TWI443300B - 具有多個管狀結構之射箭的弓 - Google Patents

Description

具有多個管狀結構之射箭的弓 相關申請

本申請要求2007年3月7號提交的美國臨時申請序號爲60/905358，標題爲“具有多管結構的射箭弓”的申請的優先權。

發明領域

本申請涉及一種射箭弓，並且更具體的，涉及一種複合材料製成的射箭弓，其上具有限定在該射箭弓的一些部分中的多個孔。

發明背景

傳統的弓，也叫做長弓，通常是整體或者是分層木製結構，具有變化的橫截面，把手區域的橫截面較大，在中心區域外的臂部區域的橫截面過渡爲大致平面。一種更現代的弓，也叫做反曲弓，弓臂部分的頂端形成遠離弓箭手反向彎曲的形狀。這樣使得彈性回復力提高並且箭的速度更快。一種同樣更現代的弓，也叫做複合弓，具有導輪和滑輪裝置，其進一步增加箭的速度。

弓最初爲單片木頭製成的單片結構。後來，弓的結構設計爲分層的木頭以利用不同種類的木頭的結合和使用黏合劑將木頭板層黏合在一起的優勢。儘管分層結構能抵抗重覆撓曲並且非常耐久，但存在一些缺陷。分層結構局限爲一個平面的幾何形狀，當弓臂在空氣中移動時，這種幾 何形狀效率低。當弓完全載入時，弓臂承受了最大偏轉，弓臂能回復得越快，箭的速度也就越快。此外，分層結構的平面形狀具有非常差的抗扭性能。這降低了弓系統的準確度。

進一步的改善是通過加入纖維增強複合物到木製分層弓結構來實現的。纖維例如玻璃纖維、芳族聚醯胺、碳纖維，其用在不同的聚合物基體中。

弓的進一步增強爲將中心區域(弓把)從兩個外部區域(臂部)分離開。將剛性的弓把和撓性的臂部結合形成一個更爲有力和準確的弓。

射箭弓的性能以在精度、箭速和其他多種因素方面進行測量，弓的性能受弓的多種特性的影響，例如重量，彎曲撓曲、彈性、振動衰減和強度。

箭速很大程度上由弓的彈性所決定，其爲弓從箭拉開時的彎曲狀態中恢復的能力的一種度量。弓臂的剛性也很重要。剛性以及剛性沿臂長度的分佈影響所需的向後拉力和射出的速度。

弓的精度是另一個重要的特性。精度由許多因素決定。弓的臂部必須偏轉以提供一致的基準，並且弓的中心部分，弓把，必須有足夠的剛性，在瞄準或發射的過程中不能發生偏轉或扭曲。振動衰減是另一關鍵的性能因素。箭在釋放後，會產生振動，其會影響到箭離開弓的運動軌述。

弓臂部和弓把的重量也很重要。較輕的弓臂返回較 快，從而產生更快的射速。輕重量的弓把使得弓的全部重量較輕，或者使得弓系統能增加更多的重量，改善弓的穩定性和平衡性。

最後，當弓用於狩獵時，弓產生的聲音也很重要。聲響更小的弓能減少獵物聽到聲響而受驚逃走的可能性。

很多對弓技術和結構的改善都獲得了專利授權。一個例子是美國專利號2945488(Cravotta等)所示的分層結構。美國專利號4122821(Mamo)，6105564(Suppan)和6718962(Adcock)示出了弓臂部的橫截面改變以增強其性能的例子。對弓臂部增加槽和縫改變弓臂部的例子如美國專利號2836165(Bear)、2957470(Barna)和5609146(Izuta)所示。具有管狀臂部的弓的一個例子如美國專利號4338909(Plummer)所示。

有很多弓臂部具有孔的例子，主要是爲了減少臂部的重量的目的。例如美國專利號4201183(Bodkin)、5150699(Boissevain)、5503135(Bunk)，6698413(Ecklund)和6067974(Islas)所示。在這些每個例子中，孔都是通過從弓結構支柱結構去除材料而形成，這樣減弱了弓的結構並造成了不穩定。

美國公開專利申請US2004/0084039A1公開了一種具有一對臂部的弓，該對臂部離弓把的每邊間隔一定距離。每個弓的臂部由編織的纖維增強聚合物製成。臂部的每個端部開有多個孔，其作爲將臂部連接到弓把和導輪機構的裝置。臂部之間沒有連接，由於每個臂部獨立的運行從而 造成不穩定的特性。美國專利號4644929(Peck)和6964271(Andrews)也描述了由一對平行臂部元件而形成的弓臂。

也存在許多通過減少重量而改善弓系統把握弓把的例子。包括在弓把上形成孔和開口而減少重量，並且用如鋁和鎂這樣的輕質金屬構成弓把。美國專利號5335645(Simonds等)公開了一種鋁製弓把，其在結構上加工出許多凹槽而減少重量。市場上的例子有Martin Pro Series或Gold Series的複合弓，或Samick Masters Series的反曲弓。其他的例子如美國專利號6257220(McPherson等)和7066165(Perry)所示。

由纖維增強複合物製成的弓臂部的例子如美國專利號5392756和5501208(Simmonds)以及5657739(Smith)所示。已經使用複合材料使得弓把更輕或改善振動衰減。例子包括美國專利號4693230(Sugouchi)、5269284(Pujos等)、5845388和6669802(Andrews等)，和美國公開專利申請號US2005/0229912A1(Piopel等)。

發明概要

存在對經改善的弓的持續需求，該經改善的弓帶有輕重量、改善的彎曲剛度、改善的強度、改善的空氣動力學特性和改善的振動衰減的組合特徵。在這點上，本發明基本上滿足了這些需要。

根據本發明的弓系統，其基本與現有技術的常規原理 和設計不同，並且這麼做提供了一個裝置，該裝置主要出於在提供合適的剛度、更大的強度、改善的空氣動力學性能、改善的振動衰減和改善的外觀的同時，保持輕重量的目的而開發。

本發明涉及一種用於弓系統的複合結構，該弓系統包括臂部和弓把，其中該結構的至少某些部分由多個連續管構成，所述管沿著這些部分的面對表面融合在一起以提供一個或多個內加強壁，該內加強壁有利於提高強度和剛度。而且，管可以分開設置在不同的位置上，從而在管之間形成孔或埠。這些埠的形狀優選爲橢圓形或圓形，例如形成對置的拱形，其可提供額外的剛度、強度、空氣動力學和振動衰減的益處。

本發明的另一益處爲振動衰減。對於對置拱形結構，振動的衰減更爲有效。這是因爲拱形的移動和位移能吸收能量，使振動衰減。當管狀部分偏轉時，埠的形狀可改變，從而允許在埠的每一側，管的部分之間發生相對移動。這些移動吸收了能量，使振動衰減。消音弓的結構據說更爲精確。

埠允許空氣穿過弓，也能提供了空氣動力學的益處。當箭從滿拉釋放時，弓臂部快速加速。改善的弓臂部的操作性可提高箭的速度。

最後，根據本發明的弓的具有非常卓越的外觀。埠非常明顯，並且提供管狀部分的非常輕重量的外觀，這對於弓的銷售很重要。埠可塗上不同顏色，進一步增強其標誌 性的特別外觀。

這裏只是廣泛地對本發明的更重要的特徵進行了概括性的描括，以下對其進行的詳細描述能更好地被理解，從而更好地瞭解本發明對現有技術的貢獻。當然，本發明的附加技術特徵將在以下進行描述，並且這些特徵形成附後的權利要求的主題。

本發明的改善的弓提供了一種新穎且改善的弓系統，其具有耐用且可靠結構，可容易且高效地以材料和勞動的低成本製造該系統。

而且，改善的弓提高了強度和疲勞強度，改善了振動衰減的特性，並且沿著弓的長度在不同的位置提供了特定的剛度區域。

在弓中限定出的孔或“埠”可改善弓臂部的空氣動力學特性，也提供了弓的獨特外觀和提高了美觀性。

圖式簡單說明

第1圖是根據本發明構成的弓的第一實施例的側視圖。

第2圖是根據本發明構成的弓臂的第一實施例的後視圖。

第2A圖是第2圖中弓臂沿線2A-2A的截面圖。

第2B圖是第2圖中弓臂沿線2B-2B的截面圖。

第2C圖是第2圖中弓臂的一部分的立體圖。

第3圖是第2圖中所示弓臂的一部分的縱向截面圖。

第4圖顯示根據本發明構成的弓的另一個替換實施例。

第4A圖是沿第4圖中線4A-4A的截面圖。

第4B圖是沿第4圖中線4B-4B的截面圖。

第5圖是根據本發明構成的弓把的一個實施例的側視圖。

第5A圖是第5圖中弓把沿線5A-5A的截面圖。

第6圖是根據本發明構成弓把的實施例的後視圖。

第6A圖是第6圖中弓把沿線6A-6A的截面圖。

第7圖是本發明的一個替換實施例的後視圖，其中根據本發明將弓形成爲一個單件結構。

第8圖是利用多管設計而構成的弓把的立體圖。

第8A圖是第8圖中弓把沿線8A-8A的截面圖。

第8B圖是第8圖中弓把沿線8B-8B的截面圖。

第8C圖是第8圖中弓把的一部分的立體剖開圖。

第9圖是具有多管結構的弓把的一個替代實施例的立體剖開圖，該多管構造成具有多個共同定位的埠。

第9A圖是沿第9圖中線9A-9A的截面圖。

第10和11圖顯示根據本發明構成的弓把的不同視圖，其中使用三個管沿弓長度的在不同點上融合在一起，從而構成了具有不規則形狀埠的弓把。

第12A-12D圖顯示各種可能的埠形狀。

第13和14圖是透視圖，圖示了將具有多個管結構的框架部件形成爲具有單管結構的部件的過程。

第15圖顯示了根據本發明的弓臂與弓把的連接裝置。

第16圖顯示了根據本發明的弓臂與弓把一個替換的連接裝置。

第17圖是在模塑之前的弓結構的縱向截面圖。

較佳實施例之詳細說明

如下所述，弓系統由兩個或更多管形成，所述管沿面對表面融合在一起以形成內部共用壁。該內部共用壁通過充當支撐來抵抗弓屈曲載荷引起的橫截面壓縮，從而提高了弓的強度。

爲了形成埠，在模塑過程中，管的面對表面在選定的位置保持分隔開，從而形成開口。在開口的任一側，多個管連接在一起形成內壁。這些埠的形成無需鑽任何孔，這樣提供了強度方面的益處，因爲無需爲了形成孔而切斷複合物中的增強纖維。

由於一些原因，所得到的結構具有優越的性能特徵，並且其可對弓臂部和弓把都提供性能上的益處。

對於弓臂部，埠優選爲具有雙對置拱形的形狀。這使得該結構發生偏轉以使埠變形，並且返回更有彈性。這些埠允許比傳統管狀設計所獲得的更大的彎曲撓度。空管之間的內壁增強了強度，以抵抗弓臂部過度彎曲而產生的壓縮失穩載荷。這些埠允許空氣從其經過，使得弓臂的空氣動力學性能更好而提高當箭釋放時弓臂的返回速度。最後，該結構也可通過提供弓臂的穩定性和利用埠的變形衰減振動，從而改善精度。

利用增強了剛度和強度的管之間的內壁來改善弓把的性能。而且，形成在管之間的埠具有多個定向以得到各種 性能的益處。由於埠能變形，可吸收能量並衰減振動，也可改善振動衰減。這提高了弓系統的精度。

第1圖圖示了一個弓，大致以附圖標記10指示。弓10包括臂部部分12和12a，其與弓把14連接。臂部部分12和12a具有頂部部分16和16a，其與弓弦18相連。弓臂12和12a在結構上可分別模塑出埠20和20a。弓把14可在結構上模塑出埠21。

第2圖顯示了本發明的一個優選實施例的弓臂12的前視圖，其中多個埠20延伸穿過弓臂12，這些埠沿直線定位並且軸線平行於弓臂部行進的方向。埠20可沿弓臂12的長度設置。通常臂部12a可與臂部12相同，但也可以具有不同的結構。

沿第2圖的線2A-2A截取的第2A圖-顯示了兩個中空管22，這兩個中空管形成這個實施例中的杆結構。多個中空管22結合在一起形成了內壁24。內壁24的位置優選靠近弓臂的中心軸線。中空管22優選具有大致相同的尺寸，並且在模塑在一起時形成弓臂的扁平"D"字形的截面形狀。

沿第2圖的線2B-2B的第2B圖-顯示了在多個埠20的位置、多個中空管22彼此分開以形成限定出埠20的外周的壁。可取的是埠中引入倒圓(例如，圓形的邊緣26)從而減少應力集中並且有利於模塑過程。

第2C圖是弓臂12的立體圖，示出了一個埠，可以清楚的看到中空管22和內壁24。同時也顯示了埠20由彎曲的壁30形成，該彎曲的壁30可具有部分圓柱形的形狀。彎曲壁 30由中空管22的面對壁構成，其中面對壁隔開以防止其在模塑的過程中融合在一起。

第3圖是沿弓臂的一個縱向截面圖，顯示了在除埠以外的位置，中空管22並排設置並且沿著他們的大部分的長度融合在一起，而形成沿著弓臂部的中心線延伸的共用壁24，該壁優選爲平分弓臂部的內部。在形成埠20的選定的位置上，管22的面對表面30a和30b在模塑過程中分離，從而以雙對置拱形形狀形成埠20，該雙對置拱形作爲幾何支撐以允許發生變形和回復。此外，內壁24提供了結構上的增強來抵抗橫截面的減少和突發的屈曲失效。

第4圖顯示了弓臂的替換實施例，其中弓臂12設計爲使用多管結構，使得埠20和埠20'沿著不同的兩行設置。在這種情況下，三個管也可以使用。

爲了以多行形成埠，需要多個管。第4A圖顯示了一個弓臂12沿第4圖中線4A-4A的截面圖。在這個例子中，使用三個管42、43和44形成了弓臂，所述三個管形成了其間的兩個內壁46和48。

第4B圖，沿第4圖中線4B-4B，顯示了當管43和44彼此分離以形成限定這些埠的壁時埠20被穩固。同樣，爲形成埠20'，管42和43彼此分離以形成限定這些埠的壁。同樣，可取的是埠中引入圓形的邊緣26和26'，從而減少應力集中並且有利於模塑過程。應注意到，無需埠20和20'沿弓臂12的長度並置或對準。他們可彼此偏離，在這種情況下，可在不同的位置分隔管42和43以及分隔管43和44。

第5圖顯示了在其上形成有埠21的弓把14的側視圖。埠21的軸線垂直於箭行進的方向，或者以各種偏離垂直的角度定位。當箭被拉到滿位移時，弓把的剛性受其尺寸、位置、形狀以及埠的數量的控制。當箭釋放時，埠會變形以吸收振動。因爲沒有纖維被切斷，弓把結構可保留其剛性和強度。由於埠的形成，弓把的重量上也可更輕。

第5A圖是第5圖中弓把沿線5A-5A的截面圖。這裏可以看到中空管23彼此分離而形成壁31，該壁限定出埠21的週邊壁。同樣，可取的是埠21中引入圓形的邊緣27，從而減少應力集中並且有利於模塑過程。

第6圖顯示了弓把的一個替換實施例的後視圖，其中埠25的軸線沿箭行進的方向排列對準。此外，埠27可形成作爲箭台，允許箭從弓把的中心經過。這使得當這個區域保持改善剛度和強度時，具有箭放置的固定位置。

第6A圖是第6圖中弓把14沿線6A-6A的截面圖。這裏可以看到中空管23彼此分離而形成壁31，該壁限定出埠21。同樣，可取的是埠21中引入圓形的邊緣，從而減少應力集中並且有利於模塑過程。形成有以這樣的方式定向的埠的弓把從前到後具有更大的剛性，並且從左到右更具柔性。

第7圖是根據本發明的一個替換實施例構成的單件式弓的後視圖。在這個實施例中，使用兩個管連續從弓臂12的頂端16經過弓把14到另一個弓臂12a的頂端16a(未顯示)，從而形成一個單件式弓系統。埠20沿著弓臂12和弓把14設置。特定的埠27設置在弓把14上作為箭台。常規的箭 台也可以使用。

在本實施例中理想的是在弓把中限定出軸線與箭行進的方向垂直的埠，可以由四個管構造弓把部分和由兩個管構造弓臂部分，並且把它們融合在一起，可以以第11和12圖所示的方式用一個重疊的單管來構成單件式結構。

第8圖顯示了一個弓把14的替換實施例，其中使用一個多管結構，其使得埠20和20a以不同角度定向。儘管在理論上任何角度都可以適用，但在這個特定實施例中，埠20具有垂直於箭的行進方向定向的軸線，並且埠20a具有平行於箭的行進方向定向的軸線。這種設計類型的弓把被認爲其具有在兩個方向上的埠的益處。這個特定實施例中顯示了可替換的埠20和20a。可以以任何需要的順序、方向和位置來佈置埠。在這個實施例中，可使用常規箭台29。也可以形成一個埠作爲箭台，如第8圖中附圖標記29所示。

爲了形成具有多個方向的埠，需要多個管。在第8A圖的例子中，使用4個管42、43、44和45形成帶有一個形狀爲"X"的內壁46的管狀部分。

第8B圖的橫截面位於埠20a的區域內，其具有一個與箭行進方向平行的軸線。在這個例子中，中空管42和43保持融合在一起，並且中空管44和45保持融合在一起，然而，在模塑過程中管42和43分別與管45和44分隔開，以形成埠20a。

第8C圖是第8圖的弓把14的剖開部分的立體圖，顯示了埠20具有與箭行進方向垂直定向的軸線，並且埠20a具有與 箭行進方向平行定向的軸線。如以上對有關第8A和8B圖的描述，埠可以通過將兩個管與其他兩個管分隔開而形成。在本實施例中，爲了形成埠20，中空管42和45保持在一起並且管43和44也是如此。爲了形成埠20a，中空管42和43保持在一起，並且中空管44和45也是如此。

使用多個管模塑這些部分，允許更多的設計方案。例如，沿著弓在所選定的軸向位置對中空管進行分離，從而在多個管之間模塑出更大的橢圓形開口，從而使得弓的特性發生期望的改變。

第9圖是四管結構52剖開的立體圖，所有管的埠位於相同的位置。在這個實施例中，中空管47、48、49和50全部在相同的位置分離而形成其之間的4個埠51。

第9A圖是第9圖中管結構52沿線9A-9A的截面圖。這裏可以看到由於所有中空管在相同位置分離，形成具有4個開口51a-51d的埠51。這個特定實施例可以在相對箭行進方向垂直和平行的方向上提供更大的柔性和彈性。

在多管設計中，可存在任何數量的埠以及埠的定向，這取決於使用的中空管的數量並且有多少被分隔開用來形成埠。本發明並不局限於僅用兩個管或者四個管。例如，使用3個管設計，埠的軸線沒有必要一定穿過弓把的中心，而是可以向一側偏離，如第4圖所示。

第10圖顯示了一個爲弓把設計的多管的例子，具有三個中空管200a、200b和200c，和不規則形狀的埠205以及埠的定向。在這個設計方案中，管200a-200c並不局限於設置 在單個平面或著它們的縱向軸線彼此平行。在這個設計方案中，多個管存在在不同的平面中，並且與其他管在其表面的不同點處接觸，從而在管的附接點處在管和短的不規則形狀的內壁之間限定出不規則形狀的埠205。

第10圖也顯示了一個附接部件210，其也可用於將弓臂(未顯示)附接到弓的弓把部分上。在這種情況下，附接部件可由一種複合材料，或其他一些材料而構成，例如金屬或陶瓷，並且可與弓把共同模塑，或者也可以在其後通過比如螺釘或黏合劑的機械設備進行附接。在共同模塑的過程中，預成型件(pre-formed part)與未熟化(uncured)的管一起被放置到模具內，並且在構成管的複合材料熟化時連接。當安裝部件由複合材料構成時，它們可與弓把在同一時間內熟化，使得弓把和安裝部件作爲一個單個結構。

第10和11圖也顯示了插入件212和214，其放置在埠中。在這種情況下，插入件212是一個用於可在弓上使用的各種附件的安裝裝置，並且插入件214爲一個配重，用來提供阻尼和減少弓的振動。插入件可起到任何作用，比如，彈性體插入件可用在不同的埠中以提供振動衰減。

具有以這種方式佈置的管的弓把提供一些益處。所述管可以佈置使得所有管的質心位於所需位置，以當弓彎曲時控制弓把的彎曲。其結果是精確性更高的射擊。管的這種佈置的另一個益處是可通過改變管的直徑、位置和與其他管接觸的位置，從而改變弓把在各個方向上的剛性。這些管也可看上去如樹和灌木的分支，這樣使得弓具有更高 偽裝性的外觀。

第12A-12D圖圖示了埠的可能形狀的一些不同例子。根據所需結構在特定位置的性能，也可以使用更多裝飾性的埠形狀。本發明並不僅限於所示這些埠，其可使用任何形狀的埠。

在所有方向上，數量、尺寸和埠的間距可根據所需性能進行改變。此外，內壁幫助抵抗由弓的臂部的極度彎曲而引起的管狀結構的屈曲，特別是在三管設計中，其形成了兩個內壁。

本發明的優選實施例使用了多個連續的複合管，這些複合管分離以在弓的不同位置上形成雙對置拱形形狀的開孔。

當考慮到弓臂的管狀結構時候，存在其他的挑戰。由於射出箭時弓臂的嚴重彎曲，存在高壓縮屈曲載荷。單管結構不能承受這些壓縮應力，並且在應力下屈服。但是，本發明的內壁增加了足夠的強度來抵抗這些應力。

管狀結構也可能由於他們的幾何形狀導致過高的剛性，並且因此難以將箭拉到最大位置。沿著弓臂的長度增加埠，可以增強關鍵區域的柔性而增強其性能。

有埠的管狀結構也更加穩定。有埠的弓臂作用如同其間帶有支撐的平行弓臂，從而增強抗扭剛度和穩定性。

最後，有埠的弓臂使得空氣從埠中經過，從而使得弓臂以更快的速度返回並且得到更快的箭速。

除了改變弓本身所使用的材料和幾何形狀以外，本發 明允許通過改變弓內埠的尺寸、數量、定向以及間隔，來在製造過程中在剛性和彈性方面對弓進行定製調整。

弓優選由單向增強纖維薄板，例如碳纖維而構成，其嵌入如環氧樹脂的未熟化樹脂中。當加熱的時候，樹脂熟化。這種材料通常稱爲“預浸料坯(prepreg)”。預浸料坯管用來製弓或者它的各個部分，可以通過將預浸料坯的薄板軋製成管而形成。可替換的，預浸料坯管可由增強纖維和熱塑材料製成，使用與美國專利5176868公開的相同技術。

纖維增強的材料可以由例如碳、玻璃纖維、芳族聚醯胺或硼，或任何現有技術所知的材料組成。樹脂可以是例如環氧樹脂、聚酯、乙烯基酯、尼龍、聚醯胺樹脂、ABS和PBT，或其他任何現有技術所知用於該用途的材料。

當使用兩個預浸料坯管模塑同一弓臂時，每個管大約是弓臂橫截面尺寸的一半，而使用三個時，每個管大約是弓橫截面尺寸的三分之一，以此類推。聚合物囊插入到每個預浸料坯管的中心，其用於產生內壓而鞏固熱作用下的層片。在模塑壓實(mold packing)過程包括取出每個預浸料坯管和內囊，並將它們放置到模具腔中。然後將空氣配件附連到囊上。根據要使用多少個管，對每個管重覆該過程。要小心每個管的位置使得在管之間形成的內壁定向正確，並且管之間可插入銷用來在選定位置分隔管，以在加壓過程中形成埠。銷應該緊固到模具上的部分中，並且能夠容易移除。

模具設計爲帶有空腔，從而形成被模塑部件的外部形 狀。模具在加熱的壓板的壓力下受壓閉合，並且同時將對每個管加入氣壓，從而保持每個管的尺寸和位置以及管之間形成的壁。同時，管圍繞銷而形成埠。隨著模具中溫度上升，環氧樹脂的黏性下降，並且管膨脹，彼此加壓直到膨脹結束，並且環氧樹脂發生交聯聚合和熟化。然後打開模具，移除銷和囊，將部件從模具中取出。

如果使用多個管，它們可由一個自身反轉的單長管而形成。附加的管也可爲使用空氣內壓進行鞏固的獨立的管結構，或具有膨脹內發泡芯材來提供這樣的壓力。

弓把的壁的定向可利用其提供的各向異性來設置。如果需要更大的彎曲撓性，壁可沿彎曲的中軸線設置。如果需要更大的剛性，那麼壁可設置形成“工字梁”的形狀，其與中軸線成90度從而極大的提高了抗彎剛度。

在選定的地點模塑成的開口、埠導致形成雙對置拱形結構，這取決於埠的實際形狀。埠優選爲橢圓形，形成兩個對置的拱形，由於埠所提供的三維壁結構，其允許管狀部件偏轉時保持管的截面形狀。例如，帶有埠的雙管結構具有外壁以及埠壁的組合，所述外壁連續並且形成該管結構的大部分，該埠壁與外壁成一定角度地定向，這樣爲管狀結構提供了類似支柱的加強。埠的圓柱形的壁防止管的截面坍塌，顯著提高了該結構的強度。

帶有埠的雙管結構的剛性和彈性可調節得比標準單中空管更大或更小。這是因爲內壁的定向以及埠的尺寸、形狀、角度和位置可以進行選擇。如果需要，埠可爲剛性的， 或具有彈性的，其允許更大的彎曲和回覆，或可使用不同的材料進行設計或著採用不同的纖維角的層疊以提供所需要的結構的性能特性。

該結構可通過配置多於兩個的管進一步改進，當三個管中的每個管的面對側與其他兩個管的面對側融合在一起，形成一個"Y"字形狀的內加強壁。該種類型的三管設計也使得埠存在120度的偏差，從而提供了沿這些方向特製的特定的剛性。如第9圖所示，使用四個管提供了埠彼此之間成90度角的可能性，並且交替的沿管狀部分的長度上設置，從而取得獨特的特性和美學水平。另一種選擇是在同一位置上設置多個埠，從而獲得更像開放桁架的設計。

在另一實施例中，弓可由一個或更多個預成型部分形成，所述部分與具有多個管設計的部分融合。例如，弓把部分可預塑或預成型。然後弓把可與臂一起模塑，或者可選的，具有在模塑之後使用常規的安裝方法安裝的臂部部分。

另一個選擇是將單管與多管複合設計相結合。在這個例子中，單複合管可爲弓的一部分，並且與多管一起模塑從而產生更輕的重量，可選的到100%的多管結構。單管也可由複合材料製成，或由可選的材料製成，例如金屬、木材或塑膠。

在這個實施例中，複合單管可爲弓把的一個部分並且與形成弓臂的多個預浸料坯管融合或共同模塑。這使得結構的重量更輕，該結構還仍然符合產品性能和美學上的要 求。

參看第13-14圖，爲了形成這樣的結構，一對預浸料坯管60a、60b的前端部62中的每個具有一個可膨脹的囊64，該前端部插入到複合單管66的一個端部65中。然後，將該結構放入模具中，在預浸料坯管60a、60b和複合單管66的接合處70的每一側上對其進行成型，從而使得單元整體的外表面連續。可在預浸料坯管60a、60b之間形成埠20的地方放置銷或者模塑件(未顯示)。然後閉合並加熱模具，囊64進行膨脹，從而使得預浸料坯管呈現模具的形狀，模塑件使得對置壁71a、71b分開，從而形成埠20。如圖所示，管60a、60b在接縫72處形成一個共用壁。在預浸料坯管熟化後，框架部件74從模具上移除，並且模塑件或者銷也移除，留下埠20。在本實施例中，框架部件74的複合部分60a、60b與單管部分66之間的接縫70應該齊平。

管部分66也可由金屬製成，使得產品比使用100%的複合材料更加便宜。

然而另一種選擇是使用100%的金屬材料構成一個雙對置拱形結構。製造該結構的優選方法是初始使用"D"字形狀截面的金屬管。該管可沿其一部分長度彎曲形成一個半拱形。對另一金屬管可進行相同的操作。然後，固定D形截面的平面側而將這兩個半管連接起來，使得兩個半拱形彼此對置。多個管可焊接或者結合在一起而得到具有內加強壁和雙對置拱形成形埠的結構。

另一種可替換的製造來自金屬的複合管結構的方法， 是首先使用一個如鋁、鈦、鋼或鎂的金屬管，並且使管的局部區域變形以在相對側的管表面上形成小凹坑或者陷坑。這些凹坑的中心可移除從而留下一個穿過管的圓形孔開孔。然後，管狀截面可穿過這些圓形孔開孔定位，並通過焊接工藝固定到主要管的凹坑區域的邊緣上，從而形成3D結構。所得到的結構是主要管爲一個單中空管，其他的單中空管通過橫向方式內部連接到該主要管上。

在考慮一個雙對置拱形結構的時候，存在著無限多種選擇的組合。可改變孔埠的形狀、尺寸、位置、定向和數量。孔埠可以用於加強剛性、彈性、強度、控制、空氣動力學和美學性能。例如，在低應力區域，孔埠的尺寸可以非常大以使得其效應和外觀最大化。如果需要更多偏轉或彈性，孔埠的形狀可非常長且窄，以得到更大的彈性。孔埠也可使用設計形狀，從而給予產品更強的吸引力。

如果需要更大的振動衰減，埠可以特定的角度定向和成形，並且使用例如芳族聚醯胺或液晶聚合物的纖維構成。當埠由於彎曲偏轉發生變形的時候，它的回復形狀可由各種粘彈性材料控制，從而增強振動衰減。另一個增強振動衰減的途徑是向埠內插入彈性體材料。

本發明的另一個益處是易於將弓臂部安裝到弓把。第15圖圖示了一個弓把14，其具有位於凹陷表面82上的埠80。弓臂12具有對應的埠80'，當弓臂端84放置到凹陷區域82上時，該對應的埠80'與埠80對準。一個緊固裝置通過埠80和80'連接弓臂12和弓把14。

多個管設計也可便於弓臂與弓把的安裝，附件的安裝以及複合弓滾輪和滑輪系統的安裝。第16圖顯示了一個可替換的設計，其中弓把14具有形成在結構端部內的狹槽88。上、下支腳形成了狹槽88，該狹槽具有一對對準的埠，其中一個埠80顯示在第16圖中。弓臂12具有一個減少厚度的端部86，以裝配到弓把14的狹槽88。一旦插入時，一個例如銷的緊固裝置通過埠80和80'將弓臂12連接到弓把14。也可使用黏合劑、或銷與黏合劑結合的方式將弓臂安裝到弓把上。用作安裝用途的埠可以與作爲結構和性能增強的埠相同的前敘方式構成。

第17圖圖示了一個用來製造弓臂和弓把的大致過程。一對預浸料坯管100、102並行從平頭端29向頂端16延伸。在頂端處，管100、102的內部共用壁104被切掉，預浸料坯管100、102的外壁相互折疊，從而閉合前端並且形成了外壁108與共用壁104的前端部105之間的空間106。

膨脹囊110通過預浸料坯管100的內部延伸，經過前頂端16處的空間106，並且經過另一個預浸料坯管102返回，因此囊110的對置端部112、112a延伸出管的平頭端29。模塑銷114插入到管110、112的面對壁104之間以形成埠。然後將該結構放置到被加熱的模具中，同時囊110膨脹而形成弓臂。當模塑結束後，可通過任何適合方式固定一個蓋帽，從而閉合弓的平頭端29。

可替換的，可對帶有閉合的平頭端29和開放的頂端16(即與第17圖相反)的弓進行模塑，在這種情況下，弓頂端 在模塑後固定。或者，使用一對膨脹囊對具有兩個開放端部的弓臂進行模塑。不管在哪種情況下，如果需要的話，對弓臂的頂端和/或平頭端都可在模塑後，分別通過固定頂端和/或平頭端而閉合頂端和/或平頭端。在這樣的情況下，管的端部無需彼此折疊。

關於以上的描述，應該意識到，本發明部分的最佳尺寸關係，包括尺寸、材料、形狀、形式、功能和操縱方式、安裝和使用的各種變化，這些都在本發明的保護範圍內，並且附圖的圖示和說明書中的描述的所有等效關係都涵蓋在本發明中。同時，容易理解這裏所使用的措辭和術語是爲了描述的目的，而不能看作爲限制。

因此，前述應該看成是僅僅是對本發明原理的解釋。並不能將本發明限定爲所描述的精確結構和運行方式。並且相應的，可在不脫離本發明的主旨的情況下，採取所有合適的修改和等效替換。

10‧‧‧弓

12‧‧‧連接弓臂

14‧‧‧弓把

12a‧‧‧弓臂

16‧‧‧頂端

16a‧‧‧頂端

18‧‧‧弓弦

20、20a‧‧‧埠

27‧‧‧埠

29‧‧‧常規箭台

29‧‧‧平頭端

31‧‧‧壁

42和43‧‧‧中空管

44和45‧‧‧中空管

46‧‧‧內壁

47、48、49和50‧‧‧中空管

51‧‧‧埠

51a-51d‧‧‧開口

52‧‧‧中管結構

60a、60b‧‧‧複合部分

62‧‧‧前端部

64‧‧‧囊

65‧‧‧端部

66‧‧‧單管部分

70‧‧‧接縫

71a、71b‧‧‧對置壁

74‧‧‧框架部件

80‧‧‧埠

80、80'‧‧‧埠

82‧‧‧凹陷表面

84‧‧‧弓臂端

86‧‧‧端部

88‧‧‧狹槽

100、102‧‧‧預浸料坯管

104‧‧‧內部共用壁

105‧‧‧前端部

106‧‧‧空間

108‧‧‧外壁

110‧‧‧膨脹囊

110、112‧‧‧管

114‧‧‧模塑銷

200a-200c‧‧‧中空管

205‧‧‧埠

210‧‧‧附接部件

212和214‧‧‧插入件

第1圖是根據本發明構成的弓的第一實施例的側視圖。

第2圖是根據本發明構成的弓臂的第一實施例的後視圖。

第2A圖是第2圖中弓臂沿線2A-2A的截面圖。

第2B圖是第2圖中弓臂沿線2B-2B的截面圖。

第2C圖是第2圖中弓臂的一部分的立體圖。

第3圖是第2圖中所示弓臂的一部分的縱向截面圖。

第4圖顯示根據本發明構成的弓的另一個替換實施例。

第4A圖是沿第4圖中線4A-4A的截面圖。

第4B圖是沿第4圖中線4B-4B的截面圖。

第5圖是根據本發明構成的弓把的一個實施例的側視圖。

第5A圖是第5圖中弓把沿線5A-5A的截面圖。

第6圖是根據本發明構成弓把的實施例的後視圖。

第6A圖是第6圖中弓把沿線6A-6A的截面圖。

第7圖是本發明的一個替換實施例的後視圖，其中根據本發明將弓形成爲一個單件結構。

第8圖是利用多管設計而構成的弓把的立體圖。

第8A圖是第8圖中弓把沿線8A-8A的截面圖。

第8B圖是第8圖中弓把沿線8B-8B的截面圖。

第8C圖是第8圖中弓把的一部分的立體剖開圖。

第9圖是具有多管結構的弓把的一個替代實施例的立體剖開圖，該多管構造成具有多個共同定位的埠。

第9A圖是沿第9圖中線9A-9A的截面圖。

第10和11圖顯示根據本發明構成的弓把的不同視圖，其中使用三個管沿弓長度的在不同點上融合在一起，從而構成了具有不規則形狀埠的弓把。

第12A-12D圖顯示各種可能的埠形狀。

第13和14圖是透視圖，圖示了將具有多個管結構的框架部件形成爲具有單管結構的部件的過程。

第15圖顯示了根據本發明的弓臂與弓把的連接裝置。

第16圖顯示了根據本發明的弓臂與弓把一個替換的連 接裝置。

第17圖是在模塑之前的弓結構的縱向截面圖。

10‧‧‧弓

12‧‧‧連接弓臂

14‧‧‧弓把

12a‧‧‧弓臂

16‧‧‧頂端

16a‧‧‧頂端

18‧‧‧弓弦

20、20a‧‧‧埠

27‧‧‧埠

29‧‧‧常規箭台

Claims (21)

1. 一種具有一框架之射箭弓，其包含一具有相對端之弓把部分，及分別自所述相對端延伸之第一及第二弓臂部，其中所述框架具有一縱軸；其中所述部分的至少一個包含至少兩個中空管，所述兩個中空管的每一個具有一長度，所述管沿著其之長度具有面對表面及非面對表面；其中部分的所述管具有大致平坦的面對表面，其沿著融合部分而融合在一起以形成該個所述部分的整體內壁，且其中所述融合部分的非面對表面形成所述融合部分的外表面；其中，在所述融合部分中，一個管的外表面於所述部分的相對側上聯接另一個管的外表面，以界定所述弓的一中空內部，使得所述內壁自所述部分之一側上的所述中空管的聯接外表面，通過所述部分之所述中空內部，而延伸至所述部分之一相對側上的所述中空管的聯接外表面；其中所述管係於融合部分之間的一個或多個位置處彼此分開，使得於所述分開的位置處之所述管的面對表面界定一個或多個埠於一至少大致垂直於所述管之長度的方向上延伸通過所述框架，所述埠係由所述管的分開及面對表面所界定，其中所述埠係形成為不形成孔通過任一管；及其中所述管包含一包括多數的纖維層之複合材 料，所述複合材料沿著所述融合部分及所述管係分開以形成一個或多個埠的所述一個或多個位置處連續地延伸。
2. 一種如申請專利範圍第1項所述的弓，其中所述弓把部分，以及所述弓臂部的每一個，皆含有一個或多個埠。
3. 如申請專利範圍第1項所述的射箭弓，其中所述弓臂部以偶數個管構成，其中每一個弓臂部含有所述一個或多個埠的至少一個，並且其中所述一個或多個埠沿所述弓的縱向軸線對準。
4. 如申請專利範圍第1項所述的射箭弓，其中所述弓臂部以奇數個管構成，其中每一個弓臂部含有所述一個或多個埠的至少一個，並且其中所述一個或多個埠與所述弓的縱向軸線偏離。
5. 如申請專利範圍第1項所述的射箭弓，其中所述一個或多個埠包含至少兩個埠形成在所述弓把部分中，其中所述兩個埠的至少一個具有一在第一方向上定向的軸線，並且所述兩個埠的另一個具有一在與所述第一方向正交的第二方向上定向。
6. 如申請專利範圍第5項所述的射箭弓，其中軸線在所述第一方向上定向的至少一個埠和軸線在所述第二方向上定向的至少一個埠在所述弓把部分上並置，形成具有四個開口的埠。
7. 如申請專利範圍第1項所述的射箭弓，其中所述弓臂部和所述弓把部分由複合材料製成。
8. 如申請專利範圍第7項所述的射箭弓，其中所述複合材料是纖維加強樹脂。
9. 如申請專利範圍第8項所述的射箭弓，其中所述纖維在包含碳、玻璃纖維、芳族聚醯胺和硼的一組中進行選取，並且所述樹脂在包含環氧樹脂、聚酯、乙烯基酯、尼龍、聚醯胺樹脂、ABS和PBT的一組進行選取。
10. 如申請專利範圍第1項所述的射箭弓，進一步包括插入部件，該插入部件由彈性體材料製成，所述插入部件被放置在一個或多個所述埠中。
11. 如申請專利範圍第1項所述的射箭弓，其中所述弓臂部或所述弓把部分包括一由一個單管構成的部分，該部分與一由兩個或更多管構成的部分融合在一起，所述一個或多個埠限定在弓臂部或所述弓把部分上由兩個或多個管構成的所述部分上。
12. 如申請專利範圍第1項所述的射箭弓，其中所述弓臂部和所述弓把部分由相同的兩個或更多管所形成，形成一單個結構。
13. 如申請專利範圍第1項所述的射箭弓，其中所述弓的至少一個部分包括金屬單管，該金屬單管結合到一多管部件上。
14. 如申請專利範圍第1項所述的射箭弓，其中所述弓把部分包括三個或更多中空管，並且所述弓把部分在其內含有一個或更多個不規定形狀的埠。
15. 如申請專利範圍第14項所述的射箭弓，其中所述三個管 的每個的縱向軸線是不規則成形的，並且所述三個管的至少部分的軸係關於彼此以非平行關係定向。
16. 如申請專利範圍第15項所述的射箭弓，進一步包括安裝部件，該安裝部件設置在所述弓把部分的任何一個端部上，以便於將所述弓臂部安裝到所述弓把部分上。
17. 如申請專利範圍第16項所述的射箭弓，其中所述安裝部件是預成型的。
18. 如申請專利範圍第17項所述的射箭弓，其中所述安裝部件的材料從包含複合材料、金屬或陶瓷的一組中選取。
19. 如申請專利範圍第18項所述的射箭弓，其中所述安裝部件與所述弓把部分被共同模塑。
20. 如申請專利範圍第18項所述的射箭弓，其中所述安裝部件被機械結合到所述弓把部件上。
21. 如申請專利範圍第19項所述的射箭弓，進一步包括一個或多個插入件，所述插入件設置在所述一個或多個埠中，所述一個或多個插入件可從包含輔助安裝部件、配重和振動衰減部件的一組中選取。