カードボード・ベースの構造物

本発明は、例えば、自転車などの例えば人力車両(human−powered vehicle)のフレームといったようなフレーム内の構成要素であってよいカードボードで作られるか又はそのようなカードボードを備える構造物に関する。

特許文献1が、人間の乗り手を移送するための十分な剛性を有する人力陸上車両(human−powered land vehicle)を開示している。この車両はパルプ状にしてリサイクル可能(pulpably recyclable)である材料及び細断してリサイクル可能(shreddably recyclable)である材料から構成される。

国際公開第2011/067742号

米国仮特許出願第61/715,359号明細書

米国仮特許出願第61/787,229号明細書

本発明はカードボードで作られるか又はカードボードを備える構造物を提供する。通常、本発明によって提供される構造物は主要な構成要素としてカードボードを備える。場合によっては、構造物は、カードボード以外の例えば木材などの材料で作られる何らかの補強部材又は補強要素をさらに備える可能性があり、或は、カードボード以外の例えば木材、金属などの材料で作られる要素を接続することにより互いに連接されるカードボード・ベースの要素を備える可能性がある。

本発明の一態様によって提供されるのは、複層のカードボード・ベース部片から切断された互いに対して角度をつけられる2つ以上の概略細長い要素すなわち少なくとも第1及び第2の細長い要素を備える構造物である。「概略細長い」という用語は、要素が要素の他の寸法よりも大幅に突出する長さ寸法を有することを意味するものとして理解されるべきである。概略細長い要素は、棒、梁などに類似する全体形状を有してよい。

カードボード・ベース部片は長手方向補強部材を中心として折り畳まれる単一のカードボード・シートの少なくとも2つの層を備え、それにより、その端部のところに長手方向の折り畳み領域を備える二層構造が画定され、上記領域がカードボード・シートの複数の部分によって取り囲まれる補強部材を備える。上記細長い要素のうちの少なくとも第1の細長い要素が折り畳み領域の少なくとも一部分に沿って延在し、その折り畳み領域の少なくとも一部分を含む。

カードボード・シートは、(i)例えばコルゲート状にする、波形に織り込む、又は他の方法で緩く詰められた、間に複数の空隙を画定するペーパー・シート又はストリップによって形成される、複数のセル又は空隙を画定するように構成されるペーパー、高耐久性ペーパー又はカードボード(参照を容易にするために、以下では、ペーパー、高耐久性ペーパー又はカードボードを集合的に参照するのに「ペーパー」という用語を使用する)で作られる少なくとも1つの低密度層を含み、(ii)低密度層の片側又は両側に裏張りする(つまり、間に低密度層を挟む)1つ又は複数のライナー・カードボード・シートを含む、ような種類であってよい。このようなカードボード・パネルの例は、波形に織り込まれるか又はコルゲート状にされるペーパー・パネル(複数可)又はストリップと、片側又は両側に(つまり、挟むように)位置する1つ又は2つの、波形に織り込まれるか又はコルゲート状にされるペーパーの平坦ライナーボードとで構成される「コルゲート・カードボード」として知られるようなものであり、さらには、「ハニカム・カードボード」と称されるようなものであってもよい。コルゲート・カードボード・シート又はハニカム・カードボード・シートは単一壁又は複数壁のカードボード・シートであってよい。これらの用語は、単一の厚いパネルのペーパーの単純な構成から、複数のコルゲート層、ハニカム層及び別の層を特徴とする複雑な構造までの範囲に及ぶ、多様な強度のヘビー・デューティ・カードボードを包含することも意味する。

一実施例によると、少なくとも2つの細長い要素が互いに一体化され、上記カードボード部片から単一の一体構造物として切断される。

別の態様では、本発明は、カードボードで作られるか又はカードボードを備える構造物を製造するための方法を提供する。この方法は、その縁部に長手方向折り畳み領域を備える概略平坦な二層カードボード・ベース部片を形成することを目的として長手方向部材を中心としてカードボード・シートを折り畳むことを含む。次いで、構造物が平坦な二層カードボード・ベース部片から切断され、この構造物が互いに対して角度をつけられる少なくとも2つの一体の細長い要素を備え、これらの少なくとも2つの一体の細長い要素のうちの少なくとも1つが上記折り畳み領域に沿って延在する。

補強部材は、通常、例えば円形断面、楕円形断面又は長円形断面などの、実質的に曲線状の断面を有する。補強部材は、限定しないが、通常、カードボード又は木材で作られる。プラスチック、金属などの別の材料も可能である。

第1の細長い部材は、上記折り畳み領域の実質的にすべて又は一部分のみを含むように作られてよい。一部の実施例では、本発明によって提供される種類の2つ又は複数の等しい又は異なる構造物を作るのに単一のカードボード部片が使用されてよい。

折り畳み領域内に埋め込まれる補強要素は通常は第1の細長い要素の長手方向に延在する。本発明の一部の実施例では、構造物はまた、第1の細長い要素と第2の細長い要素との間を延在する支持要素を備え、この支持要素は通常は両方の細長い要素に対して角度をつけられ、構造物を追加的に補強する。補強要素はやはりカードボードから作られ得、通常はやはり上記カードボード部片から切断され、先天的に2つの細長い部材と一体である。しかし、支持要素を別個に構成して後でその支持要素を2つの細長い要素に適切な手法で接続することも可能である。

少なくとも2つの細長い要素は、一体に形成される場合であっても、上記構造物内に例えば形成されるか又は埋め込まれるような適切なコネクタ又は接続部材を使用することにより別の構造物又は構造要素に接続されるように通常は設計される自由端部を有することができる。

本発明の一部の実施例では、第1の細長い要素は、長手方向補強部材より大幅に高い(例えば、少なくとも約5倍、10倍、15倍であり、少なくとも約20倍以上となる場合もある)耐荷重特性又は耐屈曲特性を有する。本発明の構造物は、通常、上記第1の細長い要素に対して垂直な方向の荷重を支持することができ(上記第1の要素がその両端部で支持される場合)、この荷重はこのような構造物の重量の少なくとも約10倍、15倍、20倍であり、少なくとも約25倍となる場合もある。

構造物は、その全体に、又は、その要素内に、耐火性コーティング、耐液性コーティング、傷防止コーティング及び別の耐環境性コーティングのうちの1つ又は複数であってよい外部コーティングを備えることができる。

一実施例では、上で定義される構造物は人力車両のフレームの一部分である。特定の一実施例によると、構造物は例えば自転車などの人力車両のフレームの一部分として構成される。このようなフレームは2つ以上の部品を備えることができ、それらのうちの1つ又はいずれもが本発明によって提供されるような構造物であり、これらは等しくても異なっていてもよい。例えば、互いに鏡像である2つの要素が自転車フレームの後方フレーム部分を構成し、第3の構造物が自転車フレームの前方部分を構成する。

本発明の一実施例では、細長い要素のうちの少なくとも1つがペダル・クランクに連接されるように構成される。

同時に提出される共同出願(co−owned)のPCT出願を参照し、参照によりその内容が本明細書に組み込まれると共に「Structural Element Comprising Cardboard」と題される特許文献2及び特許文献3(以下、「共同出願の出願書類」)の優先権を主張する。この共同出願の出願書類は、必要な変更を加えて上記第1の細長い要素にその特性及び製造が類似する構造要素を説明する。

本明細書で開示される主題をより良く理解できるようにするために及び本主題が実際にどのように実施されるのかを例証するために、次に、添付図面を参照しながら単に非限定的な例として実施例を説明する。

本発明の一実施例によるフレームを備える自転車を示す概略等角図である。

図1に示されるフレームを示す概略等角図である。

図2に示されるフレームの前方フレーム構成要素を示す概略等角図である。

図3Aに示される詳細Aを示す概略拡大図である。

図3Aに示される詳細Bを示す概略拡大図である。

図3Cに示される詳細Bを示す概略背面図である。

図3Aに示される詳細Cを示す概略拡大斜視図である。

図3Aに示される線A−Aに沿う概略断面図である。

図3Aに示される線B−Bに沿う概略断面図である。

図3Aに示される線C−Cに沿う概略断面図である。

図3Aから3Eに示される前方フレームを作る2つの段階を示す概略正面図である。

図3Aから3Eに示される前方フレームを作る2つの段階を示す概略等角図である。

図2に示されるフレームの後方フレーム構成要素を示す概略等角図である。

図

5Aに示される詳細Dを示す概略拡大図である。

図

5Aに示される詳細Eを示す概略拡大図である。

図5Aの線D−Dに沿う概略断面図である。

図5Aの線E−Eに沿う概略断面図である。

以下の説明では、場合によっては具体的に特定の図に言及するが、多くの場合はすべての図を参照する。

最初に、ステアリング構成110と、フレーム102と、前輪フォーク130、シート150と、ホイール160と、クランク組立体170とを有する自転車100を示す図1及び2を具体的に参照する。

フレーム102が前方フレーム部分120及び2つの後方フレーム部分140を備え、2つの後方フレーム部分140が互いに鏡像である。フレーム部分の各々が以下でもさらに説明されるように実質的にカードボードから作られる。

図3Aから3Eで最も良く見られるように、前方フレーム部分120が、2つの一体の細長い要素L1及びL2と、2つの細長い要素L1、L2とやはり一体に形成される支持要素126とを備える。

長手方向要素L1及びL2の端部分127L1及び127L2が、それぞれ、後方フレーム部分140の対応する要素147L1’及び147L2’、自転車シート150並びにクランク組立体170に関連付けられる部位として機能する。見られるように、クランク組立体に結合される端部分127L2は円形状を有する。

図4A及び4Bは前方フレーム部分120を製造する手法の概略図である。これらの図に見られるように、前方フレーム部分120全体が、カードボード・シート124の折り畳み領域121に沿って延在する棒123によって構成される補強部材を中心として折り畳まれる単一シートのカードボード124で作られて、前方フレーム部分120に一体化される細長い心部包絡部材122を形成する。補強部材は通常はカードボードで作られるが、木材、プラスチック及び別の材料で作られてもよい。カードボード・シートは、通常、二重壁のコルゲート・カードボード・シート、複数壁のコルゲート・カードボード・シート、又は、ハニカム・カードボード・シートである。

シート124が折り畳まれると、その左部分124A及び右部分124Bが互いに付着され(例えば、接着剤AD、縫着、ステープル留めなどにより)、その結果、その部分が補強棒123を堅固に取り囲んでその周りを閉じ、二重層の生産前のカードボード・ベース部片128を少なくとも形成する。次いで、図4Bに示される生産前の構造物が所望される形状に切断され得、この実例では前方フレーム部分120の形状となるように(点線により)示される。

結果的に、細長い部材L1がその全長を通過する補強棒123を有し、折り畳み領域121を含み、対して、細長い要素L2が支持要素126と共に補強棒が通過しない二重層カードボードで形成される。

これに関連して、図3Fから3Hが、線A−A、B−B及びC−C(図3A)に沿う概略断面図を示す。見られるように、要素L1、L2及び126(126A、126B)の各々が二層のカードボードを備え、一方で、細長い要素L1が、カードボードで作られ得るが木材及び別の材料で作られてもよい補強棒123をさらに有する。この特定の実施例での補強部材は円形断面を有する。しかし、補強部材が長円形又は別の曲線状の断面形状を有してもよいことに留意されたい。一般に、細長い要素L1は共同出願の出願書類の構造要素の特徴を有し、その関連部分に関して参照によりその内容が本明細書に組み込まれる。

前方フレーム部分120及び後方フレーム部分140は、フレーム部分120、140内の指定の貫通孔125A、125B、125Cに嵌挿される複数のピン180(図1に示され、カードボード、木材又は別の材料で作られてよい)を使用して、図2に示される手法で一体に組み立てられる。フレーム部分120、140は重複部分を有し、それらの部分の隣り合う表面に接着剤ADを塗布することにより確実に密に接続され得る。

具体的には、図3Bに示されるように、フレーム部分120の前方部分が、カードボード部分124A及び124B内にある4つの長手方向に向いた止まり孔125Aと、孔125A及びフレーム部分120の側面に対して垂直な4つの孔125Bとを備える。止まり孔及び貫通孔のこのセットが、ステアリング構成のステムから突出するピン(図示せず)と、ステアリング構成から延在してフレーム部分120の側面に取り付けられるフラップ190とを使用して、ステアリング構成110の前方フレーム部分120に連接されるように機能する。

端部分127L1は、両方の部分124A、124Bに対してやはり垂直でありそれらの両方の部分124A、124Bを通過する8つの貫通孔125Cを有するように形成され、後方フレーム部分140の対応する端部分147L1に取り付けられるように構成される。

曲線状の端部分127L2は、両方の部分127A、127Bに対して垂直でありそれらの両方の部分127A、127Bを通過する6つの貫通孔を装備し、中心穴129の周りに円周状に配置される。曲線状の端部分127L2は、2つの後方フレーム部分140の対応する端部分147L2’に取り付けられるように構成され、それにより、クランク170のためのクランク組立体シートが一体に形成される。

後方フレーム部分140が図5A〜5Cに個別に示される。後方フレーム部分140はフレーム部分120と異なる形で構成されるが、フレーム部分120と同様に、単一の二層カードボード部片から構築される。次いで、フレーム部分140が二層カードボード部片から切断され、その結果、カードボード・シート部分によって取り囲まれる補強部材を備える折り畳み領域141が、最終的に、折り畳み領域121がフレーム部分120の細長い要素L1を形成するのと同様の形で細長い要素L1を形成する。このため、これらの部分の間の等しい要素は数値を20足した同様の参照符号が付され、つまり、前方フレーム120のカードボード部分124Aは後方フレーム部分140のカードボード部分144Aに等しい。

後方フレーム部分140も、前方フレーム部分120のそれぞれの端部分127L1、127L2に取り付けられるように構成されるそれぞれの端部分147L1’、147L2’を備える2つの長手方向部材L1’及びL2’を備える。

図4A及び4Bに関連して上で説明したように、後方フレーム部分140全体もやはり、カードボード・シートの折り畳み領域141に沿って延在する補強棒143を中心として折り畳まれる単一シートのカードボードで作られる。

シートが折り畳まれてその部分144A、144Bが互いに付着されると、シート144が後方フレーム部分140の所望される形状となるように切断され得る。次いで後方三角形部片が切断された構造物に取り付けられ、三角形突出部149が構築される。

このようにして、細長い部材L1’がその全長を通過する補強棒143を有し、折り畳み領域141を含み、対して、細長い部材L2’が補強棒が通過しない二重層カードボードで形成される。これは図5D及び5Eで具体的に見られる。

後方フレーム部分140はまた、リア・ホイール160の自転車100のリア・アクスルを中に受けるように構成されるアクスル・ポート146を備えるように形成される。

前方フレーム部分120及び後方フレーム部分140が、異なるフレーム部分120、140内にある指定の孔125A、125B、125C、128、145、148に嵌挿される複数のピン180(その一部が図1に示され、カードボード、木材、プラスチック及び別の材料で作られてよい)を使用して、図2に示される手法で一体に組み立てられる。異なるフレーム部分120、140は重複部分を有し、孔にピン180を通過させることにより、及び、それらの部分の隣り合う表面に接着剤ADを塗布することにより、さらには別の手段を用いることにより、確実に密に接続され得る。

上で言及したように、後方フレームは2つの鏡像フレーム部分140を備え、これらは前方フレーム部分120の両側に取り付けられる。これによりとりわけ、フレームの構造がロバスト性を有して安定するようになり、前方フレーム部分120が両側で補強されるようになる(さらに、鏡像フレーム部分140の間の隙間がそれらの間でリア・ホイール160を受けるようになる)。

2つのフレーム部分120、140を備える組み立てられたフレーム102は、(2つの補強部材123、143を有する)大きい荷重を支持するように構成されるロバスト性を有する構造を備える、閉輪郭構造物を一体に形成する。具体的には、フレーム102は少なくとも成人男性2人分(約200Kg)の重量を支持することができ、及び/又は、この重量を自転車100のホイール160に適切に伝達することができる。