НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕЗВИЙ КОНЬКОВ ДЛЯ КАТАНИЯ НА ЛЬДУ Российский патент 2008 года по МПК A63C1/32 

Настоящее изобретение относится к нагревательному устройству для лезвий коньков для катания на льду.

Обычные коньки для катания на льду, используемые при катании на коньках, имеют удлиненное лезвие, которое выполнено с возможностью скольжения по поверхности льда. Попытки свести к минимуму трение между лезвием и льдом, которые предусматривают использование тепла, описаны в патентах США №№3119921, 3866927, которые предусматривают использование резистивного нагрева (нагрева сопротивлением) для нагрева лезвия на коньке для катания на льду. При резистивном нагреве используется большое количество энергии, и обеспечение достаточного количества энергии для поддержания лезвия в нагретом состоянии в течение достаточно продолжительного времени требует источника энергии большой мощности. Поскольку оптимальной ситуацией является наличие легкого конька, вышеприведенные примеры будут сравнительно тяжелыми и неудобными в использовании, в особенности, при продолжительном использовании. В патенте США №5441305 раскрыта нагревательная система, предназначенная, главным образом, для лыж, которая представляется теоретической и включает в себя ряд различных устройств, которые могли бы быть использованы.

Также можно сделать ссылку на международную публикацию WO 03/053529, соответствующую патенту США №6669209, в которой раскрывается нагреваемое лезвие конька, раскрытое здесь.

Целью настоящего изобретения является создание конька для катания на льду, включающего в себя систему нагрева, которая позволяет уменьшить коэффициент трения конька о лед.

В соответствии с одним объектом настоящего изобретения создан узел лезвия конька для катания на льду, устанавливаемый на ботинок пользователя и содержащий лезвие конька; устройство для крепления лезвия, выполненное с возможностью присоединения лезвия конька к подошве ботинка и удержания на ней; устройство для нагрева лезвия, имеющее перезаряжаемый аккумуляторный источник питания и нагревательный элемент для выработки тепла из электроэнергии аккумуляторного источника питания и передачи тепла от нагревательного элемента к лезвию; и электрическую схему, выполненную с возможностью управления подачей энергии аккумуляторного источника питания к нагревательному элементу; причем лезвие конька образует контакт для подсоединения к зарядному устройству, предназначенному для зарядки аккумуляторного источника питания.

Предпочтительно узел содержит второй контакт для подсоединения к зарядному устройству, предназначенному для зарядки аккумуляторного источника питания, установленный на устройстве для крепления лезвия на расстоянии от лезвия.

Предпочтительно в устройстве для нагрева лезвия используется, по меньшей мере, один транзистор, управляемый электронным управляющим устройством с тем, чтобы он работал в нелинейном диапазоне для нагрева лезвия конька.

Предпочтительно, по меньшей мере, часть нагревательного устройства, включающая в себя аккумуляторный источник питания, установлена внутри крепежного устройства.

Предпочтительно устройство для нагрева лезвия имеет датчик перемещения, выполненный с возможностью управления нагревом лезвия так, что при использовании конька лезвие нагревается, а когда конек не используется, тепло отключается.

Предпочтительно лезвие имеет боковые стороны, которые частично покрыты пластиком для обеспечения изолирующего слоя между лезвием и воздухом.

Предпочтительно, по меньшей мере, нагревательный элемент нагревательного устройства установлен на лезвии, при этом лезвие закреплено на крепежном устройстве посредством разблокируемого вручную механического соединения, предназначенного для простого отделения лезвия и нагревательного элемента от их держателя.

Предпочтительно разблокируемое вручную соединение включает в себя, по меньшей мере, один наклонный клиновидный элемент, предназначенный для взаимодействия с гнездом соответствующей формы в крепежном устройстве, и устройство для того, чтобы тянуть лезвие вдоль крепежного элемента в продольном направлении лезвия и втягивать наклонный клиновидный элемент в предназначенное для него гнездо.

В соответствии с другим объектом настоящего изобретения создан комплект, содержащий описанный ранее узел лезвия конька для катания на льду и зарядное устройство для зарядки аккумуляторного источника питания, которое включает в себя контакт для взаимодействия с лезвием конька.

Предпочтительно зарядное устройство содержит второй контакт для взаимодействия с узлом лезвия конька на расстоянии от лезвия конька.

Кроме того, согласно настоящему изобретению создан конек для катания на льду, содержащий ботинок, выполненный с возможностью размещения ступни пользователя; узел лезвия конька; устройство для крепления лезвия, выполненное с возможностью присоединения к подошве ботинка и обеспечения на него опоры лезвия конька; и устройство для нагрева лезвия, имеющее аккумуляторный источник питания и нагревательный элемент для выработки тепла из электроэнергии аккумуляторного источника питания; при этом лезвие конька включает в себя стальную часть лезвия и вставную часть, выполненную в стальной части лезвия и образованную из материала, имеющего более высокую теплопроводность по сравнению с теплопроводностью стальной части лезвия; причем участок вставной части проходит от лезвия конька вверх до нагревательного элемента для образования теплопередающего элемента, предназначенного для передачи тепла от нагревательного элемента к стальной части лезвия.

Предпочтительно вставная часть представляет собой пластину, параллельную плоскости лезвия конька, при этом стальная часть лезвия закрывает обе стороны пластины.

Предпочтительно пластина проходит только по части длины стальной части лезвия.

Предпочтительно пластина проходит до нижнего края стальной части лезвия.

Предпочтительно в устройстве для нагрева лезвия используется один или несколько полевых транзисторов, управляемых электронным управляющим устройством с тем, чтобы они работали в нелинейном диапазоне для нагрева лезвия конька. Данная конструкция, в которой полевой транзистор или другой пригодный полупроводник управляется сигналами, подаваемыми к нему с тем, чтобы он работал в его нелинейном диапазоне для выработки очень большого количества энергии и, следовательно, создания очень сильного теплового эффекта, особенно пригодна для нагрева в отличие от обычных низкоэффективных резистивных нагревательных систем. Тем не менее, могут быть использованы и другие нагревательные элементы.

Предпочтительно, по меньшей мере, часть нагревательного устройства, включающая в себя аккумуляторный источник питания, установлена внутри крепежного устройства, и вставная часть проходит от лезвия до крепежного устройства.

Предпочтительно устройство для нагрева лезвия имеет датчик перемещения, выполненный с возможностью управления нагревом лезвия так, что при использовании конька лезвие нагревается, и когда конек не используется, тепло отключается.

Предпочтительно лезвие имеет боковые стороны, которые изолированы пластиком для обеспечения изолирующего слоя между лезвием и воздухом.

Кроме того, согласно настоящему изобретению создан конек для катания на льду, содержащий ботинок, выполненный с возможностью размещения ступни пользователя; узел лезвия конька; устройство для крепления лезвия, выполненное с возможностью присоединения к подошве ботинка и обеспечения опоры на него лезвия конька; и устройство для нагрева лезвия, имеющее перезаряжаемый аккумуляторный источник питания и нагревательный элемент для выработки тепла из электроэнергии аккумуляторного источника питания; теплопередающий элемент, проходящий от нагревательного элемента до лезвия; электрическую схему, выполненную с возможностью управления подачей энергии аккумулятора к нагревательному элементу; при этом контакт для подсоединения к зарядной системе, предназначенной для зарядки аккумуляторного источника питания, образован лезвием конька.

В данном варианте предпочтительно в устройстве для нагрева лезвия используется один или несколько полевых транзисторов, управляемых электронным управляющим устройством для того, чтобы они работали в нелинейном диапазоне для нагрева лезвия конька.

Предпочтительно, по меньшей мере, часть нагревательного устройства, включающая в себя аккумуляторный источник питания, установлена внутри крепежного устройства, и теплопередающий элемент проходит от лезвия до крепежного устройства.

Более того, согласно настоящему изобретению создан конек для катания на льду, содержащий ботинок, выполненный с возможностью размещения ступни пользователя; узел лезвия конька; устройство для крепления лезвия, выполненное с возможностью присоединения к подошве ботинка и обеспечения опоры на него лезвия конька; и устройство для нагрева лезвия, имеющее аккумуляторный источник питания, нагревательный элемент и электронное управляющее устройство, предназначенное для выработки тепла из электроэнергии аккумуляторного источника питания; при этом, по меньшей мере, нагревательный элемент нагревательного устройства установлен на лезвии, и лезвие закреплено на крепежном устройстве посредством разблокируемого вручную механического соединения, предназначенного для легкого отделения лезвия и нагревательного элемента от его держателя.

Предпочтительно разблокируемое вручную соединение включает в себя, по меньшей мере, один наклонный клиновидный элемент, предназначенный для взаимодействия с гнездом соответствующей формы в крепежном устройстве, и кулачковый зажим, предназначенный для того, чтобы тянуть лезвие вдоль крепежного элемента в продольном направлении лезвия и втягивать наклонный клиновидный элемент в его гнездо.

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - вид сбоку нагреваемого конька в соответствии с настоящим изобретением, показывающий лезвие и держатель, прикрепляемый к ботинку для конька, который не показан для удобства иллюстрирования;

фиг.2 - вид сверху варианта осуществления с фиг.1, показывающий нагревательное устройство и источник питания;

фиг.3 - схематическая иллюстрация контура нагрева варианта осуществления с фиг.1;

фиг.4 - вертикальный вид сбоку модифицированной конструкции лезвия конька, предназначенной для использования в конструкции с фиг.1 и включающей в себя материал лезвия, состоящий из двух частей;

фиг.5А - поперечное сечение лезвия с фиг.4;

фиг.5В - вид с пространственным разнесением деталей фиг.5А;

фиг.6А - схематичный вид, подобный виду с фиг.1, иллюстрирующий модифицированный вариант осуществления, в котором зарядка аккумулятора осуществляется посредством контакта с лезвием;

фиг.6В - вид конька без устройства с фиг.6А;

фиг.7А - вид сбоку нагреваемого лезвия конька, аналогичный виду с фиг.1, показывающий легко заменяемое лезвие на его месте, прикрепленное к держателю лезвия, предназначенному для крепления на ботинке для конька, который не показан для удобства иллюстрирования; и

фиг.7В - вид сбоку варианта осуществления с фиг.7А, показывающий легко заменяемое лезвие при его отсоединении.

На фиг.1 и 2 прилагаемых чертежей проиллюстрирован узел 1 лезвия конька для катания на льду. Узел лезвия конька представляет собой элемент конька для катания на льду обычного типа, имеющий лезвие 2 и держатель 3 для обеспечения опоры для лезвия. Держатель имеет пяточную часть 4, переднюю часть 5 и пластинчатый фланец 6 подошвы. Пластинчатый фланец имеет отверстия 7. Узел 1 лезвия конька, как правило, закрепляют механическими крепежными элементами (не показаны) посредством отверстий 7 пластинчатого фланца за счет совмещения их с отверстиями в подошве ботинка (не показан) для конька для катания на льду. Пяточная часть 4 и передняя часть 5 держателя 3 лезвия конька, как правило, являются полыми.

Нагревательное устройство 8 выполнено с возможностью использования в нем электронной схемы нагрева, предназначенной для нагрева лезвия конька так, что тепло вызывает уменьшение коэффициента трения лезвия 2 на поверхности льда. Нагревательное устройство 8 имеет печатную плату 9, установленную в полой части держателя. В альтернативной конструкции (не показана) печатная плата может быть установлена непосредственно на самом узле 1 лезвия. Контур нагревательного устройства имеет электронное управляющее устройство 10, проводник 11 тепла, транзистор 12 и датчик 13 температуры. Нагревательное устройство выполнено с возможностью питания от аккумулятора 14. Аккумулятор 14 соединен посредством выключателя 15 питания со схемой нагрева с помощью изолированного провода 17 и лезвия 2 конька, при этом лезвие используется в качестве проводника.

Проводник 11 тепла закрыт внутри лезвия 2 конька и выполнен с возможностью размещения его внутри держателя 3 лезвия конька так, что проводник 11 тепла будет не виден, или он может проходить под держателем лезвия конька. Часть проводника 11 тепла расположена так, что она проходит вверх в держатель 3 лезвия и соединяется с транзистором 12, который вырабатывает тепло.

При желании лезвия 2 коньков покрывают с боковых поверхностей не допускающим прилипания соединением, таким как политетрафторэтилен (ПТФЭ), для создания изолирующего слоя между лезвием и воздухом. Не допускающее прилипания покрытие также служит для минимизации образования корки из льда на боковых сторонах лезвия.

При желании печатная плата 9 может иметь электронную память, выполненную с возможностью записи в нее и предназначенную для хранения данных, собранных от электронных устройств и/или датчиков.

Как вариант электронное управляющее устройство 10 может иметь внутренний генератор тактовых импульсов. Тактовый генератор используется электронным управляющим устройством для выполнения команд или функций, или сбора данных на основе отсчета времени.

При желании печатная плата 9 может иметь встроенный датчик 18 перемещения, используемый для обнаружения наличия или отсутствия перемещения и/или определения величины и частоты перемещения. Датчик перемещения может выдавать сигнал в виде команды в электронном управляющем устройстве и/или может обеспечить сохранение данных о перемещении в электронной памяти. Датчик перемещения может выдать сигнал управляющему устройству на выключение нагрева, если конек остается неподвижным в течение продолжительного периода времени.

При желании узел 1 лезвия конька может иметь встроенный датчик частоты сердцебиения, используемый для определения пульса пользователя, катающегося на коньках. Датчик частоты сердцебиения соединен с электронным управляющим устройством и может обеспечить накопление данных о пульсе пользователя в электронной памяти.

При желании печатная плата 9 может иметь радиочастотный передатчик, способный передавать или принимать беспроводным образом цифровые или аналоговые данные, периодически или непрерывно собираемые от электронных схем или датчиков конька.

При желании могут быть встроены видимые светоизлучающие диоды (СИД) для индикации состояния электронных устройств или функций системы нагрева.

Контур, как проиллюстрировано на фиг.3, имеет электронное управляющее устройство 10, которое регулирует температуру лезвия. Электронное управляющее устройство 10 соединено с датчиком 13 температуры, который определяет тот момент, когда должен быть включен или выключен нагрев лезвия. При нагреве существуют два отличающихся состояния, а именно нагрев включен и нагрев выключен. К лезвию конька прикреплен проводник тепла, через который электронное нагревательное устройство передает тепловую энергию для нагрева лезвия конька.

Переводя транзистор 12 в нелинейный диапазон работы, получают высокоэффективный источник тепла, который работает с минимальной утечкой на высоких частотах. Поскольку область саморазрушения устройства для питания легко достигается при данной конфигурации, электронное управляющее устройство 10 используется для вырабатывания непрерывно адаптирующегося возбуждающего сигнала. Кроме того, электронное управляющее устройство также управляет включением-выключением нагрева, регулирует среднее значение тока, температуру лезвия и управляет защитным отключением при разрядке аккумулятора.

Использование лезвия в качестве настроенной нагрузки, а также теплоотвода, обеспечивает возможность динамической настройки в зависимости от заданного текущего теплового/электрического сопротивления.

Источник питания представляет собой перезаряжаемый аккумулятор 14, при этом осуществляется его регулирование для обеспечения функционирования контура, и он используется для электропитания транзистора 12, предпочтительно полевого транзистора (ПТ) или мощного полевого транзистора со структурой металл-оксид-полупроводник (МОП-транзистора). Электронное управляющее устройство управляет подачей электропитания к данному полевому транзистору или мощному МОП-транзистору. Результирующее напряжение смещения используется для приведения в действие настроенной демпфирующей сети.

Электронное управляющее устройство выполнено с возможностью подачи буферизованного и имеющего определенную форму сигнала к транзистору 12. Данный сигнал обеспечивает возбуждение полевого транзистора 12. Осуществляется регулирование аккумулятора 14 для обеспечения функционирования схемы, и аккумулятор 14 используется для электропитания полевого транзистора 12.

Датчик 13 температуры используется для мониторинга температуры лезвия. Заданное значение температуры можно регулировать.

На фиг.4, 5А и 5В показано лезвие конька, которое модифицировано по отношению к лезвию конька согласно варианту осуществления, описанному выше. В данной конструкции лезвие конька и теплопередающий проводник 11 тепла выполнены в виде общего компонента, образующего лезвие 2 и вставную часть 31. Вставная часть 31 образована в виде полоски 11, имеющей первый конец 33 и второй конец 34, которая выполнена в стальном лезвии 35. Вставная часть может быть выполнена так, что она будет проходить от нижней поверхности лезвия, и в этом случае ее подвергают обработке при выполнении обычного технологического процесса затачивания и формообразования лезвий, так что нижний край вставной части обрабатывается вместе с нижней поверхностью лезвия для образования общей заточенной кромки лезвия.

Вставная часть 31 проходит от переднего края 33, который отстоит назад от переднего конца лезвия, и расположена рядом с передним держателем лезвия. Задний конец 34 проходит к заднему держателю лезвия, при этом он расположен на расстоянии от и спереди него. На переднем конце вставная часть сужается вверх до более узкой, выступающей вверх части 40, которая проходит до верхней стороны лезвия в держатель для крепления к нагревательному элементу в качестве теплоотвода для него. Вставная часть выполнена из соответствующего материала, имеющего более высокую теплопроводность по сравнению со сталью, такого как медь, в результате чего обеспечивается быстрая передача тепла от проводника тепла в сторону от нагревательного элемента через выступающую вверх часть 40, в суженную часть, которая передает тепло к горизонтальной нижней удлиненной части вставной части, которая находится у нижней кромки лезвия, так что большая часть тепла передается к нижней кромке лезвия, а не к другим частям лезвия. Таким образом, вставная часть по большей части ее длины имеет сравнительно малую высоту, составляющую менее 50% от высоты самого лезвия, тем самым, обеспечивая передачу тепла, главным образом, в данную зону. Транзистор 12 подходящим образом прикреплен к верхней части 40 вставного проводника 11 тепла с помощью мелкого крепежного винта 41 и гайки 42. Как показано на фиг.5, вставная часть расположена между двумя сторонами из стали, образующими лезвие, так что тепло передается через центр лезвия к требуемой части из стали вблизи нижней кромки лезвия.

На фиг.6А и 6В показан чехол для конька и устройство зарядки, причем имеет место модифицированная компоновка контура, в котором само лезвие используется в качестве контакта, через который подается ток для перезарядки аккумулятора. Таким образом, лезвие может быть вставлено в чехол для конька, который включает в себя контакт для контактирования с лезвием и второй контакт для контактирования с соответствующим заземляющим контактом на коньке у держателя. Следовательно, перезарядка аккумулятора может быть выполнена легко и быстро путем установки конька в соответствующем чехле, который подает напряжение на требуемом уровне для перезарядки аккумулятора. Предусмотрены соответствующие элементы в виде диода для защиты схемы, предназначенные для предотвращения разрядки аккумулятора через лезвие при обычном использовании.

Система для зарядки аккумулятора коньков включает в себя чехол 50 для конька, который питается от трансформатора, и электронную панель 51. Соединитель 52 от электронной панели зарядного устройства соединяется с сочленяющимся входом 53 для зарядки на чехле для конька. Провода 58 и 59 соединяют вход для зарядки соответственно с контактом 54 на пяточной (задней) части чехла для конька и с пружинным контактом 55 в нижнем пазу чехла для конька.

Внутри держателя лезвия конька на коньке один вывод аккумулятора 14 соединен проводом 56А с точкой 56 контакта на лезвии конька. Второй вывод аккумуляторной батареи соединен проводом 58 с контактом 57 на пяточной части держателя лезвия конька.

Когда конек 1 расположен в подставке 50 для хранения конька и зарядки, электрические контакты 54 и 57, а также электрические контакты 55 и 56 соединяются с завершением образования двухпроводной зарядной цепи. Конек удерживается закрепленным надлежащим образом в чехле посредством подставок 60 на нижней части чехла.

На фиг.7А и 7В показан модифицированный держатель 33 и модифицированное лезвие 32 конька. Данная конструкция обеспечивает возможность быстрого отсоединения лезвия конька без отделения верхней пластины 36 держателя конька от ботинка (не показан) для конька, которое пришлось бы выполнить при обычном держателе конька и лезвии. Лезвие удерживается на месте задними наклонными клиновидными элементами 34 на верхней стороне лезвия 32 конька, которые совмещены с сопрягающимися гнездами 35 в держателе. Лезвие конька фиксируют в держателе в положении для катания на коньках посредством вставки механического крепежного элемента 39 кулачкового зажима в совмещенные отверстия 40 и 41 и последующего поворота его до затягивания.

Для обеспечения возможности быстрой смены лезвия 32 без отделения держателя 33 от ботинка для конька для катания на льду держатель или узел 33 для крепления имеет продольную канавку 42 на нижней стороне держателя. Продольная канавка имеет образованные в ней переднее и заднее гнезда 35. Лезвие 32 снабжено сопрягающимися передним и задним клиновидными элементами 34, так что, когда тонкое тело лезвия входит в паз 42, клиновидные элементы 34 входят в ту часть паза, которая образует углубления или гнезда 35 соответствующей формы. Лезвие вставляют в держатель так, что при этом оно находится в положении, близком к его конечному положению при установке, и затем вталкивают внутрь в диагональном направлении к заднему концу держателя. Лезвие закрепляют путем вставки поворачиваемого на неполный оборот кулачкового зажима 39 в механически обработанное отверстие 40 в задней части держателя и сопряженное отверстие 41 в лезвии. После вставки кулачкового зажима 39 его поворачивают, притягивая лезвие к задней части, в результате чего обеспечивается закрепление лезвия в держателе. Лезвие удаляют путем выполнения операций в обратном порядке.

Данная конструкция особенно эффективна в том случае, когда печатная плата и нагревательные транзисторы, размещенные на ней, установлены непосредственно на лезвии, а не на держателе. Таким образом, лезвие и его нагревательные элементы за исключением аккумулятора 14, который остается на своем месте, описанном со ссылкой на фиг.1, находятся в задней части 44 держателя 33. Следовательно, лезвие устанавливают на предназначенном для него крепежном устройстве с помощью разблокируемого вручную механического соединения для легкого отделения лезвия и нагревательного элемента от его держателя. В частности, разблокируемое вручную соединение включает в себя, по меньшей мере, один наклонный клиновидный элемент, предназначенный для взаимодействия с гнездом соответствующей формы в крепежном устройстве, и кулачковый зажим, предназначенный для того, чтобы тянуть лезвие вдоль крепежного элемента в продольном направлении лезвия и "втягивать" наклонный клиновидный элемент в предназначенное для него гнездо.

Изобретение относится к нагревательному устройству для лезвий коньков для катания на льду. Узел лезвия конька, устанавливаемый на ботинок пользователя, содержит лезвие конька, устройство для крепления лезвия к подошве ботинка, устройство для нагрева лезвия, имеющее перезаряжаемый аккумуляторный источник питания и нагревательный элемент для выработки тепла из электроэнергии аккумуляторного источника питания и передачи тепла от нагревательного элемента к лезвию и электрическую схему, выполненную с возможностью управления подачей энергии аккумуляторного источника питания к нагревательному элементу, а лезвие конька образует контакт для подсоединения к зарядному устройству, предназначенному для зарядки аккумуляторного источника питания. Другой объект изобретения - комплект, содержит описанный выше узел лезвия конька и зарядное устройство для зарядки аккумуляторного источника питания, которое включает в себя контакт для взаимодействия с лезвием. Изобретение обеспечивает снижение коэффициента трения конька о лед. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Узел лезвия конька для катания на льду, устанавливаемый на ботинок пользователя и содержащий:

лезвие конька;

устройство для крепления лезвия, выполненное с возможностью присоединения лезвия конька к подошве ботинка и удержания на ней;

устройство для нагрева лезвия, имеющее перезаряжаемый аккумуляторный источник питания и нагревательный элемент для выработки тепла из электроэнергии аккумуляторного источника питания и передачи тепла от нагревательного элемента к лезвию; и электрическую схему, выполненную с возможностью управления подачей энергии аккумуляторного источника питания к нагревательному элементу;

причем лезвие конька образует контакт для подсоединения к зарядному устройству, предназначенному для зарядки аккумуляторного источника питания.