Устройство противоскользящей подошвы обуви с дистанционным управлением перемещением шипов
Владельцы патента RU 2416346:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности" (RU)
Изобретение относится к области обувной промышленности, а именно к устройствам противоскольжения обуви. Устройство позволяет дистанционно приводить в рабочее и возврат в исходное положение шипов противоскольжения обуви. Устройство содержит отделенный от обуви дистанционный управляющий блок, передающий радиосигнал подъема-опускания шипов на управляющий блок, помещенный в каблучной части обуви, содержащий систему преобразования принятого сигнала в управляющий сигнал для шагового двигателя, источник питания как самого управляющего устройства, так и шагового двигателя, последний, получая управляющий сигнал и электропитание, предназначен для привода через передаточный механизм шипов, установленных в полостях каблука, помещенных в индивидуальных функциональных блоках. На валу шагового двигателя закреплен шкив, спрофилированный под зубчатый ремень, с шкивом соединены сдвоенный зубчатый ремень и зубчатый ремень, которые приводят в движение набор пар (шкив-гайка)-шип, расположенных в каблучной и носочно-пучковых частях подошвы обуви, наружные поверхности (шкивов-гаек), спрофилированные под зубчатые ремни, (шкив-гайка) в паре с шипом при повороте от зубчатого ремня поднимает и опускает шип посредством резьбы, соединяющей (шкив-гайку) с шипом, при этом (шкив-гайка) верхней плоскостью упирается в приклеенную к нижней поверхности стельки пластину с осью, на которой (шкив-гайка) свободно посажена, а нижней плоскостью (шкив-гайка) упирается в бортик материала, что обеспечивает гайке только поворотное движение, а шип в нижней части имеет овальный профиль, который входит в овальное отверстие пластины, приклеенной к подошве, тем самым его возможные движения только подъем и опускание. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к области обувной промышленности, а именно к устройствам противоскольжения обуви.
Уровень техники
Наиболее близким по технической сущности является выбранная за прототип конструкция обуви с шипами, перемещающимися из исходного в рабочее положение с помощью механических передач и исполнительных механизмов, приводимых в движение двигателем. Шипы располагаются в индивидуальных функциональных блоках, в которых осуществляют перемещение. Дистанционное управляющее устройство при нажатии носчиком кнопки передает радиосигнал на управляющее устройство, помещенное в обуви, которое приводит в движение двигатель, а тот через механические передачи и исполнительные механизмы перемещает шипы.
(Патент США №5557865 А, кл. A43В 13/26, опубл. 24.09.1996. «Устройство для управления шипами антискользящей обуви»).
Причины, препятствующие получению требуемого результата.
Прототип имеет недостаток, заключающийся в том, что используемые в прототипе механические передачи и исполнительный механизм привода шипов весьма сложны в изготовлении и регулировании, а также недостаточно надежны в эксплуатации из-за высокого износа рабочих поверхностей. В прототипе не предусмотрен вывод шипов на разную высоту в зависимости от состояния опорной поверхности, так, при ходьбе по утоптанному снегу, высота выхода шипов должна быть больше, чем при ходьбе по льду.
Технический результат
Использование предлагаемого изобретения позволяет увеличить надежность сцепления шипов с опорной поверхностью за счет увеличения количества точек площади сцепления. Дистанционный управляющий блок дает возможность автоматически выводить шипы над поверхностью подошвы с помощью управляющего блока, шагового двигателя, зубчатых ремней, поворачивающих шкивы-гайки (термин шкив-гайка означает, что этот элемент сделан как одно целое, но в верхней части выполнен как шкив для зубчатого ремня, а в нижней части как гайка, имеющая внутреннюю резьбу), перемещающие вверх-вниз шипы с нанесенной резьбой и овальной гладкой нижней частью.
Предлагаемое устройство противоскольжения обеспечивает выход шипов над ходовой поверхностью подошвы на различную высоту, что необходимо делать при дифференцированном состоянием опорной поверхности. Устройство состоит из типовых надежных механизмов, выполнено компактно и может быть вмонтировано в подошву зимней обуви.
Осуществление изобретения
Устройство противоскользящей обуви с дистанционным управлением перемещения шипов имеет установленные в полостях подошвенной части обуви шипы, помещенные в индивидуальных функциональных блоках, приводимые в движение через шкивы-гайки сдвоенным зубчатым ремнем в области носочно-пучковой части подошвы и обычным зубчатым ремнем в области каблука, которые получают движение от вала шагового двигателя.
Для приведения в действие механизма подъема/опускания шипов применяется автономный дистанционный управляющий блок в виде брелка, передающий радиосигнал подъема/опускания шипов на управляющий блок, помещенный в каблучную часть обуви, содержащий антенну, преобразователь принятого сигнала в управляющий сигнал для шагового двигателя, источник питания как самого управляющего устройства, так и шагового двигателя, последний, получая управляющий сигнал и электропитание, через шкив передает движение двум зубчатым ремням, которые поворачивают шкивы-гайки, сообщающие вертикальное перемещение шипам, при этом устройство может осуществлять и реверсное движение шипов.
Для размещения предлагаемого устройства в противоскользящей подошве имеется набор полостей и сквозных профилированных отверстий. В одной из полостей каблучной части подошвы располагается управляющий блок с антенной, с преобразователем сигналов и источником электропитания для шагового двигателя, который располагается в соседней полости каблучной части подошвы, где также имеется ряд полостей с отверстиями для размещения в них блоков с шипами, соединенными с шаговым двигателем через зубчатые ременные передачи, приводящие через пары (шкив-гайка)-шип в возвратно-поступательное движение шипы, при этом и в носочно-пучковой части подошвы имеется ряд сквозных отверстий для размещения блоков с шипами, которые аналогичным образом приводят в возвратно-поступательное движение шипы в носочно-пучковой части подошвы.
Сущность изобретения
Изобретение направлено на решение задачи дистанционным управлением выхода шипов над ходовой поверхностью каблука в диапазоне 1-3 мм для придания лучших свойств противоскольжения подошвам обуви при различных характеристиках опорной поверхности и в различных фазах ходьбы.
Предлагаемое устройство противоскольжения состоит из последовательно и параллельно соединенных блоков и механизмов (фиг.1):
- Дистанционный управляющий блок (ДУБ)
- Управляющий блок (УБ)
- Блок питания (БП)
- Шаговый двигатель (ШД)
- Шкив (ШК)
- Сдвоенный зубчатый ремень (ЗР1)
- Зубчатый ремень (ЗР2)
- (Шкив-гайка) (ШГ)
- Шип (Ш)
Буквами n,m обозначается количество шипов для носочно-пучковой и каблучной частей подошвы.
Дистанционный управляющий блок, выполненный в форме брелка, имеет две кнопки управления, при нажатии соответствующей кнопки передается сигнал на управляющий блок, который воспринимает сигнал и передает его на шаговый двигатель, заставляя поворачивать вал последнего на определенный угол. При вторичном нажатии на эту же кнопку шаговый двигатель поворачивает вал на такой же угол. Вал шагового двигателя через шкив соединен с двумя зубчатыми ременными передачами, размещающимися в полостях носочно-пучковой и каблучной частей подошв и огибающими функциональные блоки шипов. На валу шагового двигателя закреплен шкив, спрофилированный под зубчатые ремни, со шкивом соединены два зубчатых ремня, которые приводят в движение набор пар (шкив-гайка)-шип, расположенных в каблучной и носочно-пучковой частях подошвы обуви, наружные поверхности шкивов-гаек, спрофилированные также под зубчатые ремни; шкив-гайка в паре с шипом с нанесенной резьбой при повороте от зубчатого ремня поднимает и опускает шип посредством передачи движения через резьбу, соединяющую шкив-гайку с шипом, при этом верхняя плоскость шкива-гайки упирается в пластину, приклеенную к нижней поверхностью стельки, а нижняя лежит на бортике полости подошвы, что препятствует осевому смещению шкива-гайки. Ось пластины, на которой вращается шкив-гайка, препятствует боковому смещению последней и обеспечивает шкиву-гайке только поворотное движение, а шип в нижней своей части имеет овальный профиль, контактирующий с овальным профилем пластины в ходовой части подошвы, тем самым возможные движения шипа это только подъем и опускание.
Команда на реверс подается с дистанционного управляющего устройства на управляющее устройство при нажатии второй кнопки.
В противоскользящей подошве имеется достаточное количество шипов, увеличивающих сцепление со скользкой поверхностью за счет продавливания водяной пленки на опорной поверхности и внедрения в лед или утоптанный снег.
Существенным отличием предлагаемого изобретения является перемещение шипов при помощи шагового двигателя, на валу которого закреплен шкив, спрофилированный под зубчатые ремни, с шкивом соединены два зубчатых ремня, которые приводят в движение набор пар (шкив-гайка)-шип, расположенные в подошвенной и каблучной частях обуви, наружные поверхности шкивов-гаек, спрофилированных также под зубчатые ремни, а внутренние цилиндрические отверстия имеют резьбу, шкивы-гайки при повороте от зубчатых ремней поднимают и опускают шипы посредством резьбы, соединяющей шкивы-гайки с шипами, при этом верхняя плоскость шкивов-гаек упирается в пластины, приклеенные к наружной поверхности стельки, а оси пластин препятствуют боковому смещению шкивов-гаек и облегчают их поворотное движение. Нижние плоскости шкивов-гаек контактируют с бортиком подошвы или каблука, что обеспечивает шкивам-гайкам только поворотное движение, а шипы в нижней части имеют овальный профиль, контактирующий с овальными профилями нижних пластин, прикрепляемых к нижней поверхности подошвы, тем самым возможные движения шипов только подъем и опускание.
Набор пар (шкив-гайка)-шип, расположенных в центральной части подошв и у которых сдвоенный зубчатый ремень обегает наружным зубчатым ремнем, имеет обратную резьбу по сравнению с остальными, что дает возможность при повороте шкива шагового двигателя в одну сторону сообщать вертикальное движение всем шипам в одном направлении. Шипы выполнены в нижней части как гладкие стержни с сечением в виде овала, а в верхней части - как цилиндр с наружной резьбой. Нажатием на вторую кнопку дистанционного управляющего устройства шипы возвращаются в исходное положение.
Включение и выключение шагового двигателя осуществляются дистанционно по сигналу с дистанционного управляющего устройства.
Перечень чертежей
На фиг.1 изображена блок-схема устройства противоскольжения.
На фиг.2 изображена подошва, в которую вмонтировано устройство противоскольжения, включающее управляющее устройство, шкив, закрепленные на валу шагового двигателя, зубчатые ременные передачи, пары (шкив-гайка)-шип.
На фиг.3 показана конструкция шипов.
На фиг.4 изображена конструкция шкива-гайки.
На фиг.5 показана блок пара (шкив-гайка)-шип.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Описание конструкции в статическом состоянии
В обуви, состоящей из верха и низа, последний включает в себя подошву 1 (фиг.2), имеющую стельку 2. В подошве имеется ряд полостей. В каблучной части 3 подошвы 1 в полости 4 располагается управляющее устройство 5 с антенной для приема сигнала с дистанционного управляющего устройства, имеющего кнопку дистанционного управления выхода шипов над ходовой поверхностью подошвы и кнопку возвращения шипов при реверсном движении.
Дистанционное управляющее устройство, находящееся отдельно от остальной конструкции устройства противоскольжения, выполнено в виде брелка и приводится в действие пальцем руки носчика путем нажатия соответствующей кнопки.
В полости 6 каблучной части 3 подошвы 1 располагается шаговый двигатель 7, поворачивающий на заданный угол шкив 8, последний находится в соединении с двумя зубчатыми ремнями - сдвоенный зубчатый ремень носочно-пучковой части 9 и зубчатый ремень каблучной части 10, находящиеся в полости 11 для сдвоенного зубчатого ремня носочно-пучковой части и полости 12 для зубчатого ремня каблучной части, расположенными соответственно в носочно-пучковой части 13 и в каблучной части 3 подошвы 1.
Сдвоенный зубчатый ремень 9 носочно-пучковой части и зубчатый ремень 10 каблучной части, соединение с функциональным блоком 14, включающим в себя шкив-гайку, шип и ограничительный элемент, шкив-гайка 15 по верхней плоскости ограничена пластиной 16, имеющей ось 17, для посадки шкива-гайки, а в нижней части шкив-гайка 15 ограничена в вертикальном движении бортиком материала подошвы. Все это создает возможность только поворотного движения шкива-гайки 15. Шкив-гайка 15 связана резьбовым соединением с верхней частью шипа 18. Нижняя часть шипа 18 имеет овальный профиль 19, который вставлен в овальное отверстие опорной пластины 20, закрепленной на подошве 1. Тем самым возможные движения шипов 18 - только подъемы и опускание.
В парах, с которыми сдвоенный зубчатый ремень 9 контактирует в центральной части подошвы 1, наружной своей частью используется обратная (левая) резьба, что дает возможность при повороте шкива в одну сторону сообщать движение всем винтам-шипам 18 в одном направлении. Конструкция шипа (фиг.3) имеет верхнюю часть 21 цилиндрической формы с резьбой и нижнюю часть, выполненную в виде цилиндра с овальным сечением 19.
Конструкция шкива-гайки 15 (фиг.4) имеет цилиндрическую форму с профилированной выточкой 22 для контакта с зубчатым ремнем. Внутри шкива-гайки имеется несквозное цилиндрическое отверстие с резьбой 23.
Конструкция функционального блока 14, вмонтированная в низ обуви, представлена на фиг.5. Низ обуви включает подошву 1, соединенную co стелькой 2, функциональный блок 14, установленный в соответствующей полости подошвы 1. В функциональный блок 14 входит шкив-гайка 15 и связанный с ней резьбовым соединением шип 18. Шкив-гайка 15 соединена со сдвоенным зубчатым ремнем 9. Шкив-гайка в верхней части упирается в пластину 16, имеющую ось 17, на которую свободно посажена шкив-гайка. Снизу шкив-гайка опирается на бортик материала подошвы 1. Таким образом возможные движения шкива-гайки только поворотные. Шип 18 имеет верхнюю часть в виде цилиндра с наружной резьбой, идентичной внутренней резьбе шкива-гайки 15, а нижнюю часть - в виде цилиндра с овальным сечением, который соединен с овальным отверстием опорной пластины 20, что ограничивает поворотное движение шипа 18, допуская лишь вертикальное смещение. Опорная пластина 20 закреплена на подошве 1 клеем.
Устройство в динамическом состоянии
Предлагаемое устройство функционирует следующим образом.
В дистанционном управляющем блоке (фиг.1), выполненном в виде брелка, находящегося в руке носчика, нажимается кнопка выхода шипов.
Происходит передача сигнала на управляющий блок, который преобразовывает полученный сигнал для поворота вала шагового двигателя на определенный угол.
Вал шагового двигателя поворачивает жестко закрепленный на нем спрофилированный шкив, который приводит в движение зубчатые ременные передачи носочно-пучковой и каблучной части подошвы. При движении зубчатых ремней их рабочие поверхности взаимодействуют с спрофилированными под ременную передачу шкивами-гайками. Последние, соединенные резьбой с верхней частью шипов, поворачиваясь, сообщают через резьбу шипам вертикальное движение, выдвигая их над ходовой поверхностью подошв.
При нажатии другой кнопки дистанционного управления осуществляется реверс, и шипы возвращаются в исходное положение.
Далее приводится детализированное описание работы устройства. При нажатии на кнопку дистанционного управляющего блока выхода шипов радиосигнал передается на управляющий блок 5 (фиг.2), где воспринимается антенной. Управляющий блок 5, расположенный в полости 4 каблучной части подошвы 3, получая управляющий сигнал и электропитание, преобразовывает полученный сигнал в команду для поворота вала шагового двигателя 7, на определенный угол. Шаговый двигатель 7, как и управляющий блок 5, получает электропитание от блока питания (фиг.1). Шкив 8 (фиг.2), получив поворотное движение от вала шагового двигателя 7, приводит в движение сдвоенный зубчатый ремень 9 носочно-пучковой части и зубчатый ремень 10 каблучной части, проходящие по полости 11 для ременной передачи носочно-пучковой части и полости 12 для ременной передачи каблучной части, расположенные соответственно в носочно-пучковой части 13 и в каблучной части 3 подошвы 1.
Сдвоенный зубчатый ремень 9 приводит в движение шкивы-гайки 15 в носочно-пучковой части 13 подошвы 1, а зубчатый ремень 10 приводит в движение шкивы-гайки каблучной части 3 подошвы 1. Шкивы-гайки, имеющие возможность только поворотного движения, соединенные посредством резьбы с верхней частью шипов 18, сообщают последним вертикальное движение, так как поворотному движению шкивов 8 препятствует овальный профиль нижней части шипов 18, вставленной в овальное отверстие опорной пластины 20, закрепленной на подошве 1. Таким образом, шипы выдвигаются над поверхностью подошвы, при повторном нажатие шипы выдвигаются еще на один шаг.
При нажатии второй кнопки дистанционного управляющего блока происходит реверсное движение шагового двигателя 7, и шипы 18 возвращаются (поднимаются) в исходное положение, при этом рабочие поверхности 24 (фиг.5) шипов 19 занимают положения вровень с ходовой поверхностью подошвы 1.
1. Устройство противоскольжения обуви с дистанционным управлением перемещением шипов, содержащее отделенный от обуви дистанционный управляющий блок, передающий радиосигнал подъема-опускания шипов на управляющий блок, помещенный в каблучной части обуви, содержащий систему преобразования принятого сигнала в управляющий сигнал для шагового двигателя, источник питания как самого управляющего устройства, так и шагового двигателя, последний, получая управляющий сигнал и электропитание, предназначен для привода через передаточный механизм шипов, установленных в полостях каблука, помещенных в индивидуальных функциональных блоках, отличающееся тем, что на валу шагового двигателя закреплен шкив, спрофилированный под зубчатый ремень, с шкивом соединены сдвоенный зубчатый ремень и зубчатый ремень, которые приводят в движение набор пар (шкив-гайка)-шип, расположенных в каблучной и носочно-пучковых частях подошвы обуви, наружные поверхности (шкивов-гаек), спрофилированные под зубчатые ремни, (шкив-гайка) в паре с шипом при повороте от зубчатого ремня поднимает и опускает шип посредством резьбы, соединяющей (шкив-гайку) с шипом, при этом (шкив-гайка) верхней плоскостью упирается в приклеенную к нижней поверхности стельки пластину с осью, на которой (шкив-гайка) свободно посажена, а нижней плоскостью (шкив-гайка) упирается в бортик материала, что обеспечивает гайке только поворотное движение, а шип в нижней части имеет овальный профиль, который входит в овальное отверстие пластины, приклеенной к подошве, тем самым его возможные движения только подъем и опускание.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит набор пар (шкив-гайка)-шип, в парах, которые сдвоенный зубчатый ремень обегает в центральной части подошвы своей наружной частью, используется обратная (левая) резьба, что дает возможность при повороте шкива шагового двигателя в одну сторону сообщать вертикальное движение всем шипам в одном направлении.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шип (винт) выполнен в нижней части, как гладкий стержень с сечением в виде овала, а в верхней части как цилиндр с резьбой.
