판지계 구조체

판지계 구조체{CARDBOARD-BASED STRUCTURE}

본 발명은, 예를 들어 프레임, 예컨대 자전거와 같은 인력식 탈것의 프레임의 부품일 수 있는, 판지로 만들어진 또는 그러한 판지를 포함하는 구조체에 관한 것이다.

WO11067742 에는 인간 탑승자를 운송하기에 충분히 강성적인 인력식 육상 탈것이 개시되어 있다. 이 탈것은, 펄프가 될 수 있게 재활용가능하고 또한 갈기갈기 잘릴 수 있게 재활용가능한 재료로 만들어진다.

본 발명은 판지로 만들어진 또는 그 판지를 포함하는 구조체를 제공한다. 일반적으로, 본 발명에 의해 제공되는 그 구조체는 주요 부품으로서 판지를 포함한다. 때때로, 상기 구조체는 판지 이외의 재료(예컨대, 목재)로 만들어진 어떤 보강 부재 또는 요소를 또한 포함할 수 있고, 또는 판지 이외의 재료(예컨대, 목재, 금속 등)로 만들어진 연결 요소들에 의해 서로에 연결되는 판지계 요소를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 일반적으로 기다란 2개 이상의 요소, 즉 적어도 기다란 제 1 및 2 요소를 포함하는 구조체가 제공되는데, 이들 두 요소는 서로 각을 이루며, 다층 판지계 피스(piece)로부터 절단된다. "일반적으로 기다란" 이라는 용어는, 상기 요소가 이 요소의 다른 치수 보다 상당히 더 큰 길이 치수를 갖는 것을 의미하는 것으로 이해해야 한다. 일반적으로 기다란 요소는 로드, 비임 등과 유사한 전체적인 형상을 가질 수 있다.

상기 판지계 피스는 적어도 2개의 층을 이루는 단일 판지 시트를 포함하는데, 이 판지 시트는 길이 방향 보강 부재 둘레로 접혀, 단부에서 길이 방향 접음 영역을 갖는 2-층 구조체를 형성하게 되며, 그 접음 영역은 판지 시트의 일 부분에 의해 감싸이는 보강 부재를 포함한다. 적어도 상기 기다란 제 1 요소는 접음 영역의 적어도 일 부분을 따라 연장되어 있고 그 일 부분을 포함한다.

상기 판지 시트는, (ⅰ) 예컨대 복수의 공극(void)을 사이에 형성하는 골진, 홈진 또는 다른 식으로 느슨하게 모인 종이 시트 또는 스트립에 의해 형성되는 복수의 셀 또는 공극을 형성하도록 배치되는 종이, 헤비 듀티 종이 또는 판지로 만들어진 적어도 하나의 저밀도 층(참조의 용이를 위해, "종이" 라는 용어는 이하 종이, 헤비 듀티 종이 또는 판지를 총칭하기 위해 사용됨) 및 (ⅱ) 저밀도 층의 일 측 또는 양 측에 대어 있는 하나 이상의 라이너 판지 시트(즉, 저밀도 층이 라이너 판지 시트 사이에 있음)를 포함하는 종류일 수 있다. 그러한 판지 패널의 예는 "골판지"로 알려져 있는 것인데, 이 골판지는 홈진 또는 골진 종이 패널(들) 또는 스트립 및 그 홈진 또는 골진 종이의 일 측 또는 양 측(즉, 샌드위치형)에 있는 하나 또는 두개의 평평한 라이너 판으로 이루어지며, "벌집형 판지"라고도 할 수 있다. 골판지 시트 또는 벌집형 판지 시트는 단일벽 또는 다중벽 판지 시트일 수 있다. 이들 용어는, 단순한 구성의 두꺼운 단일 종이 패널에서부터 다수의 골진, 벌집형 및 기타 층들을 갖는 복잡한 구성에까지 이르는 다양한 강도의 헤비 듀티 판지도 포괄하는 의미이다.

일 실시 형태에 따르면, 적어도 2개의 기다란 요소는 서로 일체적으로 되어 있고 상기 판지 피스로부터 단일의 일체적인 구조체로서 절단된다.

다른 양태에 의하면, 본 발명은 판지로 만들어지거나 판지를 포함하는 구조체를 제조하기 위한 방법을 제공한다. 본 방법은, 판지 시트를 길이 방향 부재 둘레로 접어, 가장자리에서 길이 방향 접음 영역을 갖는 일반적으로 평평한 2-층 판지계 피스를 형성하는 단계를 포함한다. 그런 다음, 상기 평평한 2-층 판지계 피스로부터 구조체를 절단해 내게 되며, 그 구조체는 서로에 대해 각을 이루는 적어도 2개의 일체적인 기다란 요소를 포함하며, 이 2개의 요소들 중의 적어도 하나는 상기 접음 영역을 따라 연장되어 있다.

상기 보강 부재는 일반적으로 실질적으로 둥근 단면을 갖는데, 예컨대 원형, 타원형 또는 계란형 단면을 갖는다. 보강 부재는 일반적으로 판지 또는 목재로 만들어지며, 이에 한정되지 않는다. 플라스틱, 금속 등과 같은 다른 재료도 가능하다.

상기 기다란 제 1 요소는 상기 접음 영역의 실질적으로 전부 또는 일 부분만 포함하도록 만들어질 수 있다. 어떤 실시 형태에 의하면, 단일의 판지 피스를 사용하여, 본 발명에 의해 제공되는 종류의 2개 또는 복수의 동일한 또는 다른 구조체를 제조할 수 있다.

접음 영역 내에 끼워 넣어지는 보강 요소는 일반적으로 상기 기다란 제 1 요소의 길이를 따라 연장되어 있다. 본 발명의 어떤 실시 형태에 의하면, 상기 구조체는, 상기 기다란 제 1 요소 및 제 2 요소 사이에서 연장되어 있고 일반적으로 그들 두 요소에 대해 각을 이루는 지지 요소를 또한 포함하는데, 이 지지 요소는 추가적인 보강을 구조체에 제공하게 된다. 보강 요소는 또한 판지로 만들어질 수 있고, 또한 일반적으로 미리 상기 두 기다란 요소와 일체적으로 되어 상기 판지 피스로부터 절단될 수 있다. 그러나, 지지 요소를 따로 만든 다음에 그 지지 요소를 적절한 방식으로 상기 두 기다란 요소에 연결하는 것도 가능하다.

상기 적어도 2개의 기다란 요소는 일체적으로 형성되더라도, 예컨대 상기 구조체 내에 형성되어 있거나 끼워 넣어져 있는 적절한 커넥터 또는 연결 부재를 사용하여 일반적으로 다른 구조체 또는 구조 요소에 연결되도록 설계되어 있는 자유 단부를 가질 수 있다.

본 발명의 어떤 실시 형태에 의하면, 상기 기다란 제 1 요소는 상기 길이 방향 보강 부재 보다 상당히 더 큰(예컨대, 적어도 약 5, 10, 15 배, 심지어는 적어도 약 20배 더 큰) 하중 지지 또는 굽힘 저항 특성을 갖는다. 일반적으로 본 발명의 구조체는, 상기 기다란 제 1 요소에 수직인(그 제 1 요소가 그의 두 단부에서 지지될 때) 방향의 하중으로서 그 구조체의 중량의 적어도 약 10, 15, 20배, 심지어는 적어도 약 25배인 하중을 지지할 수 있다.

상기 구조체 전체 또는 그의 요소는, 내화 코팅, 내액 코팅, 내긁힘 코팅 및 다른 환경 저항성 코팅 중의 하나 이상일 수 있는 외부 코팅을 포함할 수 있다.

일 실시 형태에 의하면, 상기한 바와 같은 구조체는 인력식 탈것의 프레임의 부품이다. 일 특정 실시 형태에 따르면, 상기 구조체는 인력식 탈것, 예컨대 자전거의 프레임의 부품으로서 구성된다. 그러한 프레임은 2개 이상의 부품을 포함할 수 있는데, 그들 부품 중 하나 또는 둘 모두는 본 발명에 의해 제공되는 것과 같은 구조체이며, 이는 동일하거나 다를 수 있다. 예컨대, 서로 거울상(mirror image) 관계에 있는 두 요소는 자전거 프레임의 후방 프레임부를 구성하고 제 3 구조체는 자전거의 프레임의 전방부를 구성한다.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 기다란 요소들 중의 적어도 하나는 페달 크랭크에 연결되도록 되어 있다.

둘 다 "판지를 포함하는 구조 요소"라는 발명의 명칭을 갖는 미국 가출원 제 61/715,359 및 61/787,229(이하, "공동 소유 출원")에 대해 우선권을 주장하면서 동시에 출원되어 공동 소유중인 PCT 출원을 또한 참조하며, 이의 내용은 본원에 참조로 관련되어 있다. 이 공동 소유 출원에는, 필요한 변경을 가하여 특성 및 제조에 있어 상기 기다란 제 1 요소와 유사한 구조 요소가 기재되어 있다.

본원에 개시되어 있는 내용을 더 잘 이해하고 또한 그 내용이 실제로 어떻게 실시될 수 있는지를 예시하기 위해, 이제 첨부 도면을 참조하여 실시 형태를 비제한적인 예로만 설명하도록 한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 프레임을 갖는 자전거의 개략적인 등각도이다.
도 2 는 도 1 에 나타나 있는 프레임의 개략적인 등각도이다.
도 3a 는 도 2 에 나타나 있는 프레임의 전방 프레임 부품의 개략적인 등각도이다.
도 3b 는 도 3a 에 나타나 있는 A 부분의 개략적인 상세 확대도이다.
도 3c 는 도 3a 에 나타나 있는 B 부분의 개략적인 상세 확대도이다.
도 3d 는 도 3c 에 나타나 있는 B 부분의 개략적인 상세 배면도이다.
도 3e 는 도 3a 에 나타나 있는 C 부분의 개략적인 상세 확대 사시도이다.
도 3f ∼ 3h 는 도 3a 에 나타나 있는 A - A, B - B 및 C - C 선을 따라 취한 개략적인 단면도이다.
도 4a 및 4b 는 각각 도 3a ∼ 3e 에 나타나 있는 전방 프레임을 제조하는 두 단계를 나타내는 개략적인 정면도 및 등각도이다.
도 5a 는 도 2 에 나타나 있는 프레임의 후방 프레임 부품의 개략적인 등각도이다.
도 5b 는 도 5a 에 나타나 있는 D 부분의 개략적인 상세 확대도이다.
도 5c 는 도 5a 에 나타나 있는 E 부분의 개략적인 상세 확대도이다.
도 5d ∼ 5e 는 도 5a 의 D - D, E - E 선을 따라 각각 취한 개략적인 단면도이다.

이하의 설명에서, 가끔 특정의 도를 특별히 언급할 것이지만, 대개는 도면 전체를 참조하는 것이다.

먼저, 조향 장치(110), 프레임(102), 앞 바퀴 포크(front wheel fork; 130) 시트(seat; 150), 바퀴(160) 및 크랭크 어셈블리(170)를 갖는 자전거(100)를 나타내는 특히 도 1 및 2 를 참조한다.

상기 프레임(102)은 전방 프레임부(120) 및 후방 프레임부(140)를 포함하고, 이들 두 프레임부는 서로 거울상(mirror image) 관계에 있다. 각 프레임부는 실질적으로 판지로 만들어지며, 이에 대해서는 아래에서 더 설명할 것이다.

도 3a 내지 3e에서 가장 잘 볼 수 있듯이, 전방 프레임부(120)는 서로 일체적으로 된 2개의 기다란 요소(L1, L2) 및 지지 요소(126)를 포함하며, 이 지지 요소 또한 상기 2개의 기다란 요소(L1, L2)와 일체적으로 형성된다.

상기 기다란 요소(L1, L2)의 단부(127L1, 127L2)는, 각각 후방 프레임부(140)의 대응하는 요소(147L1', 147L2'), 자전거 시트(150) 및 크랭크 어셈블리(170)와의 결합을 위한 지점으로서의 역할을 한다. 알 수 있는 바와 같이, 크랭크 어셈블리와 결합되는 단부(127L2)는 원형으로 되어 있다.

도 4a 및 4b 는 전방 프레임부(120)의 제조 방식을 개략적으로 도시한다. 이들 도에서 알 수 있는 바와 같이, 전체 전방 프레임부(120)는 한 장의 판지(124)로 만들어지는데, 이 판지는, 프레임부(120)와 통합된 기다란 코어-인벨롭(core-envelop) 부재(122)를 형성하도록 판지 시트(sheet; 124)의 접음 영역(121)을 따라 연장되어 있는 로드(123)로 구성된 보강 부재 둘레로 접히게 된다. 이 보강 부재는 일반적으로 판지로 만들어지지만, 목재, 플라스틱 및 다른 재료로도 만들어질 수 있다. 판지 시트는 일반적으로 이중벽 골판지 시트, 다중벽 골판지 시트 또는 벌집형 골판지 시트이다.

시트(124)가 접히면, 그의 좌측부(124A) 및 우측부(124B)가 서로에 고정되어(예컨대, 접착제(AD), 재봉질, 스테이플링(stapling) 등에 의해), 그들의 일 부분이 보강 로드(123)를 단단히 감싸면서 그 로드 주위에 폐쇄되며 또한 적어도 이중층의 사전 제조 판지계 피스(piece; 128)를 형성하게 된다. 그런 다음, 도 4b 에 나타나 있는 그 사전 제조 구조체는 요구되는 형상으로 절단될 수 있는데, 이 실시예에서는 전방 프레임부(120)의 형상으로 절단된다(점선으로 나타나 있음).

따라서, 상기 기다란 부재(L1)는 그의 전체 길이를 따르는 상기 보강 로드(123)를 갖게 되며 또한 접음 영역(121)을 포함하게 되고, 기다란 요소(L2) 및 지지 요소(126)는 보강 로드가 통과하지 않는 이중층 판지로 형성된다.

이와 관련하여, 도 3f 내지 3h 는 A - A 선, B -B 선 및 C - C 선(도 3a)을 따라 취한 개략적인 단면을 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 각 요소(L1, L2, 126)는 2개 층의 판지(126A, 126B)를 포함하고, 기다란 요소(L1)는 또한 보강 로드(123)를 포함하고, 이 보강 로드는 판지로 만들어질 수 있지만 목재 또는 다른 재료로도 만들어질 수 있다. 이 특정한 실시 형태에서 상기 보강 부재는 원형 단면을 갖는다. 그러나, 보강 부재는 계란형 또는 다른 둥근 단면 형상도 가질 수 있음을 유의해야 한다. 일반적으로, 기다란 요소(L1)는 상기 공동 소유 출원의 구조 요소의 특징을 갖는데, 그 출원은 그의 관련 부분과 관련하여 본원에 참조로 관련되어 있다.

전방 프레임부(120)와 후방 프레임부(140)는, 이들 프레임부(120, 140)에 있는 지정된 관통 보어(bore)(125A, 125B, 125C) 안에 끼워지는 복수의 핀(180)(도 1 에 나타나 있고 판지, 목재 또는 다른 재료로 만들어질 수 있음)을 사용하여 도 2 에 나타나 있는 방식으로 함께 결합될 수 있다. 프레임부(120, 140)는 겹침부를 가지며, 이 겹침부에 있는 나란한 표면에 접착제(AD)를 발라 단단한 결합이 보장될 수 있다.

특히, 도 3b 에 나타나 있는 바와 같이, 프레임부(120)의 전방부는, 판지부(124A, 124B)에 있는 4개의 길이 방향 블라인드 구멍(125A), 및 이들 구멍(125A)과 프레임부(120)의 측면에 수직인 4개의 보어(125B)를 포함한다. 이러한 세트의 구멍 및 보어는, 조향 장치의 스템(stem)으로부터 돌출되어 있는 핀(미도시) 및 조향 장치로부터 연장되어 전방 프레임부(120)의 측면에 부착되어 있는 플랩(190)을 사용하여 조향 장치(110)가 전방 프레임부(120)에 연결되게 해주는 역할을 한다.

단부(127L1)에는, 상기 두 판지부(124A, 124B)를 수직하게 관통하는 8개의 관통 보어(125C)가 형성되어 있으며, 상기 단부는 후방 프레임부(140)의 대응하는 단부(147L1)에 부착되도록 되어 있다.

둥근 단부(127L2)에는, 두 부분(127A, 127B)을 수직하게 관통하는 6개의 관통 보어(125C)가 제공되어 있는데, 이들 관통 보어는 중앙 보어(129)의 둘레 주위에 배치되어 있다. 둥근 단부(127L2)는 두 후방 프레임부(140)의 대응하는 단부(147L2')에 부착되어 크랭크(170)를 위한 크랭크 어셈블리 시트를 함께 형성하게 된다.

도 5a 내지 5c 에는 후방 프레임부(140)가 단독으로 나타나 있다. 다르게 구성되어 있지만, 후방 프레임부는 프레임부(120)와 유사하게, 단일의 이층 판지 피스로 만들어진다. 그런 다음, 접음 영역(121)이 프레임부(120)의 기다란 요소(L1)를 형성하는 것과 유사하게, 보강 부재가 판지 시트의 일 부분에 의해 감싸여 있는 점음 영역(141)이 결국에 기다란 요소(L1)를 형성하도록 프레임부(140)가 상기 피스로부터 절단된다. 이러한 이유로, 상기 전방 프레임부와 후방 프레임부 사이의 서로 상당하는 요소는 "20"을 더한 유사한 참조 번호로 나타나 있는데, 즉, 전방 프레임부(120)의 판지부(124A)는 후방 프레임부(140)의 판지부(144A)에 상당하는 것이다.

후방 프레임부(140)는 또한 2개의 길이 방향 부재(L1', L2')를 포함하고, 이들 길이 방향 부재는 전방 프레임부(120)의 각 단부(127L1, 127L2)에 부착되도록 되어 있는 단부(147L1', 147L2')를 각각 갖고 있다.

도 4a 및 4b 와 관련하여 전술한 바와 같이, 전체 후방 프레임부(140) 역시 단일 시트의 판지로 만들어지며, 이 판지는 판지 시트의 점음 영역(141)을 따라 연장되어 있는 보강 로드(143) 둘레로 접히게 된다.

시트가 접히고 그의 일 부분(144A, 144B)이 서로에 고정되면, 그 시트는 후방 프레임부(140)의 요구되는 형상으로 절단될 수 있다. 절단된 구조체에 후방 삼각형 피스를 부착하여 삼각형 돌출부(149)를 형성한다.

이렇게 해서 기다란 부재(L1')는 그의 전체 길이를 따르는 보강 로드(143)를 갖게 되며 접음 영역(141)을 포함하고, 기다란 부재(L2')는 보강 로드가 통과하지 않는 이중층 판지로 형성된다. 이는 특히 도 5d 및 5e 에서 볼 수 있다.

후방 프레임부(140)에는 회전축 포트(146)가 또한 형성되어 있는데, 이 회전축 포트는 뒷 바퀴(160)의 자전거(100)의 후방 회전축을 수용하도록 되어 있다.

상기 전방 프레임부(120)와 후방 프레임부(140)는, 다른 프레임부(120, 140)에 있는 지정된 보어(125A, 125B, 125C, 128, 145, 148) 안에 끼워지는 복수의 핀(180)(이들 중 일부가 도 1 에 나타나 있고 판지, 목재, 플라스틱 및 다른 재료로 만들어질 수 있음)을 사용하여 도 2 에 나타나 있는 방식으로 함께 결합될 수 있다. 다른 프레임부(120, 140)는 겹침부를 가지며, 상기 보어에 핀(180)을 통과시키고 이들 겹침부에 있는 나란한 표면에 접착제(AD)를 발라 단단한 결합이 보장될 수 있고, 이러한 결합은 다른 수단을 통해서도 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이, 후방 프레임은 서로 거울상 관계에 있는 2개의 프레임부(140)를 포함하는데, 이들 프레임부는 전방 프레임부(120)의 양 측에 부착된다. 특히, 이는 전방 프레임부(120)를 양 측에서 보강하여 프레임의 튼튼하고 안정적인 구성을 제공하며, 상기 거울상 프레임부(140) 사이의 틈에는 뒷 바퀴(160)가 수용된다.

두 프레임부(120, 140)를 포함하는 결합된 프레임(102)은 폐쇄된 윤곽의 구조체를 함께 형성하게 되며(2개의 보강 부재(123, 143)를 포함함), 상당한 하중을 지지하도록 된 튼튼한 구성을 제공한다. 특히, 프레임(102)은 적어도 두 명의 성인 남성의 무게(약 200 Kg)을 지지할 수 있고/있거나 그 무게를 자전거(100)의 바퀴(160)에 적절하게 전달할 수 있다.