速行鞋的製作方法

2023-05-24 17:30:26

專利名稱：速行鞋的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種包含有鞋架、鞋輪以及自行驅動機構的速行鞋。
現有技術大多使用的是重力直接驅動方式，其自行驅動機構中沒有儲能部件，與人體後腳驅動的行走方式以及腳部運動的習慣不相適應，對人體做功的利用不夠充分；中國專利ZL 97237565.1雖然披露了「將人體的下壓力轉變為彈性力、並以彈性力進行驅動」的「彈力驅動技術」(或稱之為「後腳驅動技術」)，但是由於在下壓時沒有驅動能力，下壓做功沒有被充分利用，這樣仍然未能充分提高對人體做功的利用率。現有技術的自行驅動機構由於不能充分利用人體做功影響了驅動效果，難以在各種路面快速而舒適地行走，所以使用範圍比較有限。
本發明的目的是提供一種既與人體後腳驅動的行走方式以及腳部運動的習慣相適應又能充分利用人體做功的速行鞋，它適合在各種路面快速而舒適地行走，並具有足夠的安全性和實用性。
本發明的目的是這樣實現的根據人體的行走方式和腳部的運動特點進行總體設計，按照人們對速行鞋的各種要求設置相關機構並進行結構設計。本發明所述的速行鞋兩腳各穿一隻，包括鞋架、鞋輪以及自行驅動機構，在本發明的技術方案中，自行驅動機構包括配送部件、儲能部件、雙驅單向變速部件，其中，配送部件承載人體並與儲能部件以及雙驅單向變速部件組配，雙驅單向變速部件與鞋架[1]組配還與鞋輪中的驅動輪[2]相連，在腳部下壓時，配送部件將一部分下壓力配送給儲能部件存儲起來，還能將另一部分下壓力配送給雙驅單向變速部件並通過雙驅單向變速部件變速轉換為單向前驅力並帶動驅動輪向前滾動，在腳部上翻時，儲能部件出力並與上翻力一起由配送部件配送給雙驅單向變速部件，通過雙驅單向變速部件變速轉換為單向前驅力並帶動驅動輪[2]向前滾動。
本發明所述速行鞋中的雙驅單向變速部件有雙驅單向變速能力，不僅能將儲能部件出力和上翻力進行變速並轉換為單向前驅力(可以稱之為「上翻驅動」或「彈力驅動」)而且能將下壓力轉換為單向前驅力(可以稱之為「下壓驅動」或「重力驅動」)，它應當可靠、平穩、無衝擊、低噪音，優選的雙驅單向變速部件由圓形或半圓形齒輪為元件構成，如果其中含有連杆機構則難以同時滿足這些要求，雙驅單向變速部件還應當高效、緊湊、簡單易制，更優選的雙驅單向變速部件由外齒-內齒、兩個變速齒、組合式超越離合器(它有兩個星輪和一個外齒圈，能夠將兩個星輪的超越力傳遞到外齒圈，但不能將兩個星輪的非超越力傳遞到外齒圈)、輸出齒軸組成，其中，外齒-內齒與配送部件組配、兩個變速齒分別與外齒-內齒組配還分別與組合式超越離合器的兩個星輪組配、組合式超越離合器的外齒圈與輸出齒軸組配、輸出齒軸與鞋輪中的驅動輪組配，該驅動輪應該為前輪，如果將後輪作為驅動輪那麼可能會出現「空轉」的情況，雙驅單向變速部件應當組裝在一個半密封或密封的箱體內，以保證精度並防潮、防泥、防鏽，雙驅單向變速部件還應當輕便、耐用，最優選雙驅單向變速部件應當採用工程塑料或尼龍材料；本發明所述速行鞋中的儲能部件有存儲和釋放能量的能力，它應當損耗低、效率高、重量輕、成本低，優選的儲能部件為彈簧，儲能部件還應當體積小、結構簡單、安裝調整方便，更優選的儲能部件為扭簧，儲能部件還應當不影響穩定性、不影響美觀，最優選的儲能部件為聯體扭簧，它應當靠前安裝；本發明所述速行鞋中的配送部件有傳遞力或力矩的能力，它應當有足夠的剛性，可以採用普通鞋底但它的剛度不夠要損耗一些能量還會使腳部不舒服，優選的配送部件是壓板，配送部件還應當能夠對作用在其上的力進行放大和縮小而且應當能夠最大限度地利用腳部對地面的翻轉位移，所以更優選的壓板是槓桿式壓板，在它上面作用有人體重力、儲能部件出力和雙驅單向變速部件回傳的滾動摩擦阻力，它的支點應當位於腳趾關節下方附近，這樣既提高了舒適性、穩定性又利用到上翻力還使速行鞋更加緊湊、靈活，配送部件還應當進一步與腳部運動的特點相適應，一方面繼續提高舒適性另一方面為實現「雙腳協調驅動」打下基礎，最優選的配送部件是分段式壓板，該壓板被一個限定了的轉角的鉸鏈分為上下兩段，其中下段與雙驅單向變速部件組配，上段承載人體並與儲能部件組配，下段的運動相對於上段的運動滯後一個0～60度的角度。
本發明所稱「組配」其含義可以是直接相連也可以是間接相連，如配送部件承載人體的方式可以是將配送部件與普通鞋底固連還可以與普通鞋底綁緊或扣緊，配送部件與儲能部件的組配方式可以是通過滑動管槽相連還可以是通過連板相連，配送部件與雙驅單向變速部件的組配方式可以是固連還可以是通過換檔裝置相連，儲能部件與鞋架(或雙驅單向變速部件的箱體)的組配方式可以是固連還可以是通過彈力調整裝置相連，雙驅單向變速部件與驅動輪的組配方式可以是通過螺栓或螺絲固連還可以是通過連板相連，雙驅單向變速部件與鞋架組配可以是固連還可是螺栓或螺絲連接。
根據本發明所述的速行鞋在腳部下壓時，配送部件將一部分下壓力配送給儲能部件存儲起來，還能將另一部分下壓力配送給雙驅單向變速部件，由雙驅單向變速部件變速、轉換為單向前驅力並帶動驅動輪向前滾動，這時的驅動可以稱之為「下壓驅動」，也可以稱之為「重力驅動」，在這個下壓過程中，後腳逐漸追趕並超越前腳而演變為前腳(另一隻腳則處於支撐狀態並逐漸由前腳演變為後腳)；超越結束後，已經變為前腳的腳上翹著「迅速」地向下壓(如果配送部件選用的是分段式壓板，則此時壓板上段與地面呈負角度而壓板下段與地面呈正角度，此時儲能部件已經基本結束儲能但重力驅動仍可繼續)同時後腳「迅速」後蹬上翻(後腳進行彈力驅動)，這個「下壓與上翻重疊的時機」被稱為「重疊時機」；然後該腳進入支撐狀態(另一隻腳則進入下壓過程並逐漸由後腳演變為前腳，重複上述過程)，準備進行彈力驅動(如果配送部件選用的是分段式壓板，則壓板上段壓住壓板下段的前部)；在腳部上翻時，儲能部件出力並與上翻力一起由配送部件配送給雙驅單向變速部件，再由雙驅單向變速部件變速、轉換為單向前驅力並帶動驅動輪向前滾動，這時的驅動可以稱之為「上翻驅動」，也可以稱之為「彈力驅動」。這種彈力和重力雙重驅動的技術可以稱之為「雙驅技術」，通過「重力分配係數」的選取以及上翻「變速比」和下壓「變速比」的選取能夠保證彈力驅動比重力驅動更短促、更有力，因此「雙驅技術」仍然能夠符合「後腳驅動」的行走習慣。由此可知，根據本發明的速行鞋使用「雙驅技術」特別是「採用了分段式壓板的雙驅技術」在「重疊時機」中對人體的雙腳(尤其是後腳)進行「迅速而有力」的驅動，而且在一隻腳處於支撐狀態時，另一隻腳的持續下壓驅動則起到了「抵消路面對鞋輪的摩擦力引起的速度下降」的「速度穩定作用」，達到了上翻驅動與下壓驅動相輔相成的協調驅動效果。
根據本發明的速行鞋，其自行驅動機構包括配送部件、儲能部件、雙驅單向變速部件，對人體做功進行合理分配，既與人體後腳驅動的行走方式以及腳部運動的習慣相適應又能充分利用人體做功，特別是最優選的速行鞋，它在更加符合腳部運動習慣的同時，更加充分地利用人體做功，只要進行適當的「重力分配係數」選取、「上翻變速比」、「下壓變速比」選取以及鞋輪選取，就能夠在各種路面獲得舒適而快速的行走效果。重力分配係數是指腳部下壓時下壓力矩[FL]通過配送部件作用於儲能部件的一部分下壓力矩[F1L1]與通過配送部件作用於雙驅單向變速部件的一部分下壓力矩[F2L2]的比值[F1L1∶F2L2]，該值的選取應當保證彈力驅動比重力驅動更短促、更有力，以便符合後腳驅動的習慣，應當在1～7範圍，優選為2～5，更優選為3～4；「上翻變速比」是指雙驅單向變速部件在上翻驅動時提供的變速比N1，該值應當在3～25範圍，優選為5～16，更優選為9～12；「下壓變速比」是指雙驅單向變速部件在下壓驅動時提供的變速比N2，該值應當在5～35範圍，優選為10～25，更優選為14～18；鞋輪的直徑既要使鞋架與地面有一定的距離又不能影響美觀，應當在5～12範圍，優選為7～10，更優選為8.5～9.5，鞋輪的寬度選取應當在1～3.5範圍，優選為1.2～2.5，更優選為1.5～2.0，應當選取有一定彈性、滾動摩擦係數較小而滑動摩擦係數較大的鞋輪，鞋輪的輪胎可以是實心或充氣或免充氣等，鞋輪的材質可以是橡膠或PVC或PU等，優選的是實心PU輪，更優選的是充氣橡膠輪，最優選的免充氣橡膠輪。
根據本發明的速行鞋，其自行驅動機構包括配送部件、儲能部件、雙驅單向變速部件，這些部件通常還可以附有其它器件，這些器件應當視為自行驅動機構的附件，如附屬於配送部件的鞋碼調整裝置，它由活動檔板以及調整槽組成，沿著調整槽前後移動活動檔板並緊固，就能夠適應不同鞋碼的穿著者使用；附屬於儲能部件的彈力調整裝置，它由定位夾以及活動調整片組成，前後移動活動調整片就可調整彈力的大小適應不同體重的穿著者使用； 附屬於雙驅單向變速部件的換檔裝置，它由連板、鉸鏈及定位螺絲組成，調整定位螺絲可以使雙驅單向變速部件失去或重新擁有下壓驅動變速能力從而在「雙驅速行鞋」、「單驅速行鞋」之間變化，可適應不同穿著者的速度要求。還有一些附屬於自行驅動機構的附件可以與鞋輪、鞋架及其附件配合而實現某些功能，如附屬於配送部件的外殼，該外殼可以隨壓板運動，從而相對與附屬在鞋架上的另一外殼運動，因此可以稱之為「動態外殼」；附屬於配送部件的鎖定鉤，它與通過連板軸附屬在鞋架上的連板上的鎖定圈配合，可以使配送部件失去或重新擁有運動配送能力從而在「速行鞋」、「增高鞋」之間變化(連板帶有復位彈簧、剎車器、剎車壓塊、鎖定圈，通過加劇前腳翹壓動作可以逐步實現緩剎減速、剎車制動最後將速行鞋鎖定為增高鞋)。由此可見，這些附件進一步提高了本發明所述的速行鞋的安全性、舒適性、實用性、娛樂性。
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。


圖1是本實例的結構2是圖1的A-A剖視圖本實例速行鞋包括鞋架[1]、鞋輪[2][3]以及自行驅動機構。自行驅動機構包括分段式壓板、聯體扭簧[8]和扭簧[9]、雙驅單向變速部件。分段式壓板被一個限定了的轉角的鉸鏈[5]分為上下兩段，下段[7]的運動相對於上段[6]的運動滯後一個0～60°的角度，壓板上段[6]通過鞋碼調整裝置與鞋體[21]相連承載人體，鞋碼調整裝置由活動檔板[22][23]以及調整槽[24]組成，壓板上段[6]還通過滑動管槽[25]與聯體扭簧[8]的聯體端組配，壓板下段[7]與雙驅單向變速部件的外齒[11]固連，壓板下段[7]與內齒[12]通過換檔裝置組配，換檔裝置由連板[26]、鉸鏈[27]及定位螺絲[28]組成；聯體扭簧[8]的另一端通過彈力調整裝置與安裝在鞋架[1]上的雙驅單向變速部件的箱體[10]組配，該箱體[10]用螺絲安裝在鞋架[1]上，彈力調整裝置由定位夾[29]以及活動調整片[30]組成，扭簧[9]的一端與壓板下段[7]組配，它的另一端與雙驅單向變速部件的箱體[10]組配；雙驅單向變速部件組裝在箱體[10]中，雙驅單向變速部件由外齒[11]-內齒[12]、兩個變速齒[13][14]、組合式超越離合器[15](它有兩個星輪[16][17]和一個外齒圈[18]，能夠將兩個星輪的超越力傳遞到外齒圈，但不能將兩個星輪的非超越力傳遞到外齒圈)、輸出齒軸[19]組成，其中，外齒[11]與壓板下段[7]固連，內齒[12]與壓板下段[7]通過換檔裝置組配，兩個變速齒[13][14]分別與外齒[11]-內齒[12]組配還分別與組合式超越離合器[15]的兩個星輪[16][17]組配、組合式超越離合器的外齒圈[18]與輸出齒軸[19]組配、輸出齒軸[19]與鞋輪中的驅動輪[2]相連並用螺帽緊固。
腳部下壓時，壓板上段[6]隨鞋體[21]下壓，將部分下壓力配送給聯體扭簧[8]，腳部繼續下壓，壓板上段[6]壓住壓板下段[7]的尾部，將部分下壓力[F1]配送給聯體彈簧[8]和扭簧[9]，將另一部分下壓力[F2]配送給雙驅單向變速部件的外齒[11]-內齒[12]，分別通過變速齒[13][14]帶動組合式超越離合器[15]的兩個星輪[16][17]以兩個相反的方向轉動，但是這時只有與變速齒[14](它與內齒[12]組配)組配的那個星輪[17]具有超越力(另一個星輪[16]則沒有)，能夠將下壓力[F2]傳遞到外齒圈[18]，並通過輸出齒軸[19]帶動驅動輪[2]向前滾動，這時的驅動可以稱之為「下壓驅動」，也可以稱之為「重力驅動」，在上述過程中，後腳逐漸下壓、追趕並超越前腳而演變為前腳(另一隻腳則處於支撐狀態並逐漸由前腳演變為後腳)，該腳的持續下壓驅動起到了「抵消路面對鞋輪的摩擦力引起的速度下降」的「速度穩定作用」，超越結束後(此時壓板上段[6]與地面呈負角度而壓板下段[7]與地面呈正角度，此時聯體彈簧[8]已經結束，儲能扭簧[9]繼續儲能，重力驅動仍在繼續)，已經變為前腳的腳上翹著「迅速」地向下壓(同時後腳「迅速」後蹬上翻)，這個「下壓與上翻重疊的時機」被稱為「重疊時機」；然後，該腳進入支撐狀態(另一隻腳則進入下壓過程並逐漸由後腳演變為前腳，重複上述過程)，壓板上段[6]壓住壓板下段[7]的前部；接著，腳部上翻和後蹬，聯體彈簧[8]和扭簧[9]存儲的彈力[F1]釋放出來，與上翻力[F3]一起通過壓板上段[6]、壓板下段[7]傳遞給雙驅單向變速部件的外齒[11]-內齒[12]，分別通過變速齒[13][14]帶動組合式超越離合器[15]的兩個星輪[16][17]以兩個相反的方向轉動，但是這時只有與變速齒[13](它與外齒[11]組配)組配的那個星輪[16]具有超越力(另一個星輪[17]則沒有)，能夠將彈力[F1]與上翻力[F3]一起傳遞到外齒圈[18]，並通過輸出部件[15]帶動驅動輪向前滾動，這時的驅動可以稱之為「上翻驅動」，也可以稱之為「彈力驅動」。這種彈力和重力雙重驅動的技術可以稱之為「雙驅技術」，通過「重力分配係數」的選取以及「上翻變速比」和「下壓變速比」的選取能夠保證彈力驅動比重力驅動更短促、更有力，因此「雙驅技術」仍然能夠符合「後腳驅動」的行走習慣。
本實例速行鞋與人體行走時的腳部運動及重心移動相配合，在「重疊時機」中對人體的雙腳(尤其是後腳)進行「迅速而有力」的驅動，而且在一隻腳處於支撐狀態時，另一隻腳的持續下壓驅動則起到了「抵消路面對鞋輪的摩擦力引起的速度下降」的「速度穩定作用」，達到了上翻驅動與下壓驅動相輔相成的協調驅動效果。本實例的重力分配係數為3.5、上翻變速比為10.24、下壓變速比為16、鞋輪[2][3]為9CM的免充氣橡膠輪，在瀝青路面的最高時速為18公裡。
通過本實例提供的鞋碼調整裝置和彈力調整裝置可以適應不同鞋碼和體重的穿著者使用本實例的鞋碼調整裝置由活動檔板[22][23]以及調整槽[24]組成，沿著調整槽[24]前後移動活動檔板[22][23]並緊固，就能夠適應不同鞋碼的穿著者使用；本實例的彈力調整裝置由定位夾[29]以及活動調整片[30]組成，前後移動活動調整片[30]就會使聯體彈簧[8]與鞋架[1]的相對初始角改變，從而調整彈力的大小適應不同體重的穿著者使用；本實例提供的換檔裝置由連板[26]、鉸鏈[27]及定位螺絲[28]組成，連板[26]一端通過鉸鏈[27]與壓板下段[7]相連，另一端與內齒[12]相連，調整定位螺絲[28]則連板[26]轉動使內齒[12]脫離變速齒[14]從而可以使雙驅單向變速部件失去或重新擁有下壓驅動變速能力從而在「雙驅速行鞋」、「單驅速行鞋」之間變化，可適應不同穿著者的速度要求。
本實例的壓板上有一鎖定鉤[31]，另外有一連板[32]通過連板軸[33]與鞋架[1]組配，該連板[32]帶有復位彈簧[34]、剎車器[35]、剎車壓塊[36]、鎖定圈[37]，通過前腳翹壓動作的加劇，可以逐步實現以下步驟壓迫剎車器[35]接觸地面，進行緩剎減速；如果繼續翹壓則用通過連板[32]與剎車器[35]相連的剎車壓塊[36]壓住後輪[3]，實現剎車制動；如果再繼續加大翹壓力度，則把通過連板[32]與剎車器[35]相連的鎖定圈[37]壓入連接在壓板上的鎖定鉤[31]，在連板[32]上有一個復位彈簧[34]，它不僅能夠將緩剎減速、剎車制動、鎖定操作分離開來成為既可以一氣呵成又可以相對獨立的功能，而且能夠與鎖定鉤[31]上的復位彈簧[34]配合保證鎖定的可靠性(連板[32]上的這個復位彈簧[34]也為解除鎖定提供了方便的途徑)；處於鎖定狀態的的速行鞋，後輪是被剎住的，壓板也不能翻轉，因而暫時失去了速行功能，成為有一定增高效果的「增高鞋」；解除鎖定的操作也是通過翹壓動作實現的，翹壓腳部，從而將鎖定圈[37]壓出鎖定鉤[31]，然後迅速使腳部壓平並稍微上提，即可解除鎖定，恢復速行功能。本實例還有一外殼[38][39]與壓板組配，該外殼[38]可以隨壓板運動，從而相對與附屬在鞋架[1]上的另一外殼[39]運動，因此可以稱之為「動態外殼」。利用這一特點，可以做成一隻狼頭，使之隨著壓板相對於鞋架[1]的翻動而形成「張牙舞爪」的視覺效果；也可以做成在海浪中航行的小船，使之隨著壓板相對於鞋架[1]的翻動而形成「乘風破浪」的視覺效果。[完]
權利要求
1.兩腳各穿一隻的速行鞋，包括鞋架、鞋輪以及自行驅動機構，其特徵在於自行驅動機構包括配送部件、儲能部件、雙驅單向變速部件，其中，配送部件承載人體並與儲能部件以及雙驅單向變速部件組配，雙驅單向變速部件與鞋架[1]組配還與鞋輪中的驅動輪[2]相連，在腳部下壓時，配送部件將一部分下壓力配送給儲能部件存儲起來，還能將另一部分下壓力配送給雙驅單向變速部件並通過雙驅單向變速部件變速轉換為單向前驅力並帶動驅動輪向前滾動，在腳部上翻時，儲能部件出力並與上翻力一起由配送部件配送給雙驅單向變速部件，通過雙驅單向變速部件變速轉換為單向前驅力並帶動驅動輪[2]向前滾動。
2.根據權利要求1所述的速行鞋，其特徵在於配送部件的形式為壓板，該壓板承載人體還與儲能部件以及雙驅單向變速部件組配。
3.根據權利要求2所述的速行鞋，其特徵在於壓板被一個限定了的轉角的鉸鏈[5]分為上下兩段，其中下段[7]與雙驅單向變速部件組配，上段[6]承載人體並與儲能部件組配，下段[7]的運動相對於上段[6]的運動滯後一個0～60度的角度。
4.根據權利要求2或3所述的速行鞋，其特徵在於儲能部件的形式為聯體扭簧[8]或扭簧[9]，聯體扭簧[8]的聯體端與壓板組配，它的另一端與鞋架[1]或雙驅單向變速部件的箱體[10]組配。
5.根據權利要求4所述的速行鞋，其特徵在於聯體扭簧[8]的聯體端與壓板組配的形式是通過一滑動管槽[25]組配，它的另一端與鞋架[1]或雙驅單向變速部件組配的形式是通過一彈力調整裝置組配，該彈力調整裝置由定位夾[29]以及活動調整片[30]組成。
6.根據權利要求1所述的速行鞋，其特徵在於雙驅單向變速部件由外齒[11]-內齒[12]、兩個變速齒[13][14]、組合式超越離合器[15]、輸出齒軸[19]組成。其中，外齒[11]-內齒[12]與配送部件組配、兩個變速齒[13][14]分別與外齒[11]-內齒[12]組配還分別與組合式超越離合器[15]的兩個星輪[16][17]組配、組合式超越離合器[15]的外齒圈[18]與輸出齒軸[19]組配、輸出齒軸[19]與鞋輪中的驅動輪[2]組配。
7.根據權利要求6所述的速行鞋，其特徵在於組合式超越離合器[15]有兩個星輪[16][17]和一個外齒圈[18]，能夠將兩個星輪[16][17]的超越力傳遞到外齒圈[18]，但不能將兩個星輪的非超越力傳遞到外齒圈[18]。
8.根據權利要求6所述的速行鞋，其特徵在於內齒[12]與配送部件組配的形式是通過一換檔裝置組配，該換檔裝置由連板[26]、鉸鏈[27]及定位螺絲[28]組成。
9.根據權利要求2或3所述的速行鞋，其特徵在於有一鎖定鉤[31]與壓板組配，該鎖定鉤與通過連板軸[33]附屬在鞋架上的連板[32]上的鎖定圈[37]配合，可以使壓板失去或重新擁有運動配送能力。
10.根據權利要求2或3所述的速行鞋，其特徵在於有一外殼[38][39]與壓板組配，該外殼[38]可以隨壓板運動，從而相對與附屬在鞋架[1]上的另一外殼[39]運動。
全文摘要
本發明提供的速行鞋,其自行驅動機構包括配送部件、儲能部件、雙驅單向變速部件,以彈力和重力雙重驅動的方式提高了人體做功的利用率,在符合人體行走習慣的同時實現快速而舒適的行走,攜帶方便、簡單易學,利用其附屬的彈力調整裝置、剎車一鎖定聯動裝置、換檔裝置及動態外殼,進一步提高了安全性(減速、制動、鎖定)、舒適性(適應不同鞋碼和體重)、實用性(速行、增高)、娛樂性(如「與狼共舞」、「乘風破浪」)。
文檔編號A63C17/00GK1389283SQ01132620
公開日2003年1月8日 申請日期2001年8月30日 優先權日2001年6月7日
發明者秦勤 申請人:秦勤