в случае велосипеда является достаточной, чтобы нести весовую нагрузку ездока.
Имеется, конечно, взаимозависимость между несущей способностью и сроком службы такого колеса, с одной стороны, и типом HDC и LDC, используемых для образования таких слоев. Это будет относительно рутинным мероприятием, которое не будет требовать излишней экспериментальной работы, чтобы находить оптимальную комбинацию (с точки зрения веса и жесткости) HDC и LDC для конкретного использования. Например, колесо, предназначенное для детского велосипеда, может быть сконструировано из более тонких слоев HDC или менее плотного слоя LCD, чем для велосипеда, предназначенного для взрослых.
Выражение «сопротивление» следует понимать в контексте использования колеса и предназначено для обозначения того, что во время регулярного использования и воздействия, встречающегося во время езды/катания, колесо сохраняет свою целостность, а также свою плоскую и скругленную конструкцию.
2
2
Выражение «картон высокой плотности» или «HDC» предназначено для обозначения листа картона, в котором картон уложен без видимых пустот или газосодержащих карманов. Лист картона высокой плотности обычно имеет поверхностную плотность в диапазоне от 400 до 600 г/м. Особым примером является сверхпрочный картон, имеющий плотность в диапазоне от 500 до 600 г/м. HDC, используемый в соответствии с изобретением, может иметь толщину в диапазоне от 0,5 до 3 мм, обычно от 1 до 1,5 мм.
Выражение «картон низкой плотности» или «LCD» относится к листам картона, имеющим внутреннюю конструкцию, образующую множество ячеек или пустот, к примеру, образованную гофрированными, рифлеными или иными неплотно уложенными листами бумаги или полосами, которые образуют множество пустот между ними, и содержащую один или более плоских слоев картона, выложенных на одной стороне или на обеих сторонах слоев низкой плотности (а именно размещая слой низкой плотности между ними). Примеры таких картонных панелей известны как «гофрированный картон», который состоит из рифленой(ых) или гофрированной(ых) бумажной(ых) панели(ей) или полосы и одного или двух плоских слоев облицовочного картона на одной или обеих (т.е. размещая между ними) сторонах рифленой или гофрированной бумаги; и могут также относится к так называемому «сотовому картону». Гофрированные или сотовые листы картона могут быть однослойными или многослойными листами картона. Эти выражения также предназначены для охвата картона различных прочностей, начиная от простой конструкции одиночной толстой панели из бумаги до сложных конфигураций, имеющих множественные гофрированные, сотовые и другие слои.
LDC, как правило, представляет собой сотовый или гофрированный картон, имеющий толщину в диапазоне от 8 до 20 мм, обычно 8-15 мм и даже 8-12 мм.
Таким образом, изобретение обеспечивает колесо, которое содержит обычно плоский многослойный картонный корпус, образованный между двумя боковыми поверхностями и имеющий окружную периферию и ступицу, которая образует его центральную ось. Слои расположены параллельно двум боковым поверхностям. Слои содержат по меньшей мере один слой HDC и по меньшей мере два слоя LDC, между которыми размещен слой HDC. По меньшей мере два слоя LDC и по меньшей мере один слой HDC неподвижно прикреплены друг к другу. Неподвижное крепление, как правило, осуществляется с помощью клея.
По одному варианту выполнения колесо включает в себя одиночный HDC на средней линии колеса с двумя слоями LDC, между которыми размещен этот одинарный слой картона высокой плотности. Как правило, колесо с таким вариантом выполнения будет иметь осевую симметрию относительно слоя HDC. Однако другие варианты выполнения могут быть также предусмотрены в соответствии с основными принципами изобретения. В качестве примера возможны чередующиеся слои картона высокой и низкой плотности, к примеру, следующее расположение слоев: один с множеством чередующихся слоев LDC-HDC, например: LDC-HDC-LDC-HDC-LDC; или HDC-LDC-HDC-LDC-HDC; или та же структура слоев с дополнительными соответствующими слоями HDC или LDC на каждой стороне этих структур; и т.д. По другим примерам слой HDC на средней линии может состоять из двух или более листов HDC, неподвижно прикрепленных друг к другу, образуя более толстый слой HDC на средней линии; или один или более слоев LDC могут быть образованы при помощи двух или более листов LDC.
По одному варианту выполнения колесо содержит одну или более гибких полос, которые установлены вокруг периферии указанного корпуса, фактически образуя внешнюю границу картонного корпуса. Такая полоса, как правило, может быть изготовлена из картона или бумаги, но другие материалы, такие как пластмасса, резина или другие полимерные материалы, могут также быть использованы.
Такая полоса, особенно когда она изготовлена из картона, как правило, содержит боковые клапаны, которые загнуты и прикреплены к боковым поверхностям колеса, тем самым удерживая полосу в требуемом положении, обеспечивая дополнительное усиление конструкции.
По одному варианту выполнения корпус колеса представляет собой сплошную массу, продолжающуюся от ступицы к периферии. По другому варианту выполнения указанный корпус формируется с помощью вырезов, образующих спицы с боковой и внутренней поверхностями, продолжающимися радиально между ступицей и периферийным участком колеса. Такие внутренние поверхности могут быть покрыты гибким листом, к примеру картоном или бумагой. Такая сформированная конфигурация колеса образует также внутренние поверхности периферийного участка колеса, которые по одному варианту выполнения также покрываются гибким листом, к примеру картоном или бумагой.
Колесо, как отмечено выше, как правило, оснащено шиной.
Для устойчивости к воздействию окружающей среды, в частности, водостойкости, внешние поверхности колеса могут быть пропитаны, к примеру, водоотталкивающим материалом или покрыты таким материалом. Примерами являются смолы, такие как лак или эпоксидная смола, полимерный лист, их сочетание и т.д.
Краткое описание чертежей
Для того чтобы лучше понимать объект изобретения, который раскрывается здесь, и чтобы проиллюстрировать, как он может быть осуществлен на практике, далее будут описаны варианты выполнения исключительно путем не ограничивающего примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг.1 показывает вид в перспективе колеса в соответствии с вариантом выполнения изобретения.
Фиг.2 показывает колесо на Фиг.1, оснащенное шиной.
Фиг.3 представляет собой разобранный вид в перспективе на Фиг.2, показывающий его составляющие элементы.
Фиг.4А представляет собой сечение по линиям IV-IV на Фиг.2.
Фиг.4В показывает слоистую структуру согласно другому варианту выполнения изобретения.
Фиг.5 показывает вид сбоку колеса согласно другому варианту выполнения, сформированного с помощью вырезов.
Фиг.6 представляет собой сечение по линиям VI-VI на Фиг.5.
Подробное описание вариантов выполнения
Фиг.1 показывает колесо, которое имеет, в общем, плоскую конфигурацию и имеет картонный корпус 102 с двумя боковыми поверхностями 104 и 106. Как характерно для конструкции колеса, оно имеет окружную периферию и ступицу 108, которая образует центральную ось колеса. Картонный корпус, как может быть видно на Фиг.4 и как будет разъяснено дополнительно ниже, имеет слоистые структуры, причем слои расположены параллельно двум боковым поверхностям.
Колесо на Фиг.1 изготовлено по существу из картона, хотя ступица может быть изготовлена из других материалов, таких как пластик, дерево, метал, может содержать шарикоподшипники и т.д. Ступица может быть включена в колесо путем образования скругленного выреза в корпусе 102 и установки элемента 108 ступицы в него, плотно прикрепляя его к корпусу, к примеру, с помощью клея.
Как может быть видно на Фиг.2, колесо, как правило, оснащено шиной 110, изготовленной из резины или другого эластомера. В варианте выполнения, видимом на Фиг.2, шина представляет собой эластомерную сплошную массу, но согласно другим вариантам выполнения шина может быть вспененной массой, может быть надувной, может быть из армированной резины или может иметь множество других конструкций.
Как дополнительно можно увидеть на Фиг.1, периферия корпуса 102 оснащена гибкой полосой 112, как правило, изготовленной из картона, бумаги или полимерной пленки, имеющей клапаны 114, которые сложены на боковые поверхности 104 и 106, чтобы удерживать полосу в требуемом положении. Эта полоса, среди прочего, запечатывает иным образом открытый периметр слоистой структуры.
Как правило, колесо покрывается слоем, защищающим от воздействия окружающей среды, к примеру полимерной смолой, слоем полимера, эпоксидной смолой, лаком, краской и т.д.
Разобранный вид колеса на Фиг.2 может быть виден на Фиг.3, показывающий четыре основных составляющих элемента, которыми являются ступица 108, корпус 102, полоса 112 и шина 110.
Фиг.4А показывает сечение колеса на Фиг.2. Как может быть видно, слои включают в себя внутренний слой 116 HDC, образующий среднюю линию 118. Слой 116 HDC размещен между двумя слоями 120 и 122 LDC, расположенными симметрично относительно него. HDC обычно изготовлен из картона высокой плотности или сверхпрочного картона, имеющего толщину в диапазоне 0,5-3 мм, обычно около 1-1,5 мм; в то время как слои LDC являются обычно гофрированным или сотовым картоном, имеющим толщину в диапазоне 8-20 мм, обычно около 12 мм.
Как может быть дополнительно видно на Фиг.4А, полоса 112, которая окружает периферию колеса, покрыта шиной 110.
Другой вариант выполнения картонного корпуса для использования в колесе может быть виден на Фиг.4В. В этом варианте выполнения между двумя дополнительными слоями 124 и 126 HDC размещены два слоя LDC. Однако следует отметить, что два варианта выполнения, проиллюстрированные на Фиг.4А и 4В, являются всего лишь примерами, и другие различные варианты выполнения, к примеру, те, что указаны выше в сущности изобретения, могут быть использованы в соответствии с изобретением.
Колесо согласно другому варианту выполнения проиллюстрировано на Фиг.5. Колесо на Фиг.5 основано на колесе, которое показано на Фиг.1, и сформировано с помощью вырезов 130, которые вместе образуют увеличенный участок 132 ступицы, связанный с периферийным участком 134 через радиальные спицы 136. Внутренние поверхности 138 спиц 136, внутренние поверхности 140 периферийного участка 134, а также внутренняя поверхность 142 участка 132 ступицы, как правило, ограничены облицовочным слоем, который может быть идентичным по составу полосе 112.
Как может быть видно на Фиг.6, спица 136 покрыта слоем 144. Однако в других вариантах выполнения вместо покрытия всей спицы полоса из такого гибкого материала может быть установлена только на внутренних поверхностях, к примеру, подобным образом, как в случае полосы 112, разворачивая, например, клапаны для фиксации полосы в требуемом положении.