机动张紧系统的制作方法_5

文档序号:8268011阅读:来源:国知局
闭合系统申请中描述的物品中,所述物品包括头盔、帽子、手套、背包和/或水袋包、肩带(belt)、用于靴子的捆缚物、护腕和凉鞋。
[0164]在还其他实施方案中,包括机动张紧装置的张紧系统可与任何其他种类的服装和/或运动装备一起使用,所述任何其他种类的服装和/或运动装备包括但不限于手套、衬衫、裤子、袜子、围巾、夹克衫以及其他物品。物品的其他实施例包括但不限于:护胫、膝垫、肘垫、肩垫以及任何其他类型的保护装备。此外,在某些实施方案中,柔性制造系统可与手提箱、行李袋、钱包、背包、皮箱、各种种类的运动装和/或运动装备一起使用。
[0165]可选控制
[0166]在不同实施方案中,机动鞋带装置的控制可使用各种方法和装置来完成。现在参照图38,某些实施方案可利用各种种类的遥控装置,包括基于RF的控制手环390。控制手环390可结合一个或更多个按钮,以便发送命令至机动张紧装置。在某些情况下,控制手环390可包括用于启动递增拉紧和递增放松命令的按钮。在还其他情况下,可包括另外的按钮,以便启动任何其他的命令,包括打开命令(或完全放松命令)、存储张力命令和回到存储的张力命令。还其他的情况可结合任何其他按钮,以便发布任何其他种类的命令。
[0167]在某些其他实施方案中,用于拉紧、放松和/或进行其它功能的按钮可直接位于物品上。作为实施例,某些实施方案可结合位于机动张紧装置的壳体上或邻近机动张紧装置的壳体的一个或更多个按钮。在还其他实施方案中,机动拉紧装置可使用语音命令来控制。这些命令通过可遥控装置传递,或者至合并到物品中的能够接收语音命令的并且与机动张紧装置通信的装置。
[0168]传感器
[0169]实施方案可结合多种传感器,以用于对机动张紧系统的控制单元提供张力特定信息。如以上描述的,在某些实施方案中,使用H-桥机构来测量电流。测量的电流作为控制单元302的输入来提供(见图31)。在某些情况下,预定的电流可已知为相当于某一鞋带张力。通过检查与预定的电流对比的测量的电流,机动张紧系统可调节鞋带的张力,直到测量到预定的电流为止,其指示已经实现期望的鞋带张力。
[0170]以电流作为反馈,可使用多种数字控制策略。例如,仅可使用比例控制。可选地,可使用PI控制或完全PID。在某些情况的情况下,可使用简单平均法或其他过滤技术(包括模糊逻辑和带通)来减少噪音。
[0171]还其他实施方案可包括另外的张力传感元件。在一个实施方案中,三点弯曲指示器可使用在鞋带中以更加精确地监测张紧系统(包括鞋带)的状态。在其他实施方案中,可使用测量偏转度的各种装置,比如电容性装置或感应装置。在某些其他实施方案中,可使用应变计来测量张紧系统的一个或更多个部件中的张力诱发的应变。
[0172]某些实施方案可使用存储器(例如与控制单元相关联的板载存储器)来存储随着时间感测的数据。此数据可被存储以用于稍后上传和分析。例如,鞋类物品的一个实施方案可随着时间感测和存储张力信息,其可稍后评估以察看拉紧的趋势。
[0173]控制方法
[0174]可使用响应于各种输入的自动操作机动张紧装置的各种方法。例如,在最初拉紧鞋之后,鞋带张力在使用的最早几分钟内快速下降是常见的。张紧系统的某些实施方案可包括用于由使用者使鞋带张力重新调节至初始张力设置的设备。在某些实施方案中,控制单元可配置为监测那最早片刻的张力,来然后重新调节张力以匹配原始张力。
[0175]图39是用于自动重新调节鞋带张力以随着时间维持使用者期望的张力的示例性方法的示意图。在某些实施方案中,以下步骤的某些可通过与机动张紧装置160相关联的控制单元302(见图31)来完成。在其他实施方案中,以下步骤的某些可通过张紧系统的其他部件来完成。将理解的是,在其他实施方案中,以下步骤的一个或更多个可为任选的。
[0176]在步骤502中,控制单元302可确定使用者是否已经完成拉紧物品。在某些情况下,如果在预定的时间段之后没有接收到控制命令(例如,递增拉紧命令),则控制单元302可确定使用者已经完成拉紧鞋带。如果控制单元302确定使用者已经完成拉紧物品,则控制单元302继续步骤504。否则,控制单元302可等待,直到已经确定使用者已经完成拉紧物品为止。
[0177]在步骤504中,控制单元302可在预定的间隔内监测张紧系统的张力(例如,鞋带的张力)以确定初始张力。以上先前已经讨论包括电流传感器和其他传感器的用于监测张力的方法。在某些情况下,控制单元302可将预定的间隔内平均测量的张力设置为初始张力。
[0178]然后,在步骤506中,控制单元302可确定张紧系统的张力是否减少。如果没有,控制单元302可等待并且然后重新评价张力是否减少。一旦已经确定张力已经减少,则控制单元302可继续进行步骤508。在步骤508中,控制单元302可自动增加张紧系统的张力,直到已经实现初始张力为止。在某些实施方案中,在步骤508之后,控制单元可等待并且在步骤506再次自动评价张力。在某些实施方案中,控制单元302可另外配置为自动检测过张力以及作为回答自动减少张紧系统的张力,直到实现初始张力。在某些情况下,控制单元302可配置为进行张力的循环变化,比如以增进血液循环。
[0179]在某些实施方案中,代替如图39中图示的且以上描述的仅等待预定的时间段,步骤506的重新评价可通过张力传感器信息来触发。在一个实施例中,基于传感器的触发可替换等待,其中传感器信息引起张力的重新评价发生。在另一实施例中,等待可如图39中图示的来进行,但其中张力传感器信息可能引起等待终止并且触发张力的重新评价。
[0180]某些实施方案可配置为以两种或更多种不同模式操作。例如,某些实施方案可以“标准模式”和“比赛模式”(或类似地,“运动模式”或“活动模式”)操作。在标准模式下,电马达将在张紧之后关闭电源,以便节省电池寿命。对比之下,当使用者选择比赛模式时,系统的张力可被连续监测并且调节以用于最大性能(尽管以电池寿命为代价)。通过使使用者能够在这两种模式之间改变,取决于情况的需要,使用者可选择以使电池寿命优化或使性能优化。在某些实施方案中,对于“标准模式”或“比赛模式”的任一种,可存储以及回到多个目标张力,比如配置用于运动的目标张力以及用于休闲的实质上不同的张力。在某些实施方案中,控制单元302可配置为频繁但不连续地监测和调节张力,以便进一步延长电池寿命,同时实现连续监测的“比赛模式”的某些优点。
[0181]图40是用于以两种不同模式操作张紧系统的示例性方法的示意图。在某些实施方案中,以下步骤的某些可通过与机动张紧装置160相关联的控制单元302 (见图31)来完成。在其他实施方案中,以下步骤的某些可通过张紧系统的其他部件来完成。将理解的是,在其他实施方案中,以下步骤中的一个或更多个可为任选的。
[0182]在步骤510中,控制单元302可接收使用者选择的模式。这可通过接收来自遥控装置的信号来确定,其可促使使用者以“标准模式”或“比赛模式”选择。然后,在步骤512中,控制单元302可确定使用者是否已经完成拉紧物品。如果没有,控制单元302等待,直到使用者已经完成拉紧物品。当使用者已经完成拉紧物品时,控制单元302继续进行步骤514。在步骤514,控制单元302根据步骤510期间接收的信息确定选择哪种模式。如果使用者已经选择标准模式,则控制单元继续进行步骤516,其中马达被关闭电源并且系统等待来自使用者(或其他系统/传感器)的进一步的指令以节省电池电源。然而,如果使用者在步骤514已经选择比赛模式,则控制单元302继续进行步骤518。在步骤518期间,控制单元302可积极地监测物品的张力并且可自动调节张力以实现最大性能。
[0183]尽管以上描述的以及图39和图40中示出的示例性的方法针对鞋类,但将理解的是,可使用类似的方法以用于包括张紧系统的其他种类的物品的自动操作。特别地,可以先前讨论的任何服装使用这些方法。
[0184]机动拉紧装置的可选实施方案
[0185]图41显示机动张紧装置900的可选实施方案的示意图。为了描述某些内部部件的目的,图43图示机动张紧装置900的某些部件的剖面图。机动张紧装置900可包括如先前实施方案的某些类似的设备,例如马达902和由马达902驱动的齿轮减速系统904。如此处示出的齿轮减速系统904包括5级正齿轮。可采用的其他齿轮减速器包括:摆线的、谐波的和行星的。在某些实施方案中,马达902和齿轮减速系统904组合可设置大小以最大化电流要求、大小、扭矩和速度之间的权衡。在示出的实施方案中,就30的输出RPM和1.2安培的峰值电流而言,齿轮减速为约600:1。
[0186]齿轮减速系统904的输出可进入可递增释放的负载保持机构906,其在图42中示出。此负载保持机构906包括棘轮型机构,其帮助保持应用于线管908的任何负载,而不潜在反向驱动马达902和/或齿轮减速系统904。目的是在不依赖马达/齿轮箱的情况下保持负载以不反向驱动。负载保持机构906可保持线管908上的负载,即使当马达902被切断电源的时候。当期望释放小量的鞋带张力时,马达902解开并且清扫器元件把棘爪元件910从内齿912扫走,允许输出以解开一个齿。这可按需要重复以精确地解开线管以及相应地放松鞋带张力。这对于允许使用者达到精确合身是重要的。可使用的示例性的负载保持机构在2009年11月20日提交的且题为“Reel Based Lacing System”的Soderberg等人的美国专利申请公布第2010/0139057号(现在的美国专利申请第12/623,362号)中公开,其全部特此通过引用并入。
[0187]参照图41和图43,负载保持机构906的输出在此实施方案中是阳性方形驱动件914。此驱动元件可为任何数目的侧面或为外部花键。阳性方形驱动件与具有足够间隙且由用于沿着轴912 (见图43)低摩擦滑动的材料制成的阴性元件916配合。阴性元件916由阳性方形驱动件914驱动。阴性元件916的相对端包括面驱动元件920。在示出的实施方案中,这是大量的三角齿,其可接合或脱离线管908的一个凸缘上的相配齿。这些齿可为从只有一个到多于八个。为了促进接合,齿可从5度反向拉至60度。在某些实施方案中,齿可成约45度的角度。
[0188]阴性元件916的中心具有可接合轴912的螺纹部分的螺纹(未示出)。当以一个方向驱动马达902时,元件916由于内螺纹轴向移动并且接合自身和线管908上相应的齿之间的端面齿。通常固定的轴912具有摩擦元件922,以防止在轴向行进和接合期间旋转。当接合完成且端面齿完全接合时,轴912的外螺纹将经历扭矩。在某一扭矩水平期间,马达902和齿轮减速系统904将克服扭转摩擦元件922并且轴912将转动。在示出的实施方案中,摩擦元件922是包含在壳体中的轴912上的O-环。O-环压力可通过可对O-环施加压力的螺钉来调节。在其他实施方案中,此扭矩摩擦可通过许多手段来完成。例如,在另一实施方案中,扭矩摩擦可根据库伦摩擦装置比如例如使用钢或黄铜抵靠尼龙或其他制动片材料且通过轴向弹簧张力装置可调节的可调式端面离合器来完成。在其他实施方案中,扭矩摩擦还可通过颗粒离合器用电完成或通过旋转阻尼器水压地完成。在某些实施方案中,达到脱离的转动数可按需要关于从完全鞋带张力达到无张力的转动数协调。那样,递增释放可在鞋带被张紧的范围中的任何地方完成。
[0189]在示出的实施方案中,快速的松弛卷绕可通过存储在惯性滑行的线管930上且重卷绕到线管908的一端930上的恒力弹簧(未示出)来实现。
[0190]在某些实施方案中,鞋带可退出并且倾向穿过壳体中福射式的孔眼,以防止鞋带磨损并且增加鞋带疲劳寿命。在某些实施方案中,这些出口可位于远离线管的线管直径的至少1/2处,以帮助鞋带或多或少水平地卷绕到线管上以最大化性能。
[0191]在某些实施方案中,还设置使用者启动的手动释放元件,假如使用者每一次发现自己在没有剩余电池寿命的拉紧的鞋中。可使用很多方式来从负载保持机构以及马达/齿轮箱机构手动脱离线管。例如,锥形刀片(未示出)可插入线管908上的齿和元件916之间,以通过允许线管908在分离方向上的轴向移动的弹簧元件分离它们。
[0192]此外,用于机动张紧装置的不同实施方案的棘轮机构的其他示例性配置可通过研究图53和图54中图示的装置5300和5400来理解。
[0193]交替的张力与释放机构
[0194]图44和图45图示可与机动拉紧系统一起使用的交替的张紧和释放机构的示意图。图47中还示出此机构的另一视图。为了参考的目的,与拉紧装置的其他部件隔离地示出此机构。此机构可用于完成拉紧、负载保持、递增释放和完全释放。
[0195]在此设计中,使用凸轮和掣子(latch)的系统。参照图44和图45,负载保持机构938包括齿轮减速系统(未示出)的末级输出齿轮940,其连接至圆柱形板942,所述圆柱形板942具有靠近其中心的单个驱动棘爪944。在拉紧方向上,马达被连续驱动,并且棘爪944通过附接至线管的输出环946中的棘爪掣(detent)驱动。此输出环946具有板942驱动的内部棘爪掣948和接合外部负载保持棘爪954的外部阴性齿950。当马达停止时,外部负载保持棘爪954抵抗线管扭矩。可看到,板942不仅具有内部驱动棘爪944,而且还具有在其周边上的定期脱离外部负载保持棘爪954的凸轮元件945。当停止并且保持负载时,接合外部棘爪954。然后圆柱形板942开始后退,以用于递增释放。首先输出不释放。然后板942上的凸轮元件945之一使外侧负载保持棘爪954释放。当这发生时,输出环946绊住棘爪954,并且然后负载保持棘爪954接合并且机构停止在递增负载保持位置中。以这种方式,完成递增释放。为了操作此,采用限位开关来监测板942并且停止在每个递增释放位置中。在示出的实施方案中,有六个停止位置或每60度的旋转。此数目可基于空间要求和期望的递增鞋带释放转变而改变。例如,可只有I站每绕转和多达12站每绕转。
[0196]对于完全释放,机构938必须由于内部棘爪和外部棘爪两者同时释放而停止。完成此需要的释放棘爪960有不只一个。在图中,棘爪960具有三种位置。完全缩回的、促动器伸展的以及释放凸轮伸展的。在张紧之后,棘爪960完全缩回,当递增释放启动时,内部棘爪944将很可能经过此外部棘爪960并且使其设置为完全释放位置。所以当命令完全释放时,内部棘爪944将移动到其中内部棘爪和外部棘爪两者都升高的位置中,并且使用者可自由抽出鞋带以及脱下物品,同时仅遭遇由松弛部分卷取机构提供的最小抵抗力。
[0197]手动释放系统
[0198]图46图示根据以上描述的系统的可选的手动释放系统的实施方案。参照图46,物品1000可与先前实施方案相似并且可包括具有鞋带1004和机动张紧装置1006的张紧系统1002。在此实施方案中,鞋带1004的一部分装备有手动释放机构1010。在此处示出的实施方案中,手动释放机构1010包括可手动地断开以缓解鞋带张力的相应紧固件1012。在某些情况下,紧固件1012包括拧在一起的扣。然而,其他实施方案可利用任何其他紧固设备,包括卡扣连接头、挂钩和接收器型连接头、或本领域已知的任何其他种类的紧固件。
[0199]医疗支架
[0200]包括机动拉紧装置的张紧系统的实施方案可结合到医疗支架或其他医疗保护穿着中。不同类型的支架的实施例包括但不限于:手腕支架、臂支架、腿支架、膝支架、踝支架以及任何其他种类的支架和保护穿着。在一个实施方案中,机动拉紧装置可结合到2011年 6 月 30 日提交的且题为“Braces Using Lacing Systems” ( “Braces 申请”)的 Nickel等人的美国专利申请公布第2012/0004587号(现在的美国专利申请第13/174,533号)中公开的医疗支架的鞋带系统中,其全部特此通过引用并入。例如,包括此处描述的各个实施方案的机动拉紧装置可结合到手腕支架或踝支架中,其与Braces申请中的各种手动拉紧系统一起描述。机动拉紧装置还可结合到2007年9月12日提交的且题为“ClosureSystem for Braces, Protective Wear and Similar Articles,,( “Protective Wear 申请”)的Hammerslag等人的美国专利申请公布第2008
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