CN102970888B - 用于帽悬挂的蜗杆传动调节 - Google Patents

Abstract

本发明提供帽调节机构，其包含具有中心旋转轴（A）的蜗杆（30）、第一头带元件（13a）、第二头带元件（13b）、直齿轮（20）、和壳体（59）。所述第一头带元件包含(i)被设置为与所述蜗杆起作用地接合的蜗齿条（19），和(ii)第一小齿轮齿条（15a）。所述第二头带元件包含第二小齿轮齿条（15b）。设置所述直齿轮与所述第一小齿轮齿条、第二小齿轮齿条同时起作用地接合，且所述壳体至少部分包围所述第一及第二头带元件。当操作调节机构时，所述蜗杆绕旋转轴的旋转引起所述第一头带元件和第二头带元件相对于所述蜗杆在相反方向平移，从而调节所述帽的适合性。

Description

用于帽悬挂的蜗杆传动调节

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年3月4日提交的编号为61/339,435的美国临时专利申请的优先权和利益，并将其全部内容在此作为参考引入。

技术领域

本发明涉及帽悬挂，并具体涉及使用于调节帽悬挂系统的适合性(fit)的齿轮机构。

背景技术

帽悬挂在多种环境中和为各种目的而被戴。帽悬挂允许自头部悬挂的诸如面罩和头盔的保护性装备。帽悬挂上的常见元件是头带，所述头带通常由塑料材料薄带构造形成为两端重叠并在头部的后面连接的大体圆形形状。

已有各种各样的方式被设计于将头带围长调节到合适的范围以适应不同戴者的多种头部形状和尺寸。在编号为11/316,232、归属于罗杰斯(Rogers)等人的美国专利申请中阐示一种这样的方式，该专利申请描述了具有可以由戴者手工调节的柔性带的头带。带的两端通过突出物和槽装置连接。在带一端上形成的一个或多个突出物插入带的另一端上形成的平行槽系列中的一个或多个槽中。所述带大体呈圆形形状，而选择的槽对应于用于头带的较小或较大的外围。

编号为4,942,628、归属于弗洛因德(Freund)的美国专利阐示有用于调节头带外围的第二种方法。根据弗洛因德，柔性带的端是连接的，保持在合适位置，并且由棘轮机构调节。棘轮调节旋钮具有一组嵌齿(cog teeth)，其作用于在头带重叠端形成的齿上。朝一个方向旋转旋钮拉着带端靠拢，朝另外的方向旋转旋钮迫使端分开。

因为棘轮调节能当头带在戴者的头部上时调节头带,所以棘轮调节一般优选于手动调节方式。然而，旋钮必须足够大到被戴者的手指(其可能戴有手套)抓取并旋转。

所述棘轮机构和旋钮的尺寸和重量在一些应用上有缺点。比方说，为了在保护性头盔上操作到旋钮，旋钮必须定位于头盔壳的边缘的下方。要不，头盔壳必须明显地与戴者的头部间隔以提供给旋钮空间并且允许戴者的手指在头盔壳的容积内操作旋钮。

编号为2,747,191、归属于霍夫马斯特(Hoffmaster)的美国专利描述包含附连于头带端的蜗杆的帽调节机构。在操作蜗杆时，蜗杆沿另一个头带部件缓慢行进，从而以近似于操作蜗杆传动软管夹的方式调节头带的外围。霍夫马斯特的蜗杆沿头带的带长显露并且当其被调节时绕头带的周边移动。

综合上述，需要一种帽调节机构，当其在戴者的头部上时可以由戴者操作并且比常规棘轮机构小、易操作和重量轻。

发明内容

本发明提供一种用于帽悬挂的小的、低型的(low-profile)、连续的调节机构。调节机构包含蜗杆传动，其提供大的齿轮减速和相当的机械增益，从而使调节机构易操作(如其可以由戴者的一个手指操作)。大的齿轮减速还提供自制动以维持帽在其经调节的位置上。在蜗杆传动操作时，调节机构优选沿帽的周界留在固定位置上，从而便于戴者操作到。另外，由于其小尺寸和低型，调节机构可以在广泛的多种帽器件（诸如比方说头盔，其中调节机构可以只位于其外壳缘的下方）中适合于小型空间。调节机构还提供连续的、非棘轮的调节，其允许在关心的范围内微调帽的适合性。调节机构和帽悬挂可以由弹性塑料材料制成。

在一个方面中，本发明涉及帽调节机构，其包含具有中心旋转轴的蜗杆，和第一头带元件，该第一头带元件包含(i)设置有与蜗杆起作用地接合的蜗齿条，和(ii)第一小齿轮齿条。帽调节机构还包含包含第二小齿轮齿条的第二头带元件、被设置与第一小齿轮齿条和第二小齿轮齿条同时起作用地接合的直齿轮，和至少部分包围第一及第二头带元件的壳体。帽调节机构被构造成致使蜗杆绕旋转轴的旋转引起第一头带元件和第二头带元件相对于蜗杆在相反方向平移，从而调节帽的适合性。

在某些具体实施方式中，蜗杆被构造成相对于壳体轴向固定。蜗杆可以包含沿中心旋转轴延伸的轴向突起，并且壳体可以包含被构造成接收轴向突起和相对于壳体维持蜗杆在轴向固定位置的保持器。在某些具体实施方式中，第一及第二头带元件中的每一个被构造成设置在戴者的头部的至少一部分的周围。第一及第二头带元件可以是单根带的部分。在另一具体实施方式中，第一及第二头带元件中的至少一个绕戴者的头部外围的至少一部分侧向延伸。

在某些具体实施方式中，沿第一头带元件的相反侧设置有蜗齿条和第一小齿轮齿条。在另一具体实施方式中，蜗齿条包含具有蜗杆切口(cut)的齿，而第一及第二小齿轮齿条包含具有直齿轮切口的齿。帽调节机构可以包含附于第一及第二头带元件中的至少一个的前额垫。前额垫可被构造成设于戴者的前额上。在某些具体实施方式中，蜗杆的外部表面包含滚花、带肋、或粗糙表面以便于与戴者手指的接合。

在某些具体实施方式中，第一及第二头带元件，直齿轮，和蜗杆由塑料制成。塑料可以包含弹性塑料、尼龙、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、和/或聚乙烯。蜗杆的旋转可以允许第一及第二头带元件非棘轮的、连续的调节。

在某些具体实施方式中，壳体使蜗杆与蜗齿条对准，并且使直齿轮与第一及第二小齿轮齿条对准。壳体可以包含止动件以阻止第一及第二头带元件超越预设位置运动。止动件可以包含设置在轨道内的接合体。接合体可以附连于壳体，并且轨道可以包含沿第一及第二头带元件中的至少一个纵向设置的槽。在某些具体实施方式中，接合体和轨道被构造成在蜗杆旋转时引导第一及第二头带元件中的至少一个运动。在另一具体实施方式中，蜗杆在第一旋转方向的旋转引起第一及第二头带元件靠拢运动，蜗杆在第二旋转方向的旋转引起第一及第二头带元件分开运动。

在某些具体实施方式中，直齿轮和蜗杆设置于第一头带元件的相反侧。可以将蜗杆定位为被戴者的手指操作到。壳体可以包含盖板和外壳体。

在另一方面，本发明涉及帽装置，其包含适合置于人的头部上的头盔壳，和帽调节机构。帽调节机构包含具有中心旋转轴的蜗杆、和第一头带元件，所述第一头带元件包含(i)被设置与蜗杆起作用地接合的蜗齿条，和(ii)第一小齿轮齿条。帽调节机构还包含第二头带元件，所述第二头带元件包含第二小齿轮齿条、被设置与第一小齿轮齿条、第二小齿轮齿条同时起作用地接合的直齿轮，和至少部分包围第一及第二头带元件的壳体。帽调节机构被构造成致使蜗杆绕旋转轴的旋转引起第一头带元件和第二头带元件相对于蜗杆在相反方向平移，从而调节帽的适合性。上述具体实施方式中的元件的描述也可以适用本发明的本方面。在某些具体实施方式中，将蜗杆的至少一部分设置于头盔壳的下边缘的下方。

附图说明

参照下面描述的附图、和权利要求，可以更好地理解本发明的目的和特征。附图不一定按比例绘制，取而代之的是大体上注重对本发明原理的说明。在附图中，相同数字标记用于在全部各种视图中表示相同部分。

虽然参照特定的举例和特定的具体实施方式在此特别显示和描述本发明，本领域技术人员应理解的是在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种形式上和细节上的变化。

图1是根据本发明的一个示例性具体实施方式的调节机构部件的后视示意图。

图2是根据本发明的一个示例性具体实施方式的组装于保护性头盔内的调节机构的后视示意图。

图3是根据本发明的一个示例性具体实施方式的调节机构和头带的部分的分解示意图。

图4a是根据本发明的一个示例性具体实施方式的调节机构的外壳体的内部示意图。

图4b是根据本发明的一个示例性具体实施方式的调节机构的外壳体的内部示意图。

图5a是根据本发明的一个示例性具体实施方式的头带元件一端的后视示意图。

图5b是根据本发明的一个示例性具体实施方式的头带元件一端的后视示意图。

图6是根据本发明的一个示例性具体实施方式的图5a中头带一端沿截面6－6’取得的端视示意图。

图7是根据本发明的一个示例性具体实施方式的图5b中头带一端沿截面7－7’取得的端视示意图。

具体实施方式

要求保护的本发明的器件、系统、方法和过程包含使用来自在此描述的具体实施方式的信息而发展的变型和改装是预期的。可以由相关领域的普通技术人员进行改装和/或修改在此描述的器件、系统、方法、和过程。

在整个本说明，其中描述了具有、包含、或包括特定的部件的器件和系统，或其中描述了具有、包含、或包括特定的步骤的过程和方法，另外,存在基本由或由举出的部件组成的本发明的器件和系统，及存在基本由或由举出的部件组成的本发明的过程和方法是预期的。

应理解的是只要本发明保持着可操作，步骤顺序或执行某些动作的顺序是无关紧要的。而且，两个或多个步骤或动作可以同时进行。

在此提到的任何公开，比方说背景技术段落，不认为该公开相对于在此提出的任何权利要求构成现有技术。提出背景技术段落是为了清楚的目的，而非用作说明相对于任何权利要求的现有技术的意思。

在某些具体实施方式中，“蜗杆”是具有旋转轴及突脊的圆柱体，所述旋转轴纵向通过圆柱中心，所述突脊围绕圆柱表面排布形成螺纹，致使突脊可以与形成于在此描述的其他元件上的齿啮合。

在某些具体实施方式中，“直齿轮”是轮形齿轮，其具有与轮面呈直角的旋转轴，而齿以间隔方式沿轮的外缘设置，致使齿可以与形成于在此描述的其他元件上的齿啮合。在某些具体实施方式中，当直齿轮的齿与不旋转的齿件(被称为“齿条”)啮合时，“直齿轮”也被称为“小齿轮(pinion)”，从而直齿轮的旋转转化为齿条的平移。

在某些具体实施方式中，“轴向”指的是相对元件的方向，其中当如在此所显示和描述的安装元件时，所述方向基本平行于元件的旋转轴。类似地，在某些具体实施方式中，“倾斜”指的是不同于基本平行于轴向方向的方向。

现在参考图1－7，将更全面地描述本发明的具体实施方式。

依照本发明的一个具体实施方式,图1描绘帽调节机构的部件。调节机构包含第一头带元件13a、第二头带元件13b、直齿轮20、和蜗杆30。第一头带元件13a的一端包含具有复数个齿15a的第一小齿轮齿条17。第二头带元件13b的一端包含具有复数个齿15b的第二小齿轮齿条18。第一及第二小齿轮齿条17、18的齿15a、15b与直齿轮20接合。第一头带元件13a还包含具有复数个被构造成与蜗杆30接合的蜗齿25的蜗齿条19。为了给戴者的手指提供更好的抓取，蜗杆30的外表面具有粗糙、带肋、或滚花特征35。

蜗杆30绕中心轴A的旋转引起第一及第二头带元件13a、13b相对于蜗杆30在相反方向平移。具体地，蜗杆30的旋转引起蜗齿25和第一头带元件13a在平行于中心轴的方向平移。当第一头带元件13a平移，第一小齿轮齿条17的齿15a引起直齿轮20旋转。直齿轮20的旋转引起第二小齿轮齿条18的齿15b和第二头带元件13b在与第一头带元件13a的平移方向相反的方向平移。因此，当戴者旋转蜗杆30时，取决于旋转方向,驱使第一及第二头带元件13a、13b靠拢或分开，从而调节帽的适合性。直齿轮20因而作为小齿轮并且对第一及第二小齿轮齿条17、18都进行操作，从而调节第一及第二头带元件13a、13b的重叠的范围。

调节机构可以被使用于调节两根柔性带的相对位置，柔性带可以被纳入帽悬挂,作为外围头带、从前到后或从耳朵到耳朵、或收缩或拉长冠设于戴者头部的半球形元件的跨过悬挂顶的带中的任一个。在某些具体实施方式中，如下所述的，用调节机构于调节用于头盔悬挂系统的头带的外围。

参考图2，作为头盔40的部分描绘调节机构50。用虚线表示头盔40的相对尺寸和位置(因其会从者的头部后面呈现)。在头盔内40，头盔悬挂系统的部件形成调节以适应戴者的头部尺寸的头带。

在所描绘的具体实施方式中，靠近于头盔40背后的头盔壳的下边缘安放调节机构50，致使蜗杆30为了被戴者容易操作到而至少部分在边缘下方露出。第一及第二头带元件13a、13b由紧固件45a、45b固定到在头盔40前面的前额垫44上。第一及第二头带元件13a、13b在头盔40背后在调节机构50中连接。第一及第二头带元件13a、13b可以由诸如尼龙、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、和/或聚乙烯的柔性塑料塑造。柔性塑料材料允许在蜗杆30旋转时将第一及第二头带元件13a、13b弯曲形成符合戴者的头部的大体圆形形状。

在所描绘的具体实施方式中，前额垫44由紧固件53a、53b固定于头盔壳，而第一及第二头带元件13a、13b由紧固件53c、53d固定于头盔壳。在某些具体实施方式中，选择用于紧固件53a-53d的位置与头盔壳的孔对准，所述孔还可以使用于附连柔性下巴托(未显示)以将头盔40固定在戴者的头部上。用于将头带元件紧固到头盔壳和将头盔40固定到戴者的头部的其他方式和位置是预期的。

在图3、图4a和4b描绘出的具体实施方式中，调节机构包含舒适块57、盖板58、和外壳体59。舒适块57提供缓冲和/或舒适的表面以接触戴者的头部的后面。舒适块57可以由EVA、氨基甲酸乙酯、EPS泡沫、和/或其他弹性材料构成。盖板58和外壳体59提供机械特性以定位、引导、和包围调节机构50的其他部件。盖板58通过自攻螺丝61附连于外壳体59上，所述自攻螺丝穿过盖板58中的孔62并且固定入外壳体59的开孔63中。也可以应用在技术领域中已知的其他方式来将盖板58紧固于外壳体59，包含卡扣(snap-fit)、焊接、和/或粘合。在某些具体实施方式中，尽管还可以使用技术领域中用于附连的其他方式，但是可以通过魔术贴(hook-and-loop)材料附连舒适块57于盖板58以便于用于为清洁或更换而移除。

如所描绘的，调节机构50的蜗杆30包含轴向突起64a、64b。轴向突起64a、64b与外壳体59(见图4a和4b)的凹入特征65a、65b对准，并且由轴向保持器67a、67b保持在合适位置(in place)，轴向保持器作为盖板58(见图3)的部分而形成。由凹入特征65a、65b和轴向保持器67a、67b使蜗杆30对准，允许蜗杆30绕轴向突起64a、64b自由旋转，且相对于外壳体59仍大体停留在固定的位置上。

盖板58和外壳体59引导第一及第二头带元件13a、13b与蜗杆30和直齿轮20进入有效起作用的接合。具体说，第一头带元件13a穿过开孔79a并且在盖板58和外壳体59之间形成的空间内可滑动地引导。类似地，柔性头带元件13b穿过开孔79b并且在盖板58和外壳体59之间形成的空间内可滑动地引导。直齿轮20绕盖板58上的枢轴突起83a和/或外壳体59上的枢轴突起83b旋转或枢转。直齿轮20接触第一及第二头带元件13a、13b的端上第一及第二小齿轮齿条17、18的齿15a、15b。

为阻止第一及第二头带元件13a、13b与直齿轮20脱离接合，至少一个头带元件具有与外壳体59上的止动突出物抵触的止动(stop)特征。比方说，在图3和4a中描绘的具体实施方式中，外壳体包含止动突出物88，而且第一头带元件13a的一端包含止动齿93。当第一及第二头带元件13a、13b运动分开，并且止动齿93到达止动突出物88，止动齿93和止动突出物88之间的抵触阻止了第一及第二头带元件13a、13b的进一步运动。通过阻止第一及第二头带元件13a、13b的进一步运动，止动突出物88担当极限止动件，避免了直齿轮20的脱离接合。

图4b、5b和7描绘了一种具体实施方式，其提供了在调节机构的调节范围的最大和最小位置停止调节机构的相对运动的替换机构。如所描绘的，第一头带元件113a的一端形成有纵向延伸与第一小齿轮齿条117的长度和蜗齿条119的长度基本相同长度的轨道腔193。第一小齿轮齿条117具有与直齿轮20接合的齿115a。蜗齿条119具有与蜗杆30接合的齿125。将外壳体159中的纵向突出物188的位置设为凸出进入轨道腔193中。

轨道腔193和纵向突出物188引导第一头带元件113a的运动并且担当极限止动件。比方说，当第一头带元件113a由蜗杆30(未显示)的旋转引起纵向运动，第一头带元件113a由在轨道腔193内滑动的纵向突出物188导向。第一头带元件113a的进一步运动可以引起纵向突出物188与轨道腔193的一端抵触。当轨道腔193的一端到达纵向突出物时，第一头带元件113a的进一步运动被阻止。纵向突出物188和轨道腔193还阻止第一头带元件113a的一端行进经过直齿轮20而导致脱离接合。将纵向突出物188和轨道腔193的尺寸和位置选择为提供第一头带元件113a的完整范围的运动。在其他具体实施方式中，纵向突出物188和腔193的位置是倒置的，致使腔设于外壳体上而纵向突出物设于第一头带元件113a上。

图5a和图6显示从调节机构上移除的第一头带元件13a以更好地阐示本发明的一种具体实施方式的独特功能。如所描绘的，第一头带元件13a的一端形成有两种类型的齿轮齿。第一头带元件13a的一侧上的蜗齿条19的蜗齿25形成有蜗杆切口形状并且呈角度致使当与蜗杆30接合时它们是起作用的。第一头带元件13a的第二侧上的第一小齿轮齿条17的齿15a形成有直的或直齿轮切口形状致使它们与图1所示的直齿轮20接合。参考图6，蜗齿25可以以蜗齿条角度α自第一头带元件13a突出。蜗齿条角度α允许蜗杆30位于更靠近调节机构50的后面以方便戴者操作到。比方说，蜗齿条角度α可以是在大约30度到大约60度之间，或大约45度。

等同情况

虽然参照特定的优选具体实施方式已特别地显示和描述本发明，但是本领域技术人员应理解的是在不脱离如由随附的权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下在其中可做形式和细节上的各种变化。应进一步理解的是在没有脱离本发明的范围的情况下相对于在此描述的其中一种具体实施方式的任何特征可以近似地适用于其他任何具体实施方式。

Claims (24)

1.帽调节机构包括：

       蜗杆，其具有中心旋转轴；

      第一头带元件，其包括：

           被设置与所述蜗杆起作用地接合的蜗齿条；以及

           第一小齿轮齿条；

      第二头带元件，其包括第二小齿轮齿条；

      被设置与所述第一小齿轮齿条和所述第二小齿轮齿条同时起作用地接合的直齿轮；以及

      至少部分包围所述第一及第二头带元件的壳体，

      其中所述蜗杆绕旋转轴的旋转引起所述第一头带元件和所述第二头带元件相对于所述蜗杆在相反的方向平移，从而调节帽的适合性。

2.根据权利要求1所述的帽调节机构，其中蜗杆被构造成相对于壳体轴向固定。

3.根据权利要求2所述的帽调节机构，其中蜗杆包括沿所述中心旋转轴延伸的轴向突起，并且所述壳体包括被构造成接收所述轴向突起和相对于所述壳体将所述蜗杆维持在固定的轴向位置的保持器。

4.根据权利要求1所述的帽调节机构，其中所述第一及第二头带元件中的每一个被构造成设于戴者的头部的至少一部分的周围。

5.根据权利要求1所述的帽调节机构，其中所述第一及第二头带元件为单根带的部分。

6.根据权利要求1所述的帽调节机构，其中所述第一及第二头带元件中的至少一个绕戴者的头部外围的至少一部分侧向延伸。

7.根据权利要求1所述的帽调节机构，其中将所述蜗齿条和所述第一小齿轮齿条沿所述第一头带元件的相反侧设置。

8.根据权利要求1所述的帽调节机构，其中所述蜗齿条包括具有蜗杆切口的齿，并且所述第一及第二小齿轮齿条包括具有直齿轮切口的齿。

9.根据权利要求1所述的帽调节机构，包括附于所述第一及第二头带元件中的至少一个的前额垫，其中前额垫被构造成设于戴者的前额上。

10.根据权利要求1所述的帽调节机构，其中所述蜗杆的外部表面包括滚花、带肋、或粗糙表面，以便于与戴者手指的接合。

11.根据权利要求1所述的帽调节机构，其中所述第一及第二头带元件、所述直齿轮、和所述蜗杆由塑料制成。

12.根据权利要求11所述的帽调节机构，其中所述塑料包括从由弹性塑料、尼龙、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、和聚乙烯组成的组中选出的至少一种。

13.根据权利要求1所述的帽调节机构，其中所述蜗杆的旋转允许所述第一及第二头带元件的非棘轮的、连续的调节。

14.根据权利要求1所述的帽调节机构，其中所述壳体将所述蜗杆与所述蜗齿条对准、并且将所述直齿轮与所述第一及第二小齿轮齿条对准。

15.根据权利要求1所述的帽调节机构，其中所述壳体包括阻止所述第一及第二头带元件超越预设位置运动的止动件。

16.根据权利要求15所述的帽调节机构，其中所述止动件包括设于轨道内的接合体。

17.根据权利要求16所述的帽调节机构，其中所述接合体附连于所述壳体，且所述轨道包括沿所述第一及第二头带元件中的至少一个纵向设置的槽。

18.根据权利要求16所述的帽调节机构，其中所述接合体和轨道被构造成当所述涡轮旋转时引导所述第一及第二头带元件中的至少一个运动。

19.根据权利要求1所述的帽调节机构，其中所述蜗杆在第一旋转方向的旋转引起所述第一及第二头带元件靠拢运动，而所述蜗杆在第二旋转方向的旋转引起所述第一及第二头带元件分开运动。

20.根据权利要求1所述的帽调节机构，其中将所述直齿轮和所述蜗杆设于所述第一头带元件的相反侧。

21.根据权利要求1所述的帽调节机构，其中将所述蜗杆定位为被戴者的手指操作到。

22.根据权利要求1所述的帽调节机构，其中所述壳体包括盖板和外壳体。

23.帽装置，包括：

      适合置于人的头部上的头盔壳；和

      帽调节机构，其包括：

        蜗杆，其具有中心旋转轴；

        第一头带元件，其包括：

            被设置与所述蜗杆起作用地接合的蜗齿条；以及

            第一小齿轮齿条；

        第二头带元件，其包括第二小齿轮齿条；

        被设置与第一小齿轮齿条、第二小齿轮齿条同时起作用地接合的直齿轮；以及

        壳体，其至少部分包围所述第一及第二头带元件，

        其中所述蜗杆绕旋转轴的旋转引起所述第一头带元件和所述第二头带元件相对于所述蜗杆在相反的方向平移，从而调节帽的适合性。

24.根据权利要求23所述的帽装置，其中将所述蜗杆的至少一部分设于所述头盔壳的下边缘的下方。