CN111629625A - 自动鞋系鞋带系统、装置及技术 - Google Patents

Abstract

在一示例中，系鞋带引擎设备可以包括壳体和传动系。该壳体可以固定在鞋物品内。传动系可以包括马达、太阳轮、行星齿轮、旋转齿圈和线轴。线轴可以固定到齿圈并且可以随其旋转。线轴可以配置为控制鞋物品的鞋带，并且可以配置为随着齿圈沿第一方向旋转而缠绕鞋带。

Description

自动鞋系鞋带系统、装置及技术

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年5月31日提交的美国临时专利申请序列号62/513213的优先权的权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

以下说明书描述了鞋组件的各个方面，鞋组件包括系鞋带系统，系鞋带系统包括电动或非电动系鞋带引擎、与系鞋带引擎有关的鞋部件、自动系鞋带鞋平台以及相关概念。更具体地，以下说明书中的大部分描述了包括电动或非电动自动鞋带拉紧的用于鞋的系鞋带引擎架构(构造)的各个方面。本说明书还讨论相关概念，比如电池充电设备、存储和交付包装以及鞋使用者接口。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述类似的部件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示类似部件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式大体上示出了本文件中讨论的各种实施例。

图1是根据一些示例实施例的具有电动系鞋带系统的鞋组件的一部分的部件的分解视图。

图2是根据一些示例实施例的示例系鞋带引擎的透视图。

图3A是根据一些示例实施例的示例系鞋带引擎的等距视图。

图3B是根据一些示例实施例的示例系鞋带引擎的俯视图。

图3C是根据一些示例实施例的示例系鞋带引擎的图3B的截面A-A的截面侧视图。

图3D是根据一些示例实施例的示例系鞋带引擎的分解等距视图。

图4A是根据一些示例实施例的示例系鞋带引擎的等距视图。

图4B是根据一些示例实施例的示例系鞋带引擎的俯视图。

图4C是根据一些示例实施例的示例系鞋带引擎的图4B的截面A-A的截面侧视图。

图4D是根据一些示例实施例的示例系鞋带引擎的图4B的截面A-A的截面侧视图。

本文提供的任何标题仅是为了方便起见，并不一定影响该标题下使用或讨论的术语的范围或含义。

具体实施方式

自收紧式鞋带的概念首先由Marty McFly在1989年上映的电影Back to theFuture II中所穿的假想的动力鞋带的

运动鞋广泛普及。此后，

至少发布了一种动力鞋带的运动鞋，其外观与Back to the Future II中的电影道具相似，所采用的内部机械系统和周围鞋平台不一定适合大规模生产和/或日常使用。另外，其他用于电动系鞋带系统的先前设计相对地遭受诸如高制造成本、复杂性、组装挑战和差的可维修性的问题。本发明人已经开发出各种概念来提供模块化鞋平台以容纳电动和非电动系鞋带引擎，其解决了上面讨论的一些或全部问题等。为了充分利用下面简要讨论的且在共同待决的申请系列号15/450860的标题为“自动鞋平台的系鞋带设备”中更详细地讨论的模块化系鞋带引擎，本发明人开发了各种替代和互补的系鞋带引擎设计、电池充电器、使用者接口概念以及本文讨论的显示/携带箱。

下文参考图1讨论的电动系鞋带引擎以及整个讨论的替代概念是从头开始开发的，以提供自动系鞋带鞋平台的坚固、可维修且可互换的部件。系鞋带引擎包括独特的设计元素，使零售级别的最终组装能够成为模块化鞋平台。系鞋带引擎设计允许大多数鞋组装过程利用已知的组装技术，对标准组装过程的独特适应仍然能够利用当前的组装资源。

在示例中，模块化自动系鞋带鞋平台包括固定到中底的中底板，用于接收系鞋带引擎。中底板的设计允许在购买时就将系鞋带引擎放到鞋平台中。中底板以及模块化自动鞋平台的其他方面允许不同类型的系鞋带引擎可互换使用。例如，下面讨论的电动系鞋带引擎可以改为人力系鞋带引擎。可替代地，可以在标准中底板内容纳具有脚存在感测或其他可选特征的全自动电动系鞋带引擎。

利用电动或非电动集中式系鞋带引擎来收紧运动鞋在提供足够的性能而不牺牲一定程度的舒适性方面提出了一些挑战。本文讨论的系鞋带架构已专门设计成与集中式系鞋带引擎一起使用，并设计成能够实现从休闲到高性能的各种鞋设计。

该初始概述旨在介绍本专利申请的主题。无意提供对以下更详细描述中公开的各种发明的排他性或穷举性解释。

自动鞋平台

以下讨论了自动鞋平台的各种部件，包括电动系鞋带引擎、中底板及平台的各种其他部件。尽管本公开的大部分集中在与电动系鞋带引擎一起使用的系鞋带架构上，但是所讨论的设计适用于人力系鞋带引擎或具有额外或更少功能的其他电动系鞋带引擎。因此，在“自动鞋平台”中使用的术语“自动”不旨在仅覆盖无需使用者输入即可操作的系统。相反，术语“自动鞋平台”包括各种电动的和人力的、自动致动的和人类致动的机构，用于收紧鞋的系鞋带或保持系统。

图1是根据一些示例实施例的用于鞋的电动系鞋带系统的部件的分解视图。图1所示的电动系鞋带系统1包括系鞋带引擎10、盖20、致动器30、中底板40、中底50和外底60。图1示出了自动系鞋带鞋平台的部件的基本组装顺序。电动系鞋带系统1开始于将中底板40固定在中底内。接下来，将致动器30插入中底板的与可嵌入外底60中的接口按钮相对的侧面中的开口中。接下来，将系鞋带引擎10放入中底板40中。在示例中，系鞋带系统1插入在系鞋带线缆的连续环下，并且系鞋带线缆与系鞋带引擎10中的线轴对准(在下面讨论)。最后，将盖20插入中底板40的凹槽中，固定在关闭位置，并且闩锁在中底板40的凹部中。盖20可以捕获系鞋带引擎10并且可有助于在操作过程中保持系鞋带线缆的对准。

在示例中，鞋物品或电动系鞋带系统1包括或配置为与可以监视或确定脚存在特征的一个或多个传感器对接。基于来自一个或多个脚存在传感器的信息，包括电动系鞋带系统1的鞋可以配置为执行各种功能。例如，脚存在传感器可以配置为提供关于鞋中是否存在脚的二进制信息。如果来自脚存在传感器的二进制信号指示存在脚，则可以激活电动系鞋带系统1，以自动地收紧或放松(即松开)鞋系鞋带线缆。在示例中，鞋物品包括处理器电路，其可以接收或解释来自脚存在传感器的信号。处理器电路可以可选地嵌入在系鞋带引擎10内或与之配合，比如在鞋物品的底中。

图2是根据示例实施例的系鞋带引擎10的各种内部部件的图。图2还示出了如何将称重传感器结合到系鞋带引擎比如系鞋带引擎10中。在该示例中，系鞋带引擎10还包括线轴磁体136、O形环密封件138、蜗杆驱动器140、衬套141、蜗杆驱动键142、齿轮箱144、齿轮马达145、马达编码器146、马达电路板147、蜗轮150、电路板160、马达插头161、电池连接162和有线充电插头163。线轴磁体136有助于通过磁力计(图2C中未示出)的检测来跟踪线轴130的运动。O形环密封件138起到密封可能绕线轴133迁移到系鞋带引擎10中的污垢和湿气的作用。在该示例中，称重传感器可以结合在衬套141的外侧，以检测从线轴130通过蜗轮150传递到蜗杆驱动器140上的力。来自称重传感器的信息可以用作张力控制的输入，以基于对鞋所经历的活动水平的推断来收紧或放松鞋带张力。例如，如果称重传感器检测到鞋带上的频繁冲击载荷，则可以推断出活动水平很高(例如从事篮球比赛)。可替代地，如果称重传感器检测到冲击载荷很小或没有，则系鞋带引擎可以推断出活动水平很低并可能松开鞋带。

在该示例中，系鞋带引擎10的主要驱动部件包括蜗杆驱动器140、蜗轮150、齿轮马达145和齿轮箱144。蜗轮150设计为禁止蜗杆驱动器140和齿轮马达145的反向驱动，这意味着从系鞋带线缆经由线轴130进入的主要输入力在较大的蜗轮和蜗杆驱动齿上得到解决。这种布置保护齿轮箱144不需要包括足够强度的齿轮以承受来自主动使用鞋平台的动态载荷或来自收紧系鞋带系统的收紧载荷。蜗杆驱动器140包括有助于保护驱动系统的更脆弱部分比如蜗杆驱动键142的附加特征。在该示例中，蜗杆驱动键142是蜗杆驱动器140的马达端中的径向狭槽，蜗杆驱动器140通过从齿轮箱144出来的驱动轴与销连接。该布置通过允许蜗杆驱动器140在将这些轴向载荷传递到衬套141和壳体结构100上的轴向方向(远离齿轮箱144)上自由移动而防止蜗杆驱动器140在齿轮箱144或齿轮马达145上施加任何轴向力。如上所述，该布置还允许将称重传感器方便地放置在衬套141的外侧，以测量来自鞋带的驱动力训练上的轴向力。

行星式齿轮传动系系鞋带引擎

图3A是根据一些示例实施例的系鞋带引擎200的等距视图。图3B是根据一些示例实施例的系鞋带引擎200的俯视图。图3C是根据一些示例实施例的系鞋带引擎200的图3B的截面A-A的截面侧视图。图3D是根据一些示例实施例的系鞋带引擎200的分解等距视图。下面同时讨论图3A-3D。

图3A-3D是示出根据一些示例实施例的基于行星式齿轮的系鞋带引擎的图。在该示例中，基于行星式齿轮的系鞋带引擎200可包括壳体205(包括基座206和盖208)、马达210(包括轴212)、蜗杆驱动器215、太阳轮轴承216、紧固件217、太阳轮220(包括外齿221和内齿222)、固定齿圈225(包括凸缘226)、旋转齿圈230、销235、一对板250、行星齿轮255A-255C(未在图3A和3B中示出，而在图3C中只有两个可见)、第二行星齿轮255B、线轴260、齿圈轴承265、印刷电路板(PCB)270、电池275、充电线圈280以及止推轴承285。图3B中还示出了截面标记A-A。图3C中还示出了中心轴A和定向指示器顶部和底部。

在该示例中，行星式齿轮系统可以由与太阳轮接合的轴的蜗轮驱动，以驱动线轴。行星式齿轮系统可以提供紧凑(密集)和高比率的封装(大齿轮减速)。该示例设计可以平衡径向力，并主要允许部件承受扭转应力。可以将任何先前讨论的系鞋带引擎修改为包括行星式齿轮传动系。该示例的细节将在下面进一步讨论。

壳体205可以是包括诸如金属、塑料、泡沫、弹性体、陶瓷、复合材料及其组合的材料的刚性或半刚性主体。壳体205可包括基座206，该基座的尺寸和形状设计成在其中接收传动系(马达210、齿轮、轴承等)、PCB270、电池275和充电线圈280。基座206可包括在基座206的底部的凹部207。盖208的尺寸和形状可设计成容纳在主体206上并部分地容纳在其中，以将部件包围在基座206内。

马达210可以是电动马达，在一示例中，其由电池275供电以通过轴212提供旋转输出。蜗杆驱动器215可以固定到轴212并且可以随其旋转。在一些示例中，轴212可以是蜗轮，并且在一些示例中，蜗杆驱动器215可以可释放地或固定地联接至轴212。

紧固件217可以是许多类型的紧固件，比如螺钉、铆钉、销、钉子等。在其他示例中，紧固件217可以用诸如粘合剂、焊接、搭扣配合等的其他紧固方式代替。

太阳轮220、旋转齿圈230和行星齿轮255A-255C中的每一个可以是齿轮。也就是说，太阳轮220、旋转齿圈230和行星齿轮255A-255C中的每一个可以是刚性或半刚性构件，每个都可绕轴线旋转并且分别配置为与另一构件接合以传递扭矩并因此旋转。这些齿轮中的每一个可以包括可以是正齿轮、锥齿轮、蜗杆、斜齿轮等的齿。

太阳轮220可以包括外齿221和内齿222。太阳轮220可以相对于壳体205在太阳轮轴承216上旋转，其中太阳轮轴承216(在某些示例中其是太阳轮220的一部分)可以位于壳体205的基座206的凹部207中，太阳轮220可以绕其旋转。

在一些示例中，太阳轮220可以是蜗轮。即，太阳轮220可包括外凸缘，其高度相对于中心毂或中心齿轮部分的高度相对较大，从而与车轮相似。在一些示例中，蜗轮的外齿221可以是蜗杆类型的，并且可以配置为与轴212的蜗杆驱动器215接合并且可以从中接收旋转和扭矩。内齿222可从太阳轮的中心部分或毂径向向外延伸，该中心部分或毂的直径明显小于包括外齿221的外部分或外凸缘的直径。这样，太阳轮220可提供相对较大的齿轮比或齿轮减速。

行星齿轮255A-255C可以是相对较小的齿轮，其配置为在绕太阳轮的中心轴线A旋转的同时与太阳轮的内齿222接合。行星齿轮255A-255C可以一起将旋转和扭矩传递到旋转齿圈230。行星齿轮255A-255C可以通过一对板250保持在一起。在一些示例中，每个行星齿轮255A-255C可以接收穿过其中的销235，其中每个销235可以在每个行星齿轮255A-255C的两侧固定到板250，以帮助固定行星齿轮255A-255C的相对位置，同时仍允许行星齿轮255A-255C绕它们各自的销235旋转。止推轴承285可以与太阳轮220和其中一个板250接合，以使板250和行星齿轮255A-255C相对于太阳轮220隔开。尽管讨论并示出了三个行星齿轮255A-255C，但在系鞋带引擎200中还可以使用更少或更多的行星齿轮。例如，可以使用1、2、4、5、6、7、8、9、10等行星齿轮。

旋转齿圈230可以是与中心轴线A同轴的单个齿轮，并且配置为接合每个行星齿轮255A-255C。旋转齿圈230可以设置在固定齿圈225内，并且可以在固定齿圈225内且相对于其旋转。旋转齿圈230可以在旋转齿圈230的大致中心部分联接至线轴260。在其他示例中，线轴260可以连接至旋转齿圈230的其他部分。线轴260可以是绕线轴、卷轴或圆柱体，其配置为缠绕并保持鞋物品的鞋带的一部分。在一些示例中，线轴260可以连接至旋转齿圈230以随其旋转。线轴260可以用类似于鞋带线轴130的鞋带线轴或者满足系鞋带引擎设计的鞋带收紧要求的替代设计来代替。

固定齿圈225可以是可插入壳体205的基座206中的固定齿轮。在一些示例中，固定齿圈225可以从基座206的顶部朝向底部延伸并且可以与行星齿轮255A-255C接合，其中行星齿轮255A-255C分别与固定齿圈225的内齿接合并绕太阳轮220的中心部分旋转。在一些示例中，固定齿圈225可以朝向底部延伸以接合太阳轮220或将太阳轮220和固定齿圈225分开以使其之间相对旋转的轴承。

固定齿圈225可以包括多个凸缘226，其中每个凸缘226朝向盖208的周边径向向外延伸。每个凸缘226可以配置为接收穿过其中的紧固件，比如紧固件217之一，以将固定齿圈固定到盖208和基座206。凸缘226可放置用于稳定，同时平衡壳体205内的其他部件的体积优化。

齿圈轴承265可以是配置为接合旋转齿圈和盖208的轴承，以将齿圈230(和其他部件)保持在壳体205的基座206内并允许齿圈230相对于壳体205旋转。

印刷电路板(PCB)270可以是集成电路板，其配置为支撑和电连接部件，包括业界已知的任何多种形式的晶体管和电路，并且可以配置为提供导电结构和触点以分配信号。在一些示例中，PCB270可以是可编程控制器，比如单板或多板计算机，或者是直接数字控制器(DDC)。在其他示例中，PCB270可以是任何相对较小的计算设备，包括具有或不具有无线通信能力的处理器。

电池275可以配置为存储从充电线圈280接收的电力，该电力可以随后分配到PCB270和马达210。在一些示例中，电池275可以是可更换的电池等。在一些示例中，充电线圈280可以是感应充电线圈，其配置为与感应充电器相互作用以向电池275提供电荷以供存储和/或使用。

在一些示例的操作中，可以通过充电线圈280对电池275进行充电。当需要系鞋带事件时，PCB270可以将功率传输(或可以指示电池传输)至马达210以使轴212旋转。当轴212旋转时，蜗杆驱动器215也旋转。由于蜗杆驱动器215与太阳轮(或蜗轮)220(特别是太阳轮220的外齿221)接合，因此蜗杆驱动器215的旋转驱动太阳轮220绕中心轴线A旋转。

经由内齿222与每个行星齿轮255A-255C接合的太阳轮220可以将旋转传递给每个行星齿轮255A-255C，以使每个行星齿轮255A-255C绕太阳轮220的中心部分或毂旋转。行星齿轮255A-255C可以将旋转进一步传递到旋转齿圈230和线轴260，以在系鞋带事件期间驱动缠绕鞋带。线轴260的这种旋转可以继续，直到PCB270发出停止轴212旋转的命令为止，该命令停止太阳轮、行星齿轮255A-255C、旋转齿圈230和线轴260的旋转。在系鞋带事件之后，例如在使用鞋物品期间，可以保持线轴260的位置，直到发生松动事件为止。在一些示例中，线轴260的位置可以被保持，因为蜗杆驱动器215与蜗轮的外齿220之间的接合不能沿反向旋转操作，从而为此无需额外机构即可用作保持张力动态的机械锁，这可以帮助节省成本并降低系鞋带引擎200的复杂性。

至少部分地因为嵌套齿轮(比如太阳轮220内的行星齿轮255A-255C)，所以系鞋带引擎200的行星式齿轮系统可以为弹性可靠的鞋物品提供紧凑(致密)的系鞋带引擎。尽管系鞋带引擎200相对较小，但是行星式齿轮系统可以帮助提供高比率封装(大齿轮减速)传动系，以帮助获得期望的系鞋带速度和扭矩。

此外，由于在系鞋带引擎200内使用了多个行星齿轮，比如三个行星齿轮255A-255C，因此载荷可以在三个部分之间分配。这可能很重要，因为行星齿轮255A-255C可以是系鞋带引擎200的最小和/或最易碎的部分。因此，通过分担载荷，可以减少行星齿轮255A-255C的故障。

通过将旋转齿圈230定位在系鞋带引擎的顶部附近(并因此远离鞋物品的底部)，可以更容易地通过基座206安装齿圈230，并且可以减少由于用户造成的壳体偏斜对旋转齿圈230和线轴260的冲击。例如，在使用期间对壳体206的岩石或石头撞击可能导致对壳体206的点载荷。这些撞击最有可能发生在壳体206的底部，远离线轴260和旋转齿圈230。而且，系鞋带引擎的大部分安装接口(比如固定齿圈225及其凸缘226)发生在壳体的顶部，远离上面讨论的偏转事件的应力和力。此外，由于太阳轮轴承216在壳体205的基座206的底部中的单个轴承安装点中的凹部207处安装至太阳轮220，因此传动系可以与壳体205的偏转基本隔离。

而且，由于太阳轮220、蜗杆驱动器215和PCB270的相对定位，可以容易地将马达编码器(例如马达编码器146)集成并定位在壳体内，以提供马达210的适当且低等待时间的控制反馈，这可以改善系鞋带引擎200的操作。

系鞋带引擎200的该示例设计可以平衡径向力的传递和速度降低，并且使用能够提供良好的旋转刚度并且可以在行星齿轮和齿圈之间分配负载的行星式齿轮系有助于在部件上承受主要的扭转应力，同时仍提供相对较低的系鞋带时间。

动力弹簧系鞋带引擎

图4A是根据一些示例实施例的系鞋带引擎400的等距视图。图4B是根据一些示例实施例的系鞋带引擎400的俯视图。图4C是根据一些示例实施例的系鞋带引擎400的图4B的截面A-A的截面侧视图。

图4A-4C是示出根据一些示例实施例的基于动力弹簧的系鞋带引擎的图。在该示例中，基于动力弹簧的系鞋带引擎400可以包括壳体405(包括基座406和盖408)、马达410、轴415、弹簧心轴420、动力弹簧430、离合器435、杆440、联接器(线轴心轴)445、联接器轴承450、线轴460、从动齿轮465、驱动齿轮470、弹簧心轴轴承475和从动齿轮轴承480。图4B中还示出了截面标记A-A和轴的轴线S。图4C中还示出了中心轴线A、横向轴线T和定向指示器顶部和底部。在一些示例中，系鞋带引擎400还可包括印刷电路板(PCB)、电池和充电线圈。

在该示例中，动力弹簧系鞋带引擎可以由马达驱动以旋转动力弹簧以将能量存储在动力弹簧中。在系鞋带事件期间，动力弹簧可以选择性地并且可控制地将存储的能量释放到联接器，以使线轴旋转，并且在系鞋带事件之间，动力弹簧可以旋转以存储能量。动力弹簧系统可以使用少量的小零件来提供紧凑、安静且经济高效的系鞋带引擎。可以将任何先前讨论的系鞋带引擎修改为包括动力弹簧传动系。该示例的细节将在下面进一步详细讨论。因此，可以将替代的鞋带线轴设计结合到下面讨论的系鞋带引擎400中。

壳体405可以是由诸如金属、塑料、泡沫、弹性体、陶瓷、复合材料及其组合的材料构成的刚性或半刚性主体。壳体405可包括基座406，基座406的尺寸和形状设计成在其中接收传动系(马达410、齿轮、轴承、弹簧等)、PCB、电池和充电线圈。基座406可包括在基座406的底部处的凹部，以在其中容纳轴承475和480。盖408的尺寸和形状可设计成容纳在主体406上并部分地容纳在其中，以将部件包围在基座406内。

马达410可以是电动马达，在一示例中，由电池供电以通过轴415提供旋转输出。轴415可以可释放地或固定地联接至驱动齿轮470，其可以与从动齿轮465接合。在一些示例中，从动齿轮465和驱动齿轮470中的每一个可以是圆锥形齿轮或者具有基本上为锥形的几何形状的齿轮。

在一些示例中，从动齿轮465和驱动齿轮470可以是圆锥形齿轮，比如锥齿轮。例如，驱动齿轮可绕驱动轴线S旋转，而从动齿轮可绕横向轴线T旋转，该横向轴线可大致横向于驱动轴线S且大致平行于中心轴线A。在该示例中，驱动齿轮470可以由马达410的轴415旋转以使从动齿轮465绕横向轴线T旋转。在一些示例中，从动齿轮465可以由从动齿轮轴承480支撑并且相对于其可旋转，在一些示例中，从动齿轮轴承480可以固定到壳体405的底部。

弹簧心轴420可以是旋转心轴、联接器、卡盘等。在一些示例中，弹簧心轴420可以由弹簧心轴轴承475支撑，该弹簧心轴轴承475可以固定到壳体405的底部。在一些示例中，弹簧心轴轴承475和从动齿轮轴承480可以是轴颈轴承、球轴承、滚针轴承等。杆440可以是固定到动力弹簧430并固定到离合器435的刚性体。在一些示例中，杆440可以由弹簧心轴420支撑并且可以相对于其旋转。在一些示例中，弹簧心轴420可以可控制地接合和脱离从动齿轮465，以选择性地将扭矩从马达410传递至动力弹簧430，如下面进一步详细讨论。

动力弹簧430可以是配置为存储势能的偏压或弹性元件。动力弹簧430可以由诸如金属、聚合物等的材料制成。在一些示例中，动力弹簧430可以由弹簧钢制成。在一些示例中，动力弹簧430可以是螺旋弹簧、扭力弹簧、绕线弹簧等。动力弹簧430可被支撑并连接到弹簧心轴420，其中弹簧心轴可以与从动齿轮465接合以旋转弹簧心轴420并且因此旋转动力弹簧430。

离合器435可以是配置为选择性地通过其传递旋转的机械或机电离合器。在离合器435是机电的示例中，离合器435可以响应于来自PCB的控制信号来传递旋转(和扭矩)。在一些示例中，离合器435可以是棘轮离合器，以帮助限制杆440(且因此动力弹簧430)的反向旋转。

联接器(线轴心轴)445可以是旋转的心轴、联接器、卡盘等。在一些示例中，联接器445可以联接至线轴460和离合器，并且可以与联接器轴承450接合。在一些示例中，联接器445可以配置为选择性地联接至线轴460。在一些示例中，当线轴460连接至联接器(线轴心轴)445时，线轴460可随其旋转。联接器轴承450可以是固定到壳体的盖408的轴承。联接器轴承450可以与联接器445接合，以帮助限制联接器445(且因此离合器435和杆460)的非旋转运动。线轴460可以是配置成缠绕并保持鞋物品的鞋带的一部分的绕线轴、卷轴或圆筒。

在一些示例的一般操作中，可以通过充电线圈对电池充电，该充电线圈可以由PCB控制以将功率传递至马达410以旋转轴415。当轴415旋转时，驱动齿轮470也旋转。因为驱动齿轮470与从动齿轮465接合，所以驱动齿轮470驱动从动齿轮465以绕横向轴线T旋转。

从动齿轮465的旋转可以驱动弹簧心轴420绕中心轴线A旋转。因为弹簧心轴420可以固定到驱动弹簧430，所以弹簧心轴420的旋转可以缠绕驱动弹簧430(和杆440)。当驱动弹簧430与线轴460分离时，驱动弹簧430可以在其中存储机械(和旋转)势能。当需要系鞋带事件时，PCB可以将信号发送到离合器，以将杆440联接到线轴460，以将动力弹簧430的旋转通过杆440传递到联接器445和线轴460，以在系鞋带事件期间驱动缠绕鞋带。线轴460的这种旋转可以继续，直到PCB发出停止线轴460旋转的命令为止，在一些示例中，该命令可以使离合器脱离(使杆440与线轴脱离)，或者在其他示例中，保持线轴460和动力弹簧430的位置。在使用鞋物品期间，可以保持线轴460的位置直到发生松动事件。

系鞋带引擎400还可以在系鞋带的各个阶段中操作。在一些示例中，离合器435允许动力弹簧和线轴460独立地操作。例如，线轴460可以通过联接器445联接和分离，并且弹簧430可以通过弹簧心轴420联接和分离到马达410。例如，当鞋带松动时，可以加载动力弹簧430，其中线轴460保持在适当位置并且未联接至动力弹簧430，而弹簧心轴420接合从动齿轮365，同时动力弹簧430被马达410缠绕或拧紧。在缠绕动力弹簧430之后，线轴460可以(通过离合器435和杆440)联接到动力弹簧430，并且线轴460可以通过联接器445保持在适当位置，因为弹簧心轴420可以通过从动齿轮465保持在适当位置。在鞋物品中或在系鞋带事件期间检测到脚时，线轴460可以联接至动力弹簧430，并且动力弹簧430可以通过弹簧心轴420从马达410释放，以允许动力弹簧430旋转线轴460以收紧鞋带。

同样，在增加的鞋带张力的调节期间，可以通过以下方式首先加载动力弹簧430：将线轴460与动力弹簧430分离，并且将线轴460与联接器445保持在适当位置，同时将动力弹簧430经由与从动齿轮465接合的弹簧心轴420联接至马达410，使得马达410可以缠绕动力弹簧430。在一些示例中，可以在调节期间跳过缠绕。在任一种情况下，当动力弹簧430被缠绕时，线轴460可以联接至动力弹簧430，并且动力弹簧430可以从马达410释放，并且线轴460可以从联接器445释放，以将扭矩从动力弹簧430传递到线轴460以收紧鞋带。当出现用于松开鞋带的调节命令时，线轴460可以保持联接至动力弹簧，并且可以手动地松开鞋带。

在穿鞋物品期间以及当鞋带将保持收紧时，线轴460可被保持(通过联接器445)，同时线轴460通过离合器435连接至动力弹簧430并且同时弹簧心轴420与从动齿轮465接合以防止松动。当发生松动事件时，线轴460可被释放并且动力弹簧430可被释放。

在一些示例中，杆440可以包括附加离合器，以选择性地将杆440联接至动力弹簧430。在其他示例中，联接器445可以包括离合器或离合机构，以选择性地将联接器445联接至线轴460。在一示例中，可在松开事件期间释放联接器445的离合器，以允许线轴自由旋转，从而可松开鞋带。

在一些示例中，离合器435可包括用于使联接器445且因此线轴460的旋转方向反向的机构，以选择性地将动力弹簧430在任一旋转方向上提供的旋转传递至线轴460。这可以允许动力弹簧430驱动线轴460以选择性地收紧或松开鞋带。在其他示例中，离合器435可包括允许弹簧430经由杆440通过线轴460缠绕的机构，使得手动松开事件可缠绕弹簧，这可进一步增加充电之间的时间和/或可减少电池的大小。

在一些示例中，动力弹簧430的尺寸可以设计成为多个系鞋带事件提供动力。例如，动力弹簧430的尺寸可设计成为2、5、10、15、20个等系鞋带事件提供动力。因为系鞋带引擎400提供了为一个或多个系鞋带事件存储潜在机械能的能力，所以系鞋带引擎400可以通过缠绕动力弹簧430并使电池完全充电来存储超出电池的电容量的用于系鞋带事件的附加动力。同样，在一些示例中，在动力弹簧430可以存储足够的机械动力用于多个系鞋带事件的情况下，可以从系鞋带引擎中省去电池，从而节省材料和成本。

因为即使不使用马达410，动力弹簧430也可以为系鞋带提供动力，所以系鞋带事件可以相对安静。而且，由于动力弹簧430可以在系鞋带事件之外(即在系鞋带事件之前)被缠绕，所以马达可被更有效地操作(例如以较低的速度持续较长的时间)以帮助减少动力消耗。

在一些示例中，联接器445可配置为用作离合器，以选择性地将扭矩从动力弹簧430提供至线轴460。在这些示例中，联接器445可联接至杆440和线轴460中的一个或多个，并且可以与杆440和线轴460中的一个或多个分离以允许两者的单独旋转。

图4D是根据一些示例实施例的系鞋带引擎400的图4B的截面A-A的截面侧视图。图4D的系鞋带引擎400的部件可以与以上讨论的图4A-4C的部件一致。图4D进一步示出了用于将旋转能量(扭矩)从从动齿轮传递到鞋带的路径。

在图4D所示的示例中，扭矩可以从传动系传递，例如以速度降低从马达410通过从动齿轮465传递到连接505处的弹簧心轴420。弹簧心轴420可通过动力弹簧435将扭矩传递至杆440，并直接在连接510处传递至离合器435(当离合器435接合时)、联接器445以及线轴460。在一些示例中，当动力弹簧430被完全缠绕时，扭矩的这种传递可以是直接的。在其他示例中，该传递可以通过缠绕动力弹簧430而延迟。总的动力(扭矩)传递路径500在图4D中示出。

示例

以下非限制性示例详细描述了本主题的某些方面，以解决挑战并提供本文所讨论的益处。

示例1是一种用于自动鞋平台的系鞋带引擎，所述系鞋带引擎包括：壳体，其可固定在鞋物品内；以及传动系，其至少部分位于壳体内，该传动系包括：马达，其包括可在壳体内旋转的轴；太阳轮，其由轴驱动以绕太阳轮的中心轴线旋转；行星齿轮，其与太阳轮接合并由太阳轮驱动以旋转；旋转齿圈，其与行星齿轮接合并由行星齿轮驱动以绕中心轴线旋转；以及线轴，其固定至齿圈并可随之旋转，所述线轴配置为控制鞋物品的鞋带并在齿圈沿第一方向旋转时缠绕鞋带。

在示例2中，示例1的主题可选地包括其中太阳轮包括：外组齿，其与所述轴接合并由此被驱动；以及内组齿，其被驱动以与外组齿同轴旋转，所述行星齿轮与内组齿接合并由其驱动。

在示例3中，示例1-2中任何一个或多个的主题可选地包括包括行星齿轮的多个行星式齿轮，多个行星式齿轮中的每个行星式齿轮可与内组齿接合并由其驱动。

在示例4中，示例2-3中任何一个或多个的主题可选地包括其中太阳轮包括蜗轮。

在示例5中，示例4的主题可选地包括其中多个行星齿轮位于蜗轮内。

在示例6中，示例2-5中任何一个或多个的主题可选地包括其中轴包括蜗杆驱动器，其可与所述蜗轮的外组齿接合，以响应于来自马达的旋转而使太阳轮旋转。

在示例7中，示例1-6中任何一个或多个的主题可选地包括齿圈轴承，其与所述齿圈接合。

在示例8中，示例7的主题可选地包括其中壳体还包括可固定至壳体基部的盖，该盖可与所述齿圈轴承接合以将所述齿圈和齿圈轴承轴向保持在壳体内。

在示例9中，示例8的主题可选地包括固定齿圈，所述旋转齿圈可设置在固定齿圈内并且可相对于固定齿圈旋转，所述盖可固定到固定齿圈以限制固定齿圈相对于壳体的运动，并且所述固定齿圈可与太阳轮接合，以限制太阳轮相对于壳体的轴向运动。

在示例10中，示例9的主题可选地包括其中固定齿圈包括可固定到所述盖的多个安装凸缘，每个凸缘从所述固定齿圈的主体径向向外延伸，每个凸缘配置为接收紧固件以将固定齿圈固定到所述盖。

在示例11中，示例1-10中任何一个或多个的主题可选地包括一对板，其围绕所述行星齿轮；以及销，其延伸穿过所述行星齿轮和一对板，以将行星齿轮保持在一对板之间，行星齿轮可绕销旋转。

在示例12中，示例11的主题可选地包括推力轴承，其与所述一对板中的一个板以及与太阳轮的第一侧接合。

在示例13中，示例12的主题可选地包括其中壳体包括凹部，所述凹部配置为在其中容纳太阳轮的至少一部分。

在示例14中，示例13的主题可选地包括太阳轮轴承，其至少部分地可设置在所述壳体的凹部中，该轴承可与太阳轮的第二侧接合。

示例15是一种用于自动鞋平台的系鞋带引擎，所述系鞋带引擎包括：壳体，其可固定在鞋物品内；以及传动系，其至少部分位于壳体内，该传动系包括：马达，其包括可在壳体内旋转的轴；动力弹簧，其由轴驱动以绕中心轴线旋转，以在启动时传递存储的能量；线轴，其可绕中心轴线旋转，所述线轴配置为可控制地缠绕鞋物品的鞋带；以及离合器，其配置为可控制地将动力弹簧联接至线轴以在其间传递旋转。

在示例16中，示例15的主题可选地包括其中离合器是棘轮离合器。

在示例17中，示例15-16中任何一个或多个的主题可选地包括弹簧心轴，其连接到所述壳体并且相对于壳体可旋转，该弹簧心轴支撑所述动力弹簧，并且该弹簧心轴可控制地联接至所述轴，以将旋转从轴传递至动力弹簧。

在示例18中，示例17的主题可选地包括圆锥形驱动齿轮，其固定至所述轴，并且可随轴绕轴的轴线旋转；以及圆锥形从动齿轮，其与圆锥形驱动齿轮接合，并被驱动从而绕大致横向于轴的轴线的横向轴线旋转，该圆锥形从动齿轮联接到弹簧心轴以向其传递旋转。

在示例19中，示例15-18中任何一个或多个的主题可选地包括其中动力弹簧是螺旋弹簧或扭力弹簧之一。

在示例20中，示例15-19中任何一个或多个的主题可选地包括线轴心轴，其至少部分地位于壳体内并与动力弹簧同轴，该线轴心轴可控制地联接到线轴并联接到离合器，该线轴心轴可绕中心轴线旋转。

在示例21中，示例15-20中任何一个或多个的主题可选地包括杆，其由所述线轴心轴支撑并联接至动力弹簧和离合器，该杆配置为由动力弹簧驱动以相对于线轴心轴旋转。

在示例22中，示例21的主题可选地包括联接器轴承，其固定至壳体并与线轴心轴接合，以限制线轴、线轴心轴、离合器和动力弹簧相对于壳体的运动。

在示例23中，示例15-22中任何一个或多个示例的主题可选地包括其中马达配置为使所述轴旋转以驱动所述动力弹簧以在其中存储旋转能，动力弹簧配置为当所述离合器选择性地将动力弹簧连接到所述线轴时将旋转能通过离合器传递至线轴以缠绕鞋带。

在示例24中，示例15-23中任何一个或多个的主题可选地包括其中离合器与动力弹簧同轴地定位。

在示例25中，示例1-23中任何一个或任何组合的系统、设备或方法可选地配置为使得所引用的所有元素或选项可供使用或选择。

补充说明

在整个说明书中，多个实例可以实现描述为单个实例的部件、操作或结构。尽管将一种或多种方法的单独操作示出并描述为单独的操作，但可以同时执行一个或多个单独操作，并且不需要按照所示顺序执行操作。在示例配置中表示为单独部件的结构和功能可以实现为组合的结构或部件。类似地，表示为单个部件的结构和功能可被实现为单独的部件。这些和其他变型、修改、添加和改进落入本文主题的范围内。

尽管已经参考特定示例实施例描述了本发明主题的概述，但在不脱离本公开的实施例的较宽范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和改变。仅出于方便起见，本文中可以单独地或共同地用术语“发明”来指代发明主题的此类实施例，并且如果实际上公开了一个以上，则不希望将本申请的范围自动限于任何单个公开或发明概念。

对本文所示的实施例进行了足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实践所公开的教导。可以使用其他实施例并从中得出它们，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑上的替换和改变。因此，本公开不应被理解为限制性的，并且各种实施例的范围包括所公开的主题有权享有的等同物的全部范围。

如本文中所用，术语“或”可以包含或排他的含义来解释。此外，可以为本文中描述为单个实例的资源、操作或结构提供多个实例。另外，各种资源、操作、模块、引擎和数据存储之间的边界在某种程度上是任意的，并且在特定说明性配置的上下文中示出了特定操作。可以设想功能的其他分配，并且可以落入本公开的各种实施例的范围内。通常，在示例配置中表示为单独资源的结构和功能可以实现为组合结构或资源。类似地，表示为单个资源的结构和功能可以实现为单独的资源。这些和其他变型、修改、添加和改进落入如所附权利要求所表示的本公开的实施例的范围内。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。

这些非限制性示例中的每一个可以独立存在，或者可以与一个或多个其他示例以各种排列或组合而组合。

上面的详细描述包括对附图的引用，这些附图形成了详细描述的一部分。附图通过说明的方式示出了可以实践本发明的特定实施例。这些实施例在本文中也被称为“示例”。这些示例可以包括除了示出或描述的那些元件之外的元件。然而，本发明人还考虑了仅提供示出或描述的那些元件的示例。此外，本发明人还考虑关于特定示例(或其一个或多个方面)或关于本文所示或所述的其他示例(或其一个或多个方面)的使用所示出或描述的那些元素(或其一个或多个方面)的任何组合或置换的示例。

如果本文件与通过引用方式并入的任何文件之间的用法不一致，则以本文件中的用法为准。

在本文件中，术语“一”或“一个”如专利文件中常用的那样用于包括一个或多个，独立于“至少一个”或“一个或多个”的任何其他情况或用法。在本文件中，术语“或”用于表示非排他性的，或者使得“A或B”包括“A但没有B”、“B但没有A”以及“A和B”，除非另有说明。在本文件中，术语“包括”和“其中”用作相应术语“包括”和“其中”的简明英语等效词。此外，在以下权利要求中，术语“包括”和“包括”是开放式的，也就是说，包括权利要求中在此术语之后列出的元素之外的元素的系统、装置、物品、组合物、制剂或过程仍被认为属于该权利要求的范围。此外，在所附权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并且不旨在对其对象施加数字要求。

本文所述的方法(过程)示例，比如鞋组装示例，可以至少部分地包括机器或机器人实施方式。

上面的描述旨在是说明性的，而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。在回顾以上描述之后，例如可以由本领域的普通技术人员使用其他实施例。包括的摘要(如果提供的话)应遵守37 C.F.R.§1.72(b)，以使读者能够快速确定技术公开的性质。提交本文件时应理解为不会将其用于解释或限制权利要求的范围或含义。另外，在以上描述中，各种特征可以组合在一起以简化本公开。这不应被解释为意图使未声明的公开特征对于任何声明都是必不可少的。相反，发明主题可以在于少于特定公开实施例的所有特征。因此，以下权利要求由此作为示例或实施例并入详细说明中，每个权利要求作为独立的实施例而独立存在，并且可以预期的是，这样的实施例可以各种组合或置换彼此组合。本发明的范围应参考所附权利要求书以及这些权利要求书所赋予的等效物的全部范围来确定。

Claims (24)

1.一种用于自动鞋平台的系鞋带引擎，所述系鞋带引擎包括：

壳体，其可固定在鞋物品内；以及

传动系，其至少部分位于壳体内，该传动系包括：

马达，其包括可在壳体内旋转的轴；

太阳轮，其由轴驱动以绕太阳轮的中心轴线旋转；

行星齿轮，其与太阳轮接合并由太阳轮驱动以旋转；

旋转齿圈，其与行星齿轮接合并由行星齿轮驱动以绕中心轴线旋转；以及

线轴，其固定至齿圈并可随之旋转，所述线轴配置为控制鞋物品的鞋带并在齿圈沿第一方向旋转时缠绕鞋带。

2.根据权利要求1所述的系鞋带引擎，其中，所述太阳轮包括：

外组齿，其与所述轴接合并由此被驱动；以及

内组齿，其被驱动以与外组齿同轴旋转，所述行星齿轮与内组齿接合并由其驱动。

3.根据权利要求1所述的系鞋带引擎，还包括：

包括所述行星齿轮的多个行星式齿轮，多个行星式齿轮中的每个行星式齿轮可与内组齿接合并由其驱动。

4.根据权利要求2所述的系鞋带引擎，其中，所述太阳轮包括蜗轮。

5.根据权利要求4所述的系鞋带引擎，其中，所述多个行星式齿轮位于所述蜗轮内。

6.根据权利要求2所述的系鞋带引擎，其中，所述轴包括蜗杆驱动器，其可与所述蜗轮的外组齿接合，以响应于来自马达的旋转而使太阳轮旋转。

7.根据权利要求1所述的系鞋带引擎，还包括：

齿圈轴承，其与所述齿圈接合。

8.根据权利要求7所述的系鞋带引擎，其中，所述壳体还包括可固定至壳体基座的盖，该盖可与所述齿圈轴承接合以将所述齿圈和齿圈轴承轴向保持在壳体内。

9.根据权利要求8所述的系鞋带引擎，还包括：

固定齿圈，所述旋转齿圈可设置在固定齿圈内并且可相对于固定齿圈旋转，所述盖可固定到固定齿圈以限制固定齿圈相对于壳体的运动，并且所述固定齿圈可与太阳轮接合，以限制太阳轮相对于壳体的轴向运动。

10.根据权利要求9所述的系鞋带引擎，其中，所述固定齿圈包括可固定到所述盖的多个安装凸缘，每个凸缘从所述固定齿圈的主体径向向外延伸，每个凸缘配置为接收紧固件以将固定齿圈固定到所述盖。

11.根据权利要求1所述的系鞋带引擎设备，还包括：

一对板，其围绕所述行星齿轮；以及

销，其延伸穿过所述行星齿轮和一对板，以将行星齿轮保持在一对板之间，行星齿轮可绕销旋转。

12.根据权利要求11所述的系鞋带引擎设备，还包括：

止推轴承，其与所述一对板中的一个板以及与太阳轮的第一侧接合。

13.根据权利要求12所述的系鞋带引擎设备，其中，所述壳体包括凹部，所述凹部配置为在其中容纳太阳轮的至少一部分。

14.根据权利要求13所述的系鞋带引擎设备，还包括：

太阳轮轴承，其至少部分地可设置在所述壳体的凹部中，该轴承可与太阳轮的第二侧接合。

15.一种用于自动鞋平台的系鞋带引擎，所述系鞋带引擎包括：

壳体，其可固定在鞋物品内；以及

传动系，其至少部分位于壳体内，该传动系包括：

马达，其包括可在壳体内旋转的轴；

动力弹簧，其由轴驱动以绕中心轴线旋转，以在启动时传递存储的能量；

线轴，其可绕中心轴线旋转，所述线轴配置为可控制地缠绕鞋物品的鞋带；以及

离合器，其配置为可控制地将动力弹簧联接至线轴以在其间传递旋转。

16.根据权利要求15所述的系鞋带引擎，其中，所述离合器是棘轮离合器。

17.根据权利要求15所述的系鞋带引擎，还包括：

弹簧心轴，其连接到所述壳体并且相对于壳体可旋转，该弹簧心轴支撑所述动力弹簧，并且该弹簧心轴可控制地联接至所述轴，以将旋转从轴传递至动力弹簧。

18.根据权利要求17所述的系鞋带引擎，还包括：

圆锥形驱动齿轮，其固定至所述轴，并且可随轴绕轴的轴线旋转；以及

圆锥形从动齿轮，其与圆锥形驱动齿轮接合，并被驱动从而绕大致横向于轴的轴线的横向轴线旋转，该圆锥形从动齿轮联接到弹簧心轴以向其传递旋转。

19.根据权利要求15所述的系鞋带引擎，其中，所述动力弹簧是螺旋弹簧或扭力弹簧之一。

20.根据权利要求15所述的系鞋带引擎，还包括：

线轴心轴，其至少部分地位于壳体内并与动力弹簧同轴，该线轴心轴可控制地联接到线轴并联接到离合器，该线轴心轴可绕中心轴线旋转。

21.根据权利要求20所述的系鞋带引擎，还包括：

杆，其由所述线轴心轴支撑并联接至动力弹簧和离合器，该杆配置为由动力弹簧驱动以相对于线轴心轴旋转。

22.根据权利要求21所述的系鞋带引擎，还包括：

联接器轴承，其固定至壳体并与线轴心轴接合，以限制线轴、线轴心轴、离合器和动力弹簧相对于壳体的运动。

23.根据权利要求15所述的系鞋带引擎，其中，所述马达配置为使所述轴旋转以驱动所述动力弹簧以在其中存储旋转能，动力弹簧配置为当所述离合器选择性地将动力弹簧连接到所述线轴时将旋转能通过离合器传递至线轴以缠绕鞋带。

24.根据权利要求15所述的系鞋带引擎，其中，所述离合器与动力弹簧同轴地定位。

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