滑板芯的制作方法

专利名称：滑板芯的制作方法
技术领域：
本发明涉及滑板芯，具体地说，涉及雪地滑板芯。
已知一些沿着地势滑行的结构特殊的板，如雪地滑板、滑雪板、滑水板、航迹滑板和冲浪板等。就本发明而论，“滑板”通常是指上述的任何一种板以及其他的允许滑行者在一个表面上滑行的板类设备。为了便于理解，下面将具体地结合雪地滑板芯介绍本发明的滑板芯，但是，这并不意味着本发明的范围仅限于此。
雪地滑板包括一个前端、一个尾端和对置的脚跟边和脚尖边。边缘的方向取决于滑行者究竟是左脚在前(顺式)还是右脚在前(反式)。板的宽度通常是从板的前后两端朝中心部分向内减小，以利于转弯和边缘夹紧。雪地滑板由几个部分构成，包括滑板芯、夹着滑板芯的顶部增强层和底部增强层、顶部装饰层以及底部滑动面，后者通常由熔结塑料或挤塑塑料制成。增强层可以覆盖滑板芯的边缘，或者用另一种办法提供侧壁，以便将滑板芯与环境隔绝，保护滑板芯。可以用金属边包裹滑板的部分周边，最好包裹全部周边，以提供适合在冰雪表面上控制滑板的坚硬的防滑边。降低震颤和振动的阻尼材料也可以用于滑板。滑板的形状可以是对称的也可以是不对称的，而且滑板的底面可以是平的也可以在中间稍稍凸起。
滑板芯可以用泡沫材料制作，但是通常采用由垂直叠合的木质板或水平叠合的木质板制作。木材是各向异性的材料，也就是说，木材在不同方向上呈现不同的机械性能。例如，木材的拉伸强度、抗压强度和刚度在沿着木材的纹理方向测量时将获得最大值，而在与纹理方向垂直的两个彼此正交的方向上呈现这些性能的最小值。与此相反，各向同性的材料在各个方向上呈现相同的性能。
传统的木质滑板芯结构，所有木质区段的纹理20不是从头到尾平行于滑板芯的基准平面，就是垂直于该基准平面，前者被称为“直纹”(

图1至图2)，后者被称为“横纹”(图3至图4)，或者是直纹与横纹混合，在这种场合两种类型木纹的木条成功地交替排列。直纹取向按从一边到另一边横穿滑板芯，这也是已知的。因此，在已知的木质滑板芯中，各区段的取向致使木纹至少与正交的滑板芯的轴线之一平行。但是迄今为止，木质区段的机械性能无论是在轴线方向还是偏离轴线方向都足以与施于滑板的各个方向的力相适应。
雪地滑板的制造商继续努力生产较轻的滑板。已知用密度较低的材料制作滑板芯可以减少滑板的重量。但是，随着木材密度下降，机械性能也下降。当木质区段按照标准方式取向时，即木纹从头到尾是直纹或从一边到另一边是直纹，或木纹是垂直于滑板芯的横纹时，较轻的木质区段可能不足以承受通常在滑行期间施于滑板的载荷。因此，存在着设计适合滑板的轻质滑板芯的需求，这种滑板芯同时被要求能够承受各种轴向力和偏离轴向力引发的应力。
在滑行期间遇到的动态载荷条件在滑板上产生各种造成弯曲和扭曲的力。滑板芯和增强层是滑板的主要结构要素，它们一起承受这些剪应力、压应力、拉应力和扭应力。外力引发的应力可能不是均匀地施加在滑板上，而是在某些局部区域承受的力的幅度更大。但是，滑板芯还不可以为承受的这种局部载荷而作特殊的调整。
例如，滑行者跳跃时通常以尾端着陆，于是，就在滑板的这个区域接受相当大的弯曲载荷，从而导致纵向的高剪切应力。当滑行者靠边缘急转弯时，滑板通常承受横向的弯曲载荷，从而在滑板的边缘和中心线之间的区域导致横向的高剪切应力。由于系扣安装在滑板的中部，为了承受滑行者跳跃着陆或靠边缘急转弯时施于这个区域的大幅度的压力载荷，该区域需要有足够的抗压强度。此外，施加在系扣上的力可能产生强大的集中载荷，这种载荷可能使系扣的紧固件脱落。由于在进入弯道和离开弯道时滑板沿着中心线发生扭曲，所以滑行者双脚之间的滑板区可能要承受相当大的扭力载荷。
所以，提供对一种或多种特殊的局部应力进行调整或对这些局部应力的组合进行调整的滑板芯将是有利的。
本发明是一种柔韧耐用的对滑行者反应迅速的滑板芯，如雪地滑板芯。这种滑板芯赋予的强度和刚度致使由这种滑板芯制作的滑板既能够承受平行于滑板轴线方向的载荷，又能够承受偏离轴向的载荷，还能够承受这些载荷的组合。该滑板芯与滑板的其它部分(如在滑板芯上下的增强层)协同给滑板提供平衡的扭力控制和总体柔韧性，这使滑板能够对滑行者施加的载荷迅速作出反应，例如在开始转弯和退出转弯时能迅速作出反应，在跳跃着陆时和在崎岖地带(雪墩)上滑行时能够迅速复原，以及保持坚固的边缘与该地势接触。用有弹性的轻质滑板芯制作的滑板滑行速度快，容易操纵，并且增强了滑行者的感受。可以将特殊的折曲轮廓铣削到滑板芯上，以便将滑板的滑行性能微调到某个特殊的范围。
滑板芯包括前端、尾端和对置的边缘。前端指的是在滑板芯并入滑板时滑板芯最接近顶端的那个部分。类似地，尾端指的是在滑板芯组装进滑板时最接近尾部的部分。前端和尾端可以延伸达到滑板的全长，并且其形状可以与滑板的首尾形状匹配。另外，滑板芯也可以仅仅部分地沿着滑板长度延伸并且不包括相似的末端形状。滑板芯可以设计成对称的形状，也可以设计成不对称的。
滑板芯由又薄又长的构件制作并且厚度可以变化，例如，中部比较厚两端比较薄，以赋予滑板必需的挠曲响应。但是厚度均匀的滑板芯也在考虑之列。在并入滑板之前，滑板芯大体上可以是平的、凹形的或凸形的，在制作滑板时可以改变滑板芯的形状。因此，在完成滑板装配之后，平的滑板芯最终将包括翘曲，有向上翘的前端和尾端。
滑板最好包括各向异性结构(如木结构)，这种结构有一主轴(当各向异性结构是木结构时主轴取向为木纹方向)，沿着主轴影响滑板滑行性能的机械性能呈现最大值。可以借助与通过滑板芯任意两条轴线的平面形成的角度定义主轴，其中滑板芯的轴线包括纵轴、横轴和法线轴。各向异性结构的取向致使主轴与滑板芯的任何轴线都不在同一直线上，即不与其中任何一条轴线平行。尽管可以将各向异性结构设计成针对某个经过深思熟虑的具体载荷提供最大值，但是，主轴的取向优先考虑针对两种或多种可预见的加载条件提供平衡值。在后一种情况，主轴的取向使它不针对任何深思熟虑的载荷提供最大值，而是提供符合需要的平衡值。在各向异性结构是木结构的场合，木纹的延伸方向不与滑板芯的三条轴线中任何一条平行。在这种偏离轴向的取向中，滑板芯中的木材既不按直纹方式取向也不按横纹方式取向。这种偏离轴向的取向特别适合低密度的各向异性结构。滑板芯可以部分地或全部用偏离轴向的各向异性结构制作。尽管木质的各向异性结构最好，但是其他的各向异性结构也在考虑之中，这类结构包括玻璃纤维/树脂阵列、模塑塑料结构、蜂窝结构等。此外，各向同性材料可以制成适合滑板芯使用的各向异性结构，例如玻璃，它本身是各向同性的，但是，可以将它制成玻璃纤维，将玻璃纤维在树脂阵列中一根根排好，形成各向异性结构。
在本发明的一个实施方案中，滑板芯包括又薄又长的构件，该构件有前端、尾端和一对对置的边缘。滑板芯包括从头延伸到尾的纵轴、从一边延伸到另一边的横轴和法线轴。这又薄又长的构件包括各向异性结构，该结构有一主轴，沿着该主轴机械性能呈现最大值，其中机械性能是从抗压强度、抗压刚度、抗压疲劳强度、压缩蠕变强度、抗拉强度、抗拉刚度、抗拉疲劳强度、和拉伸蠕变强度中选定的一种或多种性能。各向异性结构在滑板芯构件中的排列致使主轴既不对准或平行于滑板芯构件的纵轴也不对准或平行于滑板芯的横轴或法线轴。在一种安排中，主轴相对于滑板芯构件轴线之一成大约45°角。在滑板芯中可以使用两种或多种偏离轴向的各向异性结构，并且优先采用并排排列而且各自的主轴按镜面对称方向延伸。此外，一种偏离轴向的各向异性结构可以单独使用，也可以与一种或多种各向异性结构结合使用，这些被结合的各向异性结构的取向致使其各自的主轴对准或平行于滑板芯的轴线。可以从头至尾给滑板芯提供一种或多种偏离轴向的各向异性结构，也可以只给选定的滑板芯部分提供这类各向异性结构。在滑板芯各部分中使用的各种各向异性结构的方向可以有不同的取向。
在另一个实施方案中，又薄又长的滑板芯构件包括一种垂直叠层材料，该材料是由一种或多种各向异性结构的条形薄片垂直叠合而成，并且最好按照从头至尾的方向延伸。其中至少有一种各向异性结构的主轴相对于滑板芯的各条轴线是偏离轴向延伸的。两种或多种不同的各向异性结构条可以交替排列，并且最好使两种各向异性结构的主轴按镜面对称方向延伸。在优选的实施方案中，各向异性结构是木结构，其主轴方向沿着木纹方向。在这个设计中，第一各向异性结构的主轴取向可以是朝向前端并与基准平面成45°角(+45°)，第二各向异性结构的主轴的取向可以是朝向尾端并与基准平面成45°角(-45°)。主轴形成的其它角度也在考虑之中，并且不同的各向异性结构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。
在本发明的第三个实施方案中，又薄又长的滑板芯构件至少包括三种不同的各向异性结构，每种各向异性结构都有一主轴，该主轴相对滑板芯轴线取向而且与其它两条主轴的取向不同。在这三种不同的各向异性结构中有一种或多种各向异性结构可以有偏离正交的滑板芯轴线的主轴。
在本发明的第四个实施方案中，又薄又长的滑板芯构件包括一些选定的区域，这些区域彼此之间可以纵向隔开。每个被隔开的区域包括一种各向异性结构，该区域的主轴取向与其它区域的主轴取向不同，从而提供了一种在各个隔开的区域具有不同机械性能的滑板芯。
本发明更进一步的实施方案包括用本文中实施方案介绍的各种滑板芯制作的滑板。该滑板进一步包括在滑板芯的上面和下面的增强层(如纤维增强的树脂阵列)。可以提供底部的滑行表面和顶部的骑乘表面，并且有适合与地面安全接触的周边。还可以适当地包括阻尼和减震材料。
本发明的一个目的是提供一种轻质的滑板芯。
本发明的另一个目的是提供一种集成结构的滑板芯，以应付预计在滑板上发生的机械载荷，特别是那些偏离滑板轴线施加的力。
本发明的第三个目的是提供一种滑板芯，该滑板芯在选定的区域有不同的机械性能，以使那个区域的机械性能够适应在该区域可能出现的特殊载荷。
本发明的其它目的和特征通过下面结合附图的详细叙述将变得明显起来。应当理解附图仅仅是为了说明而设计的，并无限定本发明范围的意图。
结合下面的附图将更全面地认识本发明的上述目的和其它目的以及本发明的优点，附图包括图1是直纹木质芯的示意图。
图2是沿着图1中的2-2线截取的截面图。
图3是横纹木质芯的示意图。
图4是沿着图3中的4-4线截取的截面图。
图5是依据本发明的一个说明性实施方案的滑板芯的俯视平面图。
图6是图5的侧视图。
图7是沿着图5中的7-7线截取的截面图。
图8是沿着图5中的8-8线截取的截面图。
图9是沿着图5中的9-9线截取的截面图。
图10是沿着图5中的10-10线截取的截面图。
图11是滑板芯的示意图，它说明各向异性结构的一种取向实施方案，这种取向适合应付因滑板芯纵向弯曲引起的剪切载荷。
图12是滑板芯的示意图，它说明各向异性结构的另一种取向实施方案，这种取向适合应付因滑板芯横向弯曲引起的剪切载荷。
图13是滑板芯的示意图，它说明各向异性结构的第三种取向实施方案，这种取向适合应付因滑板芯扭曲引起的扭力载荷。
图14是滑板芯的示意图，该滑板芯具有多个不同的各向异性结构区，它适合应付各种加载条件。
图15是用本发明的滑板芯制成的滑板的分解图。
在本发明的一个实施方案中(如图5至图10所示)，提供了一种适合并入滑板(如雪地滑板)的滑板芯。滑板芯30包括又薄又长的滑板芯构件32，该构件具有圆弧形的前端34、圆弧形的尾端36以及在前端和尾端之间延伸的一对对置的侧边38和40。但是，应当清楚，滑板芯的形状可以改变，以便与滑板需要的最终形态一致。在形状方面，滑板芯30可以有对称的形状，或者是不对称的形状，这取决于滑行者希望滑板具有的弯曲轮廓。尽管图示说明的是包括全部长度的滑板芯，但是也考虑到只有部分长度的滑板芯，这种滑板芯可以没有圆弧形的前端或尾端，或两端都没有。滑板芯30可以有削边42(如图所示)，滑板芯的宽度也可以是一致的。如图5所示，滑板芯30可以有第一和第二两组孔44和46，它们分别与固定滑板的前后系扣的区域对应。滑板芯上的孔适合紧固件(未示出)插入，以紧固系扣。开孔方式可以变化，以适应不同的插入紧固方式。
滑板芯30的厚度可以是均匀的，但是最好采用变化的厚度，即从比较厚的中部48(其中包括接纳紧固件插入的孔44和46)逐渐变成比较薄的更柔韧的前端和尾端34和36。在一个实施方案中，厚度从中部(48)大约8mm变化到两端(34和36)大约1.8mm。尽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，在制作滑板期间可以改变滑板芯的形状。因此，在最后组装成滑板后，平的滑板芯最终可以包括翘曲，并且前端和尾端可以向上弯曲。
为了形成整体的滑板芯构件32，可以将多个滑板芯段50紧固在一起(例如借助垂直层压成形)。如图所示，滑板芯段50可以从头延伸至尾，横向分布在滑板芯宽度上。滑板芯段50也可以从一边延伸到另一边，或者以更随机的方式分布。可以用单个的滑板芯段50填充滑板芯的全长，也可以用较短的几段首尾衔接填充滑板芯的全长。用于滑板芯构件32的滑板芯段50的宽度可以自始至终保持一致，也可以根据需要变化。在一个实施方案中，滑板芯段50的宽度在大约4mm至大约20mm的范围内，并且最好大约10mm的宽度。
每段滑板芯段50都至少包括有主轴54的第一各向异性结构52(图8)，沿着该主轴各向异性结构的机械性能呈现最大值。这种机械性能包括在抗压强度、抗压刚度、抗压疲劳强度、压缩蠕变强度、抗拉强度、抗拉刚度、抗拉疲劳强度、和拉伸蠕变强度当中选出的一种或多种性能。各向异性结构52的取向致使主轴54按预定的方向以预定的角度延伸，该方向和角度适合于滑板滑行时遇到的一种或多种预定加载条件。主轴54的方向和角度可以依据滑板芯的直角坐标系定义，该直角坐标系包括纵轴56、横轴58和法线轴60。纵轴56沿着滑板芯的中心线从头延伸至尾，横轴58从一边延伸到另一边，位于滑板芯的前端34和尾端36之间并通过纵轴的中心(垂直于纵轴)，而法线轴60垂直于滑板芯的基准平面62，该基准平面是通过纵轴和横轴的平面。这个坐标系还定义了通过纵轴和法线轴的纵向平面，以及通过横轴和法线轴的横向平面。
在滑板芯中第一各向异性结构52的安排致使主轴54不与滑板的纵轴、横轴和法线轴之中任何轴线对齐或平行。相对于滑板芯的一条或多条轴线或相对于这些轴线定义的正交平面，主轴54最好形成一个角度A1，该角度介于10°至80°之间。在图示说明的滑板芯中，第一各向异性结构52的主轴54相对于基准平面62形成的角度A1是45°。尽管图示说明的主轴按照从头至尾的方向延伸，但是，也可以安排各向异性结构使主轴按照从一边到另一边的方向延伸，或者一部分按纵向(即从头到尾)延伸、另一部分按横向(即从一边到另一边)延伸。此外，只要主轴最终不与滑板芯的任何一条轴线(纵轴、横轴或法线轴)平行，定义各向异性结构的滑板芯段主轴的其他角度均在考虑之中。
滑板芯30可以包括一段或多段由第二各向异性结构66构成的有主轴68的第二滑板芯段64(图9)，该主轴的取向与基准平面形成角度A2。第二滑板芯段64可以分布在滑板芯的各区域中，或者与由第一各向异性结构52构成的第一滑板芯段50以交替方式排列(如图所示)。可以借助其组分区分第一和第二各向异性结构52和66，在它们由相同类型的材料构成的场合，则可借助它们的主轴54和68的取向区分它们。在第一和第二各向异性结构52和66并排排列的场合，两种结构的主轴54和68按镜面对称的方向延伸是有利的。方向可以用符号“+”和“-”说明，在以纵轴56为参照轴时，“+”意味着主轴朝向前端34从基准平面向上倾斜，在以横轴58为参照轴时，“+”意味着主轴朝向足尖侧从基准平面向上倾斜。类似地，在以纵轴56为参照轴时，“-”意味着主轴朝向尾端36从基准平面向上倾斜，在以横轴58为参照轴时，“-”意味着主轴朝向足根侧从基准平面向上倾斜，其中足尖侧和足根侧是事先明确的。规定了这种命名法则，图示的第一滑板芯段50的主轴54偏离基准平面62的角度约为+45°，而第二滑板芯段64的主轴66偏离基准平面62的角度是-45°。但是，应当理解在这里介绍的主轴方向是示范性的，其他的主轴方向均在考虑之中，对于第一各向异性结构52主轴方向分布在10°至80°范围内，对于第二各向异性结构66主轴方向分布在0°至90°范围内。
作用在系扣上的力可能引起相当大的集中载荷，该载荷可能使插入的紧固件脱落。因此，可以提供具有一段或多段第三滑板芯段70的滑板芯，该滑板芯段包括第三各向异性结构72(图10)，该结构能够将集中载荷分布到更大的区域。第三各向异性结构72可以由不同于第一和第二各向异性结构52和66的材料制成，如果由相同的材料制成，其主轴74的取向将不同于第一和第二各向异性结构52和66。第三各向异性结构72的主轴74将优先在平行于滑板芯基准平面的平面内沿着第三滑板芯段的长度延伸，以便形成一个有效地承受该集中载荷的梁段，使载荷不再集中在紧固件垫圈上。
如5图所示，第三滑板芯段70可以与孔44和46的位置对应，以使紧固件垫圈安装在这些梁段上。为了进一步增强滑板芯保持紧固件的能力，梁段70可以包括强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，由第三各向异性结构72构成的区段70可以与由第一或第二各向异性结构52或66构成的区段50或64交替排列，或者与它们组合交替排列。尽管图示说明的第三各向异性结构72是从头延伸到尾，但是，可以只在系扣孔区44和46提供滑板芯段70，或以改变长度的方式提供滑板芯段70。
如上所述，用于每种滑板芯段的各向异性结构可以按预定的方向定向，该方向适合应付在骑乘滑板时预计可能遇到的加载条件。正象人们通过对上述实施方案的讨论所认识到的那样，可以在滑板芯的不同区域使用不同的各向异性结构，以便有选择地调整滑板芯的局部区域以适应特定的加载条件。为了进一步说明这个概念，下面用几个实施例说明几种基本的加载条件，这些载荷类型是滑板可能遇到的，而滑板芯内各向异性结构的主轴取向适合应付该特定的载荷。但是应当理解这些实施例仅仅是为了说明本发明，而没有限定本发明范围的意图。
图11说明一种主轴取向，这种取向特别适合于应付纵向的剪切载荷，该剪切载荷沿着位于滑板的后系扣区80和尾端82之间的滑板芯的纵轴56作用于滑板芯。这种加载条件发生在跳跃着陆的时候，它使滑板尾端82沿着平行于横轴58的轴线向上弯曲83(如图中虚线所示)。在这种加载条件下，在垂直于基准平面的平面内确定主轴84的取向，使它最好平行于纵轴56并朝向前端86与基准平面形成一个正角B1，这可能是优先的选择。如果仅仅对应付单向载荷感性趣(如在一个方向向上弯曲)，那么相对纵轴按同一方向确定分布在滑板芯宽度上的每种各向异性结构的取向可能是符合需要的。例如，分布在滑板芯宽度上的各种各向异性结构的取向可以朝向滑板芯的前端86与基准平面形成一个+45°的角度B1。如果感性趣的是应付两个方向的载荷(如滑板尾端82向上和向下弯曲)，那么采用等比例的按镜面对称方向取向的各向异性结构可能是优先的。例如采用等比例的各向异性结构，它们的取向分别为朝向前端成+45°的角度B1和朝向尾端成-45°的角度B2。如果感性趣的是应付这样的载荷，其中在某个方向上的载荷大于在相反方向上的载荷，那么一种各向异性结构的比例大于另一种各向异性结构的比例可能是优先的。例如，朝向前端成+45°角度B1的各向异性结构的比例大于朝向尾端成-45°角度B2的各向异性结构的比例可能是符合需要的。
图12说明用于应付横向剪切载荷的主轴取向，这类载荷是施加给位于滑板的纵轴56和边缘90之间的滑板芯的。这种加载条件可能发生在靠边缘急转弯的时候，它使足尖边缘90(假定滑板按顺式组态设置)沿着平行于纵轴56的轴线向上弯曲92(如图中虚线所示)。在这种加载条件下，在垂直于基准平面的平面内确定主轴94的取向，使它平行于横轴58并与基准平面形成一个角度C1，这可能是最好的选择。例如，主轴94的取向可以是朝向滑板芯的足根边96与基准平面形成-45°的角度C1。类似于上述的取向，在这个区域中的各向异性结构可以全都具有相同的取向，或者按横轴方向58采用不同比例的各向异性结构，这些各向异性结构的取向分别朝向两个边缘并与基准平面形成±45°的角度C1和C2。
图13说明可以用于应付扭力载荷的主轴取向，这类载荷是施加给前后系扣区102和104之间的滑板芯中心部分的偏离纵轴56的偏离轴向载荷。这种加载条件可能发生在开始转弯和退出转弯的时候，它使滑板沿着纵轴56扭曲。具体地说，滑板的前半部分106按某个方向R1绕纵轴56扭曲，而滑板的后半部分108按相反方向R2绕纵轴56扭曲。在这种加载条件下，在垂直于基准平面的平面内确定主轴110的取向，使它与纵轴56形成一个角度D1并与基准平面形成一个角度D2，这可能是最好的选择。例如，在滑板芯的前半部分106，主轴110的取向可以朝向滑板芯的前端86与基准平面形成+45°角并且与纵轴56形成一个45°角。类似地，在滑板芯的后半部分108，主轴110的取向可以朝向滑板芯的尾端82与基准平面形成-45°角并且与纵轴56形成一个45°角。
由于结合图11至图12介绍的加载条件或由于站在滑板上的滑行者的重量使滑板弯曲时，压缩载荷可能施加给系扣区。在这种加载条件下，最好使主轴垂直于基准平面取向。
由于作用于系扣的力可能将相当大的集中载荷施加给系扣紧固件的垫圈，这可能使垫圈脱落。正象前面在结合图10介绍的那样，在这种加载条件下，使主轴在平行于基准平面的平面内取向可能是最好的，并且主轴可以按从头至尾的方向取向，也可以按从一边到另一边的方向取向，还可以按任何偏离垫圈的半径方向取向。各向异性结构最好是发挥梁作用的滑板芯段，以便将集中载荷分布到滑板上更大的区域。
由于在滑板上实际的加载条件通常包括这些基本加载条件的各种组合，所以滑板芯最好可以包括预先安排的一种或多种各向异性结构，这些结构特别适合承受这些种类的载荷。不同的滑行风格、不同的滑行水平、以及地势地表条件的各种差异都可能在滑板芯设计中对是否将某个具体加载条件考虑在内产生影响。但是，按照本发明的滑板芯可以在一个或多个特殊区域中包括按基本加载条件或基本加载条件的组合排列的各种各向异性结构。这些各向异性结构的取向可以使主轴针对特定的加载条件提供最大值或者提供适应两种或多种经过仔细考虑的加载条件的平衡值。
如图14所示，滑板芯可以包括各式各样的各向异性结构区，以便应付上述的基本加载条件。如图所示，滑板芯30可以包括前端区和尾端区120和122，这两个区域具有按从头至尾的方向取向的各向异性结构，用于跳跃引发的弯曲剪切载荷。滑板芯还可以包括边缘区124和126，这两个区域包括按从一边到另一边取向的各向异性结构，用于靠边缘急转弯引发的横向弯曲剪切载荷。在滑板芯的中心区128、130、132和1 34可以包括相对纵轴56成某个角度的结构，它们用于开始转弯和退出转弯时引发的扭力载荷。系扣区136和138可以包括垂直于基准平面的结构，用于在跳跃着陆和靠边缘急转弯期间以及站在滑板上的滑行者的体重施加的压缩载荷。在各个区域中，主轴取向可以相对滑板芯的基准平面和纵轴形成不同的角度。
图15说明包括依据本发明的滑板芯的一种有代表性的滑板，这里指的是雪地滑板。雪地滑板140包括由交替的10mm宽的中等密度(大约9Ibs/ft3至大约13Ibs/ft3)的轻木条组成的滑板芯30。每根轻木条的宽度都是大约10mm，而且它们各自的主轴取向分别为朝向前端与基准平面成+45°角(第一各向异性结构)和朝向尾端与基准平面成-45°角(第一各向异性结构)。用10mm宽的中等密度(大约26 Ibs/ft3密度或至少大于轻木条的密度)的杨木条填充该滑板芯的中心区，并且留有紧固件插入孔。这些木条垂直地叠合在一起形成又薄又长的滑板芯构件，其长度大约是60-1/4英寸、最宽点大约是10-5/8英寸、削边大约是1英寸、厚度从中心区的大约8mm变化到前端的大约1.8mm。
滑板芯夹在顶部增强层142和底部增强层144之间，每个增强层都最好由三片玻璃纤维组成，玻璃纤维的取向相对滑板纵轴分别是0°、+45°和-45°，这样的增强层有助于控制滑板的纵向弯曲、横向弯曲和扭曲。增强层142和144可以延伸到滑板芯边缘之外并覆盖侧边(未示出)和前后衬垫(未示出)，以防止滑板芯损坏和磨损。耐划伤的顶层膜146覆盖在顶部增强层142的上面，而滑动面148(通常由熔结塑料或模塑塑料制成)位于滑板的底部。滑板的部分(最好是全部)周边可以包上金属边150，提供适合在冰雪上控制滑板的坚硬的防滑边。为了减少震颤和振动，还可以将阻尼材料并入滑板。
为了说明本发明，下面的实例列举了各种各向异性的木结构近似的压缩强度。但是，应当理解包括这些实例只是为了说明本发明，而无限定本发明范围的意图。
在平台板上用面积近似为720mm2的园头刀压缩滑板芯样品，以此获得压缩强度的测量结果。下面的压缩强度值是滑板芯压缩量为1mm的测量结果。
从这些压缩强度测量结果中可以看到主轴取向可以影响各向异性结构的结构特性。木材呈现压缩强度最大值时主轴沿着木纹方向。例如，密度最高的木料(杨木)如果木纹(主轴)方向垂直于压缩载荷方向则得到一种强度较低的结构，其强度还不如木纹与载荷平行的密度较低的材料(中等密度的轻木)。此外，中等密度的轻木按平行于载荷的方向取向得到一种强度较高的结构，其强度高于木纹与载荷成±45°角的取向方式。
在结合几个实施方案详细地介绍过本发明之后，熟悉这项技术的人将很容易提出各种修正方案和改进方案。但是，这些修正方案和改进方案很可能并没有脱离本发明的精髓和范围。所以，前面的介绍只是作为实例，并不是作为限制。本发明只受权利要求书的限制。
权利要求
1．一种滑板芯，其特征在于包括用于制作滑板的又长又薄的滑板芯构件，所述滑板芯构件包括前端、尾端和一对对置的边缘，所述滑板芯构件有沿从头至尾取向的纵轴、与纵轴垂直的从一边到另一边取向的横轴、以及垂直于纵轴和横轴的法线轴；所述滑板芯构件包括第一各向异性结构，该结构有第一主轴，所述第一各向异性结构的机械性能沿着该主轴呈现最大值，其中所述机械性能是从包括抗压强度、抗压刚度、抗压疲劳强度、压缩蠕变强度、抗拉强度、抗拉刚度、抗拉疲劳强度、拉伸蠕变强度的一组性能中选定的，所述第一主轴按第一方向取向，该方向不平行于所述滑板芯构件的纵轴、横轴和法线轴。
2．根据权利要求1所述的滑板芯，其特征在于所述第一主轴位于第一平面之中，该第一平面平行于通过所述纵轴和所述法线轴展开的纵向平面。
3．根据权利要求1所述的滑板芯，其特征在于所述第一主轴位于第一平面之中，该第一平面平行于通过所述横轴和所述法线轴展开的横向平面。
4．根据权利要求1所述的滑板芯，其特征在于所述第一主轴位于第一平面之中，该第一平面垂直于通过所述纵轴和所述横轴展开的基准平面，所述第一平面不平行于所述纵轴和所述横轴。
5．根据上述权利要求中的任何一项的滑板芯，其特征在于所述第一主轴的取向至少相对所述纵轴、所述横轴和所述法线轴中的一条轴线成一角度，该角度介于10°至80°之间。
6．根据权利要求5所述的滑板芯，其特征在于所述角度为大约45°。
7．根据权利要求1所述的滑板芯，其特征在于所述滑板芯构件进一步包括具有第二主轴的第二各向异性结构，沿着该第二主轴所述第二各向异性结构的机械性能呈现最大值，所述第二主轴按第二方向取向，该方向不平行于所述第一主轴的第一方向。
8．根据权利要求7所述的滑板芯，其特征在于所述第二各向异性结构的取向致使所述第二主轴平行于所述滑板芯构件的所述纵轴、所述横轴和所述法线轴之一。
9．根据权利要求7所述的滑板芯，其特征在于所述第二各向异性结构的取向致使所述第二主轴不平行于所述滑板芯构件的所述纵轴、所述横轴和所述法线轴。
10．根据权利要求7至9中所述之一的滑板芯，其特征在于所述第一主轴垂直于所述第二主轴。
11．根据权利要求7至10中所述之一的滑板芯，其特征在于所述第一主轴位于第一平面内，所述第二主轴位于第二平面内，而且所述第一平面与所述第二平面平行。
12．根据权利要求11所述的滑板芯，其特征在于所述第一和第二平面都平行于通过所述纵轴和所述横轴展开的纵向平面。
13．根据权利要求7至12中所述之一的滑板芯，其特征在于所述第一主轴和所述第二主轴都至少相对所述纵轴、所述横轴和所述法线轴中的任何一条轴线成一角度，该角度介于10°至80°之间。
14．根据权利要求7至13中所述之一的滑板芯，其特征在于所述第一主轴和所述第二主轴的取向都以某个角度偏离通过所述纵轴和所述横轴的基准平面，而且所述第一主轴和所述第二主轴的所述角度相等。
15．根据权利要求13至14中所述之一的滑板芯，其特征在于所述第一主轴朝所述前端形成角度，而所述第二主轴朝所述尾端形成角度。
16．根据权利要求13至15中所述之一的滑板芯，其特征在于所述角度大约是45°。
17．根据权利要求7至16中所述之一的滑板芯，其特征在于所述滑板芯构件包括多个所述第一各向异性结构和多个所述第二各向异性结构。
18．根据权利要求17所述的滑板芯，其特征在于所述滑板芯构件包括多个交替的所述第一各向异性结构段和所述第二各向异性结构段。
19．根据权利要求18所述的滑板芯，其特征在于所述交替的结构段从所述滑板芯构件的一边延展到另一边。
20．根据权利要求18至19中所述之一的滑板芯，其特征在于毗邻段的长宽高中至少有一个参数彼此相对变化。
21．根据权利要求17至20中所述之一的滑板芯，其特征在于所述多个第一各向异性结构和所述多个第二各向异性结构在所述滑板芯构件中的分布是均等的。
22．根据权利要求17至20中所述之一的滑板芯，其特征在于所述滑板芯构件包括第一区和第二区，所述第一和第二区分别包括所述第一各向异性结构和所述第二各向异性结构的第一分布和第二分布，而且所述第一分布与所述第二分布不同。
23．根据权利要求7所述的滑板芯，其特征在于所述滑板芯构件提供许多紧固件插入孔，以将系扣固定到滑板上；所述第二主轴在一平面内，该平面平行于通过所述纵轴和所述横轴展开的基准平面；所述的多个孔仅仅散布在所述的第二各向异性结构中。
24．根据权利要求23所述的滑板芯，其特征在于所述第二各向异性结构是一种梁结构，该结构使载荷离开所述孔分布在梁上。
25．根据权利要求24所述的滑板芯，其特征在于所述梁结构平行于所述纵轴。
26．根据权利要求7至25中所述之一的滑板芯，其特征在于所述第一各向异性结构包括多个第一木质区段；所述第二各向异性结构包括多个第二木质区段，所述的第一和第二木质区段按从头至尾方向伸展并且在边缘到边缘的方向上以交替结构垂直地彼此叠合，所述第一和第二木质区段分别具有第一和第二纹理方向，这两个纹理方向分别与第一和第二主轴的第一和第二方向对应。
27．根据权利要求7至26中所述之一的滑板芯，其特征在于所述滑板芯构件进一步包括具有第三主轴的第三各向异性结构，沿着该第三主轴所述第三各向异性结构的机械性能呈现最大值，所述第三主轴按第三方向取向，该方向不平行于所述第一主轴的第一方向和所述第二主轴的第二方向。
28．根据权利要求27所述的滑板芯，其特征在于所述第一、第二和第三各向异性结构按预定图案定位和取向，以便在所述滑板芯构件的不同位置提供不同的性能。
29．根据权利要求7至28中所述之一的滑板芯，其特征在于所述第一和第二各向异性结构具有各自的密度，而且所述第二各向异性结构的密度大于所述第一各向异性结构的密度。
30．根据权利要求7至29中所述之一的滑板芯，其特征在于所述第二各向异性结构包括杨木。
31．根据上述任何一项权利要求的滑板芯，其特征在于所述第一各向异性结构的密度介于9Ibs/cu.ft至13Ibs/cu.ft之间。
32．根据上述任何一项权利要求的滑板芯，其特征在于所述第一各向异性结构包括轻木。
33．根据权利要求1至6所述之一的的滑板芯，其特征在于所述滑板芯构件提供多个适合安插紧固件的孔，以将系扣固定到滑板上。
34．根据上述任何一项权利要求的滑板芯，其特征在于所述的前端和尾端中至少有一端是圆弧形的。
35．根据上述任何一项权利要求的滑板芯，其特征在于所述滑板芯构件的厚度在从前端至尾端方向上是变化的。
36．根据上述任何一项权利要求的滑板芯，其特征在于所述滑板是雪地滑板。
37．根据上述任何一项权利要求的滑板芯，其特征在于所述滑板芯构件是对称的。
38．根据上述任何一项权利要求的滑板芯，其特征在于所述滑板芯构件是不对称的。
全文摘要
一种适合制作滑板(如雪地滑板)的滑板芯。这种滑板芯包括各向异性结构,其结构取向致使该结构的主轴不与滑板的正交轴线平行。通过给滑板的局部区域提供具有特殊的承载能力的各向异性结构可以实现对滑板芯的调整。
文档编号A63C5/14GK1217950SQ98102129
公开日1999年6月2日 申请日期1998年5月11日 优先权日1997年11月20日
发明者大卫·J·道奇, R·保尔·史密斯, 保尔·J·费德瑞奇 申请人:伯顿公司