用於克萊普式冰刀的框架、以及具有這種框架的克萊普式冰刀的製作方法

2023-09-17 16:11:30

專利名稱：用於克萊普式冰刀的框架、以及具有這種框架的克萊普式冰刀的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於克萊普式冰刀的框架，所述框架包括 用於承載冰刀或輪子的下框架部分； 具有用於與冰刀鞋的鞋底和後跟聯接的裝置的上框架部分； 鉸鏈裝置，其使這兩個框架部分彼此鉸接聯接，所述鉸鏈裝置位於下框架部分的 最前方區域上方一定距離處，並且在冰刀或輪子的主平面或者從主平面變化最大約30°的 平面上限定了第一旋轉自由度；以及 重置裝置，其用於相對於下框架部分將上框架部分推動至由定位裝置確定的停止 位置，在所述停止位置上，框架部分例如以彼此之間成或多或少的平行關係具有最小可能 的間距。
背景技術：
在NL-C-1005080中公開了這種框架。根據該公開文本，克萊普式機構在後跟下方 設有定中心系統，該系統具有單獨的用於吸收回程衝擊的阻尼元件。該鞋子還相對於上框 架部分以長度可調的方式被裝配。根據該說明書，這使得滑冰者能夠在必要時刻產生額外 力量，這是通過拉長腳踝實現的。為使這種額外力量很好地分布在冰刀上，在後跟下方設有 帶阻尼的定中心系統。

發明內容
本發明的目標是實現所述類型的克萊普式冰刀，從而實現更好、更有效的推離 (push-off)，因而能夠獲得更快的起動，並且由於鞋子更小可能接觸冰而以更急的角度駛 過轉彎處，以及由於鞋子更小可能接觸冰或滾動表面而在轉彎處更好地推離，尤其是因為 冰刀或輪子保持朝向行進方向而在轉彎處更好地推離，並且還能在筆直向前滑行時實現更 好的推離。 現有技術中的克萊普式冰刀並不比傳統的固定式冰刀快，因為滑行行程變長了， 但是滑行行程變得更經濟或更有效。這是由於形成作用力的膝蓋和腳踝區域上的作用力更 為有利。 將在下面描述的本發明基於這樣的認識，即腳踝轉動/腿轉動是滑行過程中的 重要因素，其在現有技術的克萊普式冰刀中並未得到考慮。 已使用克萊普式冰刀的主要國際賽事中的結果確定無疑地表明現有技術中的克 萊普式冰刀已使滑行速度相對於傳統冰刀得以增加。已證實滑行要快約3%，這對應於 10%數量級的額外力量。在這值得注意的是，由於例如空氣動力學上的改進引起的速度增 加和使用克萊普式冰刀導致的速度增加之間存在清楚的區分。 根據本發明，藉助如前序部分所述類型的用於克萊普式冰刀的框架來實現所述目 標，其中所述框架具有以下特徵，即鉸鏈裝置限定與第一自由度垂的第二旋轉自由度，使得上框架部分能夠相對於下框架部分進行向上和向下以及側向的樞 轉運動。 在此值得注意的是，為了需要的作用力傳遞，原則上可以機械地實現的第三自由 度必須被阻擋，否則存在冰刀或輪子在推離作用力的作用下形成側傾運動的危險。
另外，實際上非常重要的是鉸鏈機構不以任何方式影響下框架部分(通常稱作 "管子")的特性。這是因為已經發現在例如承載冰刀的"管子"的鋼材與通常由鋁製成的 下框架部分之間的剛度差已成為困擾滑冰者的問題。因此，下框架部分和管子優選都由鋁 或都由鋼製成。 參見NL-C-1013271。根據該說明書，轉動裝置可以布置在鞋子與傾斜銷之間和/ 或在傾斜銷與滾動或滑動機構之間，利用該裝置可以相對於滾動或滑動機構的縱向方向調 節傾斜銷的位置。由此可以推斷，該較早的說明書具有隻存在一個自由度的鉸鏈機構。雖然 存在第二自由度，但在比賽或賽事之前，鉸鏈機構可選地由滑冰者臨時固定設定成需要值， 並且在比賽或賽事期間保持不變。這意味著根據本發明基本上自由的第二自由度在該項現 有技術中並未實現，使得根據本發明所追求的優點也未實現。 參考以下事實，即已經發現克萊普式冰刀上的起動比傳統冰刀上的起動慢。專利 說明書NL-C-1017598和NL-C-1019089描述了其中藉助起動阻擋件解決這項問題的結構， 其中克萊普式冰刀在起動期間作為傳統冰刀，並且只在若干個行程之後才開始履行其作為 克萊普式冰刀的功能。國際滑冰協會(ISU)認為用於這種冰刀中的鎖定和解鎖的電子設備 是一種外部輔助。出於這個原因，根據專門的比賽規則，具有這種起動阻擋件的冰刀在競賽 中被禁止。 最後，參見NL-C-1007303和NL-C-1007231。在這些較早的說明書中也公開了克萊 普式冰刀。 在所確定的實施例中，框架具有以下特定特徵，S卩鉸鏈裝置採用萬向接頭的形 式。
在另一實施例中，該裝置具有以下特定特徵，即鉸鏈裝置包括球窩接頭。
根據本發明的重要方面，框架具有以下特定特徵，S卩重置裝置將框架部分從第一 自由度和/或第二自由度下的最大角位移重置成其彼此停止位置所需的時間總計最大為 400ms，優選為300ms。 為了能夠在變化條件下實現這種技術上意義重大的願望，框架可以有利地具有以 下特定特徵，即重置裝置是可調節的。 這種變型可以被特別實現，使得該重置裝置包括其長度和彈性偏壓可以連續或分 步調節的彈簧裝置。 因此，可以調節有效彈性，並且可以影響重置彈簧裝置將框架部分從其完全打開 位置帶到其完全關閉位置所需的時間。 重置裝置可以通過其它方式來實現，其中之一是藉助磁性裝置。因此，可以設定各 種需要的彈簧特性。
在優選實施例中，框架具有以下特定特徵，S卩重置裝置包括彈簧裝置。該彈簧裝
置在此可以例如包括一個或多個伸長彈簧、壓縮彈簧、片簧或扭簧、或其組合。
根據本發明的另一方面，框架具有以下特定特徵，即定位裝置包括
4
阻擋件，其具有位於框架部分上的大體V形且逐漸變窄的凹部；以及
位於另一框架部分上的與其共同作用的突出部。 參考以下事實，即根據本發明，還可以採用兩個這種突出部，它們被設置成彼此 距離鉸鏈不同距離。離鉸鏈相對較近的定位元件可以例如提供粗略的重置定位，距離相對 較遠的定位元件可以提供精細的重置定位。 根據又一方面，根據本發明的框架包括阻尼裝置，其用於阻尼在由重置裝置引起
的下框架部分相對於上框架部分移動至停止位置的位移中產生的震動。 值得注意的是阻尼裝置自身是現有技術中已知的，其中在NL-C-1007303和
NL-C-1005080中已經公開。 根據本發明，具有所述阻尼裝置的框架可以被實現，使得該阻尼裝置包括由橡膠 或橡膠類材料製成的阻擋件，其中所述材料的硬度為(90±20) Shore (A)量級。
在優選實施例中，根據本發明的框架包括第一限制裝置，其用於將第一自由度下 的角位移限制為最大25度，優選約20度。 根據另一優選方面，根據本發明的框架包括第二限制裝置，其用於將第二自由度 下的角位移限制成最大±50度，優選約40度。 本發明還涉及克萊普式冰刀，所述冰刀包括冰刀鞋以及與其鞋底和後跟聯接的根 據本發明的上述說明中的各個方面的框架。 關於根據本發明的框架的實際設計，要注意為其作出的下列技術要求
非常重要 1、根據本發明的克萊普式冰刀必須能夠承受1500N的作用力以及2000N的峰值負 載。 2、從最大打開位置開始的關閉時間可最大為0. 3s。 3、在第一 自由度下的最大角位移為約20度，在第二自由度下的最大角位移為 ±40度。 4、下框架部分相對於冰刀載體("管子")不發生彎曲。
1、必須能夠將框架聯接到任何一種市場有售的指定高級別鞋的框架上。
2、所有標註尺寸(尤其是高度方向上的)都必須與傳統的克萊普式冰刀相同。
3、該框架必須具有至少兩年或者是在兩個自由度下的2， 000， 000次開關運動的 有效壽命。 4、框架的重量必須小於0. 45kg。 次要重要 1、儘可能便宜。 2、基本上免維護。 3、滑冰者必須能夠自行維護。


現在將參考附圖來解釋本發明。在附圖中 圖1示出了克萊普式冰刀框架的一部分的高度示意性的透視圖，其用於解釋根據本發明的兩個自由度； 圖2示出了實際實施例的側視圖； 圖3示出了根據圖2的實施例的俯視圖； 圖4示出了在上框架部分向上移動且移至一側的情況下從另一側看到的根據圖2 和3的框架的側視圖； 圖5示出了在根據圖4的情況下的框架的俯視圖； 圖6示出了從另一側看到的、根據圖4和5的位置上的鉸鏈機構的放大透視圖； 圖7示出了圖2的橫截面A-A ; 圖8示出了圖2的橫截面B-B ; 圖9示出了圖2的橫截面C-C ; 圖10示出了圖2的橫截面D-D ; 圖11示出了一種重要變型的一些基本部件的高度示意性的分解視圖； 圖12A示出了根據圖11的軸承的軸向視圖； 圖12B示出了從根據圖12A的相應側看到的局部透明視圖； 圖12C示出了圖12A的相應側的局部透明視圖； 圖12D示出了根據圖12A、12B和12C的軸承的透視圖； 圖13示出了根據圖11的被組裝的單元的側視圖； 圖14示出了圖13的橫截面XIV-XIV ;以及 圖15示出了圖13的橫截面XV-XV。
具體實施例方式
圖1示出了根據本發明的克萊普式冰刀框架1的一部分的高度示意性的透視圖。 該框架1包括下框架部分2，其承載冰刀3 ;以及上框架部分4，其由鉸鏈機構20承載，使 得上框架部分4相對於下框架部分2具有兩個旋轉自由度。 第一旋轉自由度用X標註，並且對應於已知的現有技術的克萊普式冰刀的旋轉自
由度，從而上框架部分4能夠相對於下框架部分2上、下運動。 根據本發明的第二旋轉自由度用Y標註，並且對應於側向樞轉運動。 圖2-10均涉及實際的示例性實施例。 用於克萊普式冰刀的框架1包括下框架部分2，其具有由鋼或鋁製成的所謂"管 子"21，由鋼或陶瓷材料製成的冰刀3特別地以圖7、8和9所示的方式通過膠粘、焊接或硬 焊接與"管子"21相連；上框架部分4，其具有兩個縱向延伸的帶狹槽的孔5、6以便將冰刀 鞋的鞋底和後跟相連；將在下面更具體地描述的鉸鏈裝置20，其以鉸接的方式使兩個框架 部分2、4彼此聯接，所述鉸鏈裝置20位於下框架部分2的最前方區域上方一定距離處，並 且在冰刀3的主平面或者從主平面變化最大約30°的平面上限定第一旋轉自由度X ;以及 重置彈簧6、7，其用於相對於下框架部分2將上框架部分4推到由定位裝置8、9、10、11 (將 在下文中描述)確定的確定停止位置，在所述停止位置上，框架部分2、4具有最小可能的間 距。 如圖7、8和9所示，冰刀3被接收在兩個板33、34之間，這些板彼此相同，並且與 管子21—體形成。
根據本發明，鉸鏈裝置20還在與第一 自由度X垂直的± 30°範圍內限定第二旋轉 自由度Y，使得上框架部分4能夠相對於下框架部分2進行向上和向下(第一自由度X)以 及側向的樞轉運動(第二自由度Y)。 根據第一自由度的上、下運動通過鉸鏈實現，所述鉸鏈包括由精煉鋼製成的樞轉 軸19，所述樞轉軸19連接到上框架部分4。樞轉軸19藉助鋁青銅軸承軸承裝配在軸承單 元22(見圖7)中。 軸承單元22能夠沿與第一 自由度X基本垂直的方向、根據第二自由度Y自由旋 轉。為此，軸承單元22包括支承兩個直立板23、24的圓盤25，直立板23、24又將樞轉軸19 承載於其間。圓盤25以滑動的方式由滑動軸承支撐，所述滑動軸承為由例如青銅、PTFE、帶
PTFE塗層或氣相沉積Permaglide⑧的青銅製成的互補形式的軸承承窩26的形式。圓盤
25的上周緣還嵌入由同種材料製成的環中。通過這種方式實現了用於第二自由度Y的滑動 旋轉軸承，同時第一自由度X也相對於第二自由度得到限定、即通過樞轉軸19。還可以使用 牢固且輕質的材料，諸如高等級的鋁。 重置彈簧6、7 (具體參見圖2和3)用於在兩個框架部分2和4的兩個自由度中重 置到彼此牽引的停止位置。伸張彈簧6、7—側接合在下框架部分2上(參見下面在本段結 尾處的描述)，並且另一側接合在上框架部分4。為此，在上框架部分4上使用一組孔，在該 示例性實施例中，這組孔標為28、29、30。可將銷31放置成穿過上框架部分兩側上的兩個相 應孔以聯接彈簧6、7的相關自由端。可以例如通過將銷從孔28(如圖2所示)中移出並將 其放入孔29或30中獲得更大的重置彈性，從而重置運動將在更短時間內完成。根據本發 明的目的使這種重置時間儘可能短。短於300ms的時間不被認為是有用的。因此，目的是 使該值約為300ms。為了吸收到達停止位置時產生的衝擊，使用了由硬度約為80-90肖氏 (A)的橡膠或橡膠類材料製成的阻尼塊12，所述阻尼塊12被放置在下框架部分2的後部區 域上。重置彈簧6、7的另一端接合在銷32的末端上，銷32連接到鉸鏈機構20，並且因此形 成下框架部分2的一部分。 重要的是以簡單的方式到達和精確限定關於兩個自由度X和Y的停止位置。為此 使用了兩個重置機構，一個用於粗略接近，一個用於精細接近。關於粗略接近，參見圖8。該 圖示出了第一阻擋件8，其具有大體V形且向下逐漸變窄的形式，阻擋件8中裝有鋼製的定 中心銷9。阻擋件8形成下框架部分的一部分，並且突出部9被製成形成上框架部分的一部 分的銷(具體參見圖6)。利用與樞轉軸19相隔相對較短距離的這種機構，實現了第一級接 近的重置。 更精細、更精確的調節藉助第二重置定位機構實現，所述第二機構與樞轉軸19相 隔相對更大的距離，並且包括第二阻擋件IO，第二阻擋件10具有上框架部分4上的凹部和 下框架部分2上的第二定中心銷11。如圖8所示，圖9示出了靜止位置上的這種結構。
為限制第一 自由度X下的角位移，使用了第一限制裝置，其包括可與鉸鏈機構20 的阻擋邊緣14共同作用的上框架部分4的前表面13。 為將第二自由度Y下的角位移限制為最大±40度，在一個方向上，樞轉軸19的第 一端部區域15可與鉸鏈機構20的第一阻擋臺肩共同作用。在另一方向上，樞轉軸19的第 二端部區域16與第二阻擋臺肩18共同作用。關於這一方面，具體參見圖10。
圖11-15示出了一種變型。在該實施例中，克萊普式冰刀框架包括球窩接頭，其將在下面加以描述。在對所述附圖作出下列討論之前，在此值得注意的是，附圖以示意性的方 式被部分地示出，並且為使部件之間的基本關係清晰，例如未繪出重置彈簧6、7及其相關 的緊固點、螺紋以及帶有冰刀3的下框架部分2、阻尼塊12等。然而，這些部件可以形成具 有將在下面描述的球窩接頭的變型的一部分。 圖11示出了構成具有根據本發明的自由度的克萊普式冰刀機構的核心的單元35 的分解視圖。裝配塊36可以藉助波普空心鉚釘經由孔37以不可分離的方式與管子21聯 接，所述管子已在前面多個附圖中示出。裝配塊36支撐球形的球38，其構成根據該實施例 的球窩接頭的一部分。與上框架部分4剛性連接的套筒39包括通孔40，其用於使球38如 箭頭141所示那樣通過。在已按照這種方式將球38插入套筒39之後，套筒39中的兩個軸 承承窩41、42被移向球38。然後通過設置並且藉助螺紋連接固定相關的蓋子43、44將這些 軸承承窩41、42封裝在套筒39中，其中通過相應的球形內表面以非常小的間隙將球38封 裝在承窩41、42中。出於簡化的緣故，在附圖中未繪出所討論的螺紋。
為實現蓋子43、44上的螺紋連接，這些蓋子以其自身已知的方式設置有抓握凹部 45 (例如盲孔)，可以將構成螺絲刀的一部分的兩個銷插入其中以便以螺紋連接的方式緊 固蓋子43、44。 如圖11中清楚示出的，球38在其頂側上設有充當第一引導件和阻擋件的突出部 50，在其後側上設有類似的第二引導件和阻擋突出部51 。 一旦蓋子43、44已經被擰上，這些 突出部則與將在下面描述的軸承承窩41、42的一部分共同作用，其中球38以完全閉合的方 式容納於所述承窩中。 圖12A、12B、12C和12D示出了軸承承窩41。這包括周緣52，其限制了半球形的內 表面53，並且具有以下邊緣凹部-第一邊緣凹部54，其用於使軸承承窩41、42相對於彼此並相對於套筒39和上框 架部分4被鎖定；-第二凹部55，其確保冰刀不會傾斜，因為該凹部的邊緣沿第一突出部50滑動；
_第三凹部56，其用於提供腳踝的旋轉，還確保在發生向回的樞轉時上框架部分 再次回到其中間的停止位置；-第四凹部57，其確保與上框架部分4 一起的套筒39不會傾斜，因為第四凹部57 的邊緣沿球38的頸部58滑動。 凹部57的底表面所指向的角度確定了克萊普式機構打開時腳踝旋轉的角偏移
量，並且還確保管子21返回其正確的、居中的停止位置。 圖13示出了在圖11中以分解視圖示出的組裝單元35的側視圖。 圖14和15示出了相應的橫截面XIV-XIV和XV-XV。 球38優選地由牢固、抗磨損且輕質的材料(例如高等級的鋁)製成。軸承承窩41、 42可以由相同的材料製成。青銅也是合適的材料，然而推薦使用密度較低的材料。這是因 為由此可以減少數克重量，而這對於冰鞋來說被認為是可觀的。 球38和/或軸承承窩41、42的相關共同作用表面可以例如通過氣相沉積的方式 設有PTFE層。 值得注意的是，根據本發明的所有運動自由度均由球窩接頭30、41、42限定。
在圖14中，參考數字60指示腳踝旋轉的角度。
附圖及其說明只涉及示例性實施例。顯而易見的是各種各樣的改變和改進都將落 在本發明的範圍內。
權利要求
一種用於克萊普式冰刀的框架(1)，所述框架(1)包括用於承載冰刀(3)或輪子的下框架部分(2)；具有用於聯接到冰刀鞋的鞋底和後跟的裝置(5，6)的上框架部分(4)；鉸鏈裝置(20)，其使兩個所述框架部分彼此鉸接聯接，所述鉸鏈裝置位於所述下框架部分(2)的最前方區域上方一定距離處，並且在所述冰刀(3)或輪子的主平面或者從主平面變化最大約30°的平面上限定第一旋轉自由度(X)；以及重置裝置(6，7)，其用於相對於所述下框架部分(2)將所述上框架部分(4)推動至由定位裝置(8，9；10，11)確定的停止位置，在所述停止位置上，所述框架部分(2，4)具有最小可能的間距；其特徵在於，所述鉸鏈裝置(20)限定與第一旋轉自由度(X)垂直的在±30°範圍內的第二旋轉自由度(Y)，使得所述上框架部分(4)能夠相對於所述下框架部分(2)執行向上和向下以及側向的樞轉運動。
2. 如權利要求l所述的框架(l)，其特徵在於，所述鉸鏈裝置採取萬向接頭的形式。
3. 如權利要求l所述的框架(l)，其特徵在於，所述鉸鏈裝置包括球窩接頭。
4. 如權利要求l所述的框架(l)，其特徵在於，所述重置裝置是可調的。
5. 如權利要求4所述的框架(l)，其特徵在於，所述重置裝置包括其長度和彈性偏壓能 夠被連續或分步調節的彈簧裝置(6， 7)。
6. 如權利要求l所述的框架(l)，其特徵在於，所述重置裝置(6， 7)將所述框架部分 (2， 4)從第一 自由度和/或第二自由度下的最大角位移重置成其彼此停止位置所需要的時 間總計最大為400ms，優選為300ms。
7. 如權利要求l所述的框架(l)，其特徵在於，所述重置裝置包括彈簧裝置(6，7)。
8. 如權利要求l所述的框架(l)，其特徵在於，所述定位裝置包括阻擋件(8 ;10)，其具有位於一個所述框架部分上的大體V形且逐漸變窄的凹部；以及 位於另一個所述框架部分上的與其共同作用的突出部(9， 11)。
9. 如權利要求l所述的框架(l)，其包括阻尼裝置(12)，所述阻尼裝置用於阻尼在由所 述重置裝置(6， 7)引起的所述下框架部分(2)相對於所述上框架部分(4)移動至停止位置 的過程中產生的震動。
10. 如權利要求7所述的框架(l)，其特徵在於，所述阻尼裝置包括由橡膠或橡膠類材 料製成的阻擋件(12)，其中所述材料的硬度為(90±20)肖氏(A)量級。
11. 如權利要求l所述的框架(l)，其包括第一限制裝置，所述第一限制裝置用於將第 一自由度下的角位移限制為最大25度，優選約20度。
12. 如權利要求l所述的框架(l)，其包括第二限制裝置(15，17;16，18)，所述第二限 制裝置用於將第二自由度下的角位移限制成最大±50度，優選約40度。
13. —種克萊普式冰刀，所述冰刀包括冰刀鞋以及聯接到其鞋底和後跟的如前述權利 要求中任一項所述的框架(1)。
全文摘要
一種用於克萊普式冰刀的框架，其包括用於承載冰刀或輪子的下框架部分；具有用於與冰刀鞋的鞋底和後跟聯接的裝置的上框架部分；鉸鏈裝置，其使兩個框架部分彼此鉸接聯接，並且位於下框架部分的最前方區域上方一定距離處且在冰刀或輪子的主平面或者從主平面變化最大約30°的平面上限定第一旋轉自由度；以及重置裝置，其用於相對於下框架部分將上框架部分推動至由定位裝置確定的停止位置，在所述停止位置上，框架部分具有最小可能間距。鉸鏈裝置限定與第一自由度垂直的在±30°範圍內的第二旋轉自由度，因此上框架部分能夠相對於下框架部分進行向上和向下以及側向的樞轉運動。
文檔編號A63C17/06GK101795735SQ200880106014
公開日2010年8月4日 申請日期2008年7月17日 優先權日2007年7月17日
發明者J-W·邁耶 申請人:維迪有限公司