(57)【要約】自動化されたフットウェア・プラットフォーム用のレーシング・エンジンの駆動機構内の原点復帰機構に関するシステム、方法および装置が説明される。一例において、原点復帰装置は、インデキシングホイールと、複数のジェネバ歯と、停止歯と、を含むことができる。複数のジェネバ歯はインデキシングホイールの周囲の一部に沿って分散配置されることができる。複数のジェネバ歯における各ジェネバ歯は、駆動機構の一部にあるインデックス歯が係合した時に第一の力を発生させる第一の側面プロファイルに適合する側面プロファイルを含むことができる。停止歯は、２つのジェネバ歯間においてインデキシングホイールの周囲に沿って配置されることができる。それに加えて、停止歯は、インデックス歯が係合した時に第二の力を発生させる第二の側面プロファイルに適合する側面プロファイルを含むことができる。
2019508185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動化されたフットウェア・プラットフォーム用のレーシング・エンジンの駆動機構内の原点復帰装置であって、
インデキシングホイールと、
前記インデキシングホイールの周囲の一部に沿って分散配置される複数のジェネバ歯であって、前記複数のジェネバ歯における各ジェネバ歯は、前記駆動機構の一部にあるインデックス歯が係合した時に第一の力を発生させる第一の側面プロファイルに適合する側面プロファイルを含む、複数のジェネバ歯と、
２つのジェネバ歯間において前記インデキシングホイールの周囲に沿って配置される停止歯であって、前記停止歯は、前記インデックス歯が係合した時に第二の力を発生させる第二の側面プロファイルに適合する側面プロファイルを含む、停止歯と、
を備える原点復帰装置。
【請求項２】
前記第二の力は前記第一の力より大きい、請求項１に記載の原点復帰装置。
【請求項３】
前記第二の力は、原点位置に到達したとの指標を提供するために前記駆動機構を停止させるのに十分に大きい、請求項２に記載の原点復帰装置。
【請求項４】
前記第一の側面プロファイルは湾曲部を含む、請求項１に記載の原点復帰装置。
【請求項５】
前記複数のジェネバ歯における各ジェネバ歯は第一の側面および第二の側面を有し、前記第一の側面は前記第一の側面プロファイルに従った形状をなし、前記第二の側面は前記第一の側面の鏡像とされる、請求項１に記載の原点復帰装置。
【請求項６】
前記インデックス歯を有する前記駆動機構の前記一部は歯車のオフセット円形部分であり、前記オフセット円形部分の上面は、前記インデックス歯を含む平坦部分とで円を形成する、請求項１に記載の原点復帰装置。
【請求項７】
前記複数のジェネバ歯における各ジェネバ歯は、前記駆動機構の前記オフセット円形部分の円形部分に適合する半径を有するＲのついた外縁を含む、請求項６に記載の原点復帰装置。
【請求項８】
前記複数のジェネバ歯は４つのジェネバ歯からなり、前記原点復帰装置は、前記インデックス歯を有する前記駆動機構の前記一部が原点位置間で完全に４回転することを許容する、請求項１に記載の原点復帰装置。
【請求項９】
前記第二の力の生成は急峻な傾斜の力プロファイルを含み、前記力プロファイルは力の変化率を示す、請求項１〜８のいずれか一項に記載の原点復帰装置。
【請求項１０】
前記レーシング・エンジンはプロセッサ回路を有し、前記プロセッサ回路は前記第二の力の生成により作られる力プロファイルを検出するように構成される、請求項９に記載の原点復帰装置。
【請求項１１】
前記プロセッサ回路は、前記第二の力の生成により作られる前記力プロファイルを、第三の力の生成により作られる第二の力プロファイルから区別するようにさらに構成される、請求項１０に記載の原点復帰装置。
【請求項１２】
前記第三の力は前記フットウェア・プラットフォームからレース・ケーブルを通じて前記レーシング・エンジンへと伝達される、請求項１１に記載の原点復帰装置。
【請求項１３】
レーシング・エンジン用の駆動機構を原点復帰させる方法であって、
前記駆動機構に、原点復帰装置と係合するインデックス歯を含む歯車を回転させるように命令することであって、前記原点復帰装置は複数のジェネバ歯と１つの停止歯とを含むことと、
前記原点復帰装置と係合する前記インデックス歯に関連する力を検出することと、
前記力が予め定められた力プロファイルと一致したことを検出することに基づいて原点位置を特定することと、
を備える方法。
【請求項１４】
前記力が予め定められた力プロファイルと一致したことを検出することは、前記力が予め定められた閾値の力を超えたことを検出することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記力が予め定められた力プロファイルと一致したことを検出することは、高い変化率の力プロファイルを検出することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記力が予め定められた力プロファイルと一致したことを検出することは、大きい大きさと高い変化率の力プロファイルを検出することを含む、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記予め定められた力プロファイルと一致する力プロファイルを検出することによって、前記駆動機構を原点状態に戻すことをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
自動化されたフットウェア・プラットフォーム用のレーシング・エンジンであって、
前記フットウェア・プラットフォームを使用者の足に固定するためにレースの一部を受けるスプールと、
前記スプールを第一の軸の周囲で回転させる駆動機構と、を備え、前記駆動機構は、
インデックス歯を含むウォームギアと、
前記インデックス歯と係合して、前記駆動機構を少なくとも１つの回転位置で停止させるように構成されたインデキシングホイールを含む原点復帰機構と、を有し、
前記インデキシングホイールは複数のジェネバ歯と停止歯を含み、
前記複数のジェネバ歯は前記インデキシングホイールの周囲の一部に沿って分散配置され、
前記停止歯は、前記インデキシングホイールの周囲に沿って、２つのジェネバ歯間に配置され、前記停止歯は前記駆動機構を停止させるように構成される、レーシング・エンジン。
【請求項１９】
前記複数のジェネバ歯における各ジェネバ歯は、前記駆動機構の一部にあるインデックス歯が係合した時に第一の力を発生させる第一の側面プロファイルに適合する側面プロファイルを有する、請求項１８に記載のレーシング・エンジン。
【請求項２０】
前記停止歯は、前記インデックス歯が係合した時に第二の力を発生させる第二の側面プロファイルに適合する側面プロファイルを有する、請求項１９に記載のレーシング・エンジン。
【請求項２１】
検出された力がジェネバ歯により生成された第一の力であるか、停止歯により生成された第二の力であるかを特定するように構成されるプロセッサ回路をさらに備える、請求項２０に記載のレーシング・エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の明細書は、電動式レーシング（ｌａｃｉｎｇ）・システム、電動式および非電動式のレーシング・エンジン、レーシング・エンジンに関連するフットウェアの構成要素、自動化されたレーシング・フットウェア・プラットフォーム、ならびに、関連の組み立てプロセスのさまざまな態様を説明している。より具体的には、以下の明細書は、自動化されたフットウェア・プラットフォーム用の電動式レーシング・エンジンでの使用のためのモータ制御方法を説明している。
【背景技術】
【０００２】
フットウェアの物品を自動的に締め付けるためのデバイスが、以前に提案されている。「自動締め付けシューズ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｔｉｇｈｔｅｎｉｎｇ  ｓｈｏｅ）」という標題の特許文献１において、リウ（Ｌｉｕ）は、くつのアッパー部分の上に装着される第１の締結具と、クロージャ部材に接続されている第２の締結具とを提供し、第２の締結具は、締め付けられた状態にクロージャ部材を保つために、第１の締結具と取り外し可能に係合することができる。リウ（Ｌｉｕ）は、ソールのかかと部分に装着される駆動ユニットを教示している。駆動ユニットは、ハウジング、ハウジングの中に回転可能に装着されたスプール、１対の引き紐、およびモータ・ユニットを含む。それぞれの紐は、スプールに接続されている第１の端部と、第２の締結具の中の紐孔に対応する第２の端部とを有している。モータ・ユニットは、スプールに連結されている。リウ（Ｌｉｕ）は、モータ・ユニットがハウジングの中のスプールの回転を駆動するように動作可能であり、第１の締結具に向けて第２の締結具を引っ張るために、スプールの上に引き紐を巻き上げるということを教示している。また、リウ（Ｌｉｕ）は、ガイド・チューブ・ユニットを教示しており、引き紐がガイド・チューブ・ユニットを通って延在することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，６９１，４３３号明細書
【発明の概要】
【０００４】
自己締め付け式シュー・レースの概念は、最初に、１９８９年公開の映画バック・トゥ・ザ・フューチャＩＩ（Ｂａｃｋ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｆｕｔｕｒｅ  ＩＩ）の中のマーティ・マクフライ（Ｍａｒｔｙ  ＭｃＦｌｙ）によって着用された架空のパワー・レース付きのＮｉｋｅ（登録商標）スニーカによって広く知れわたった。Ｎｉｋｅ（登録商標）は、バック・トゥ・ザ・フューチャＩＩ（Ｂａｃｋ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｆｕｔｕｒｅ  ＩＩ）からの映画用小道具バージョンに外見が似ているパワー・レース付きのスニーカの少なくとも１つのバージョンをリリースしたが、これらの初期バージョンに用いられた内部機械システムおよび周囲のフットウェア・プラットフォームは、必ずしも、大量生産または日常使用に適しているわけではない。付加的に、電動式レーシング・システムに関する以前の設計は、多くの問題のうちの単にいくつかを強調すると、比較的に、高コストの製造、複雑さ、組み立ての困難さ、補修のしやすさの欠如、および、弱くまたは壊れやすい機械的機構などのような問題に悩まされていた。本発明者らは、なかでも、上記に議論されている問題のいくつかまたはすべてを解決する、電動式および非電動式のレーシング・エンジンを収容するために、モジュール式のフットウェア・プラットフォームを開発した。以下に議論されている構成要素は、それに限定されないが、補修のしやすい構成要素、交換可能な自動化されたレーシング・エンジン、強固な機械設計、信頼性の高い動作、合理化された組み立てプロセス、および、小売段階でのカスタマイズを含む、さまざまな利益を提供する。以下に説明されている構成要素のさまざまな他の利益は、当業者に明らかになることとなる。
【０００５】
以下に議論されている電動式レーシング・エンジンは、自動化されたレーシング・フットウェア・プラットフォームの強固な、補修のしやすい、および交換可能な構成要素を提供するために、徹底的に開発された。レーシング・エンジンは、モジュール式のフットウェア・プラットフォームの中への小売段階での最終組み立てを可能にする独自の設計要素を含む。レーシング・エンジン設計は、フットウェア組み立てプロセスの大半が、公知の組み立て技術を活用することを可能にし、標準的な組み立てプロセスへの独自の適合は、依然として、現在の組み立て資源を活用することができる。
【０００６】
例では、モジュール式の自動化されたレーシング・フットウェア・プラットフォームは、レーシング・エンジンを受け入れるための、ミッドソールに固定されたミッドソール・プレートを含む。ミッドソール・プレートの設計は、購入の時点において可能な限り遅く、レーシング・エンジンがフットウェア・プラットフォームの中へ落とされることを可能にする。ミッドソール・プレート、および、モジュール式の自動化されたフットウェア・プラットフォームの他の態様は、異なるタイプのレーシング・エンジンが相互交換可能に使用されることを可能にする。たとえば、以下に議論されている電動式レーシング・エンジンは、人力レーシング・エンジンと取り替えられ得る。代替的に、足存在センシング特徴または他の任意の特徴を備えた完全に自動的な電動式レーシング・エンジンが、標準的なミッドソール・プレートの中に収容され得る。
【０００７】
本明細書で議論されている自動化されたフットウェア・プラットフォームは、フットウェア・プラットフォーム内のレースの自動的な（またはユーザが作動させる）締め付けを提供するために、電動式レーシング・エンジンを含むことができる。電動レーシング・エンジンは、カスタム・モータ制御ルーチンを利用して、フットウェア・プラットフォーム用の特定のレーシング締め付け機能を提供する。
【０００８】
この最初の概要は、本特許出願の主題を導入することが意図されている。以下のより詳細な説明の中に開示されているさまざまな発明の排他的または包括的な説明を提供するということは意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】いくつかの例示的な実施形態に係る電動式レーシング・システムの構成要素を示す分解図。
【図２Ａ】いくつかの例示的な実施形態に係る電動式レーシング・エンジンを示す説明図および図面。
【図２Ｂ】いくつかの例示的な実施形態に係る電動式レーシング・エンジンを示す説明図および図面。
【図２Ｃ】いくつかの例示的な実施形態に係る電動式レーシング・エンジンを示す説明図および図面。
【図２Ｄ】いくつかの例示的な実施形態に係る電動式レーシング・エンジンを示す説明図および図面。
【図２Ｅ】いくつかの例示的な実施形態に係る電動式レーシング・エンジンを示す説明図および図面。
【図２Ｆ】いくつかの例示的な実施形態に係る電動式レーシング・エンジンを示す説明図および図面。
【図２Ｇ】いくつかの例示的な実施形態に係る電動式レーシング・エンジンを示す説明図および図面。
【図２Ｈ】いくつかの例示的な実施形態に係る電動式レーシング・エンジンを示す説明図および図面。
【図２Ｉ】いくつかの例示的な実施形態に係る電動式レーシング・エンジンを示す説明図および図面。
【図２Ｊ】いくつかの例示的な実施形態に係る電動式レーシング・エンジンを示す説明図および図面。
【図２Ｋ】いくつかの例示的な実施形態に係る電動式レーシング・エンジンを示す説明図および図面。
【図２Ｌ】いくつかの例示的な実施形態に係る電動式レーシング・エンジンを示す説明図および図面。
【図２Ｍ】いくつかの例示的な実施形態に係る電動式レーシング・エンジンを示す説明図および図面。
【図２Ｎ】いくつかの例示的な実施形態に係る電動式レーシング・エンジンを示す説明図および図面。
【図３】いくつかの例示的な実施形態による電動式レーシング・エンジンの構成要素を示すブロック図。
【図４】いくつかの例示的な実施形態による電動式レーシング・エンジンのためのモータ制御手順を示す略図。
【図５】いくつかの例示的な実施形態による電動式レーシング・エンジンのためのモータ制御手順を示す略図。
【図６】いくつかの例示的な実施形態による電動式レーシング・エンジンのためのモータ制御手順を示す略図。
【図７】いくつかの例示的な実施形態による電動式レーシング・エンジンのためのモータ制御手順を示す略図。
【図８】いくつかの例示的な実施形態による自動化されたフットウェア・プラットフォームのためのモータ制御方式を示すフローチャートである。
【図９】いくつかの例示的な実施形態による自動化されたフットウェア・プラットフォームのためのモータ制御方式を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面は必ずしも実寸で描かれているわけではなく、図面において、同様の参照数字は、異なる図の中で同様の構成要素を説明している場合がある。異なる添え字を有する同様の参照数字は、同様の構成要素の異なる事例を表している場合がある。図面は、一般的に、例として、限定としてではないが、本文献の中で議論されているさまざまな実施形態を図示している。
【００１１】
本明細書で提供されている見出しは、単に、便宜のためのものに過ぎず、必ずしも、使用されている用語の範囲または意味に影響を与えるわけではない。
自動化されたフットウェア・プラットフォーム
以下は、電動式レーシング・エンジン、ミッドソール・プレート、および、プラットフォームのさまざまな他の構成要素を含む、自動化されたフットウェア・プラットフォームのさまざまな構成要素について議論している。本開示の多くは、電動式レーシング・エンジンに焦点を合わせているが、議論されている設計の機械的な態様の多くは、追加的な能力またはより少ない能力を備えた人力レーシング・エンジンまたは他の電動式レーシング・エンジンに適用可能である。したがって、「自動化されたフットウェア・プラットフォーム」の中で使用されているような「自動化された」という用語は、ユーザ入力なしに動作するシステムをカバーすることだけが意図されているわけではない。むしろ、「自動化されたフットウェア・プラットフォーム」という用語は、フットウェアのレースを締めたりまたは保持したりするシステムのための、さまざまな電動機構、および人力の機構、自動的に作動させられる機構、ならびに、人間により作動させられる機構を含む。
【００１２】
図１は、いくつかの例示的な実施形態に係るフットウェアのための電動式レーシング・システムの構成要素の分解図の説明図である。図１に図示されている電動式レーシング・システム１は、レーシング・エンジン１０、蓋２０、アクチュエータ３０、ミッドソール・プレート４０、ミッドソール５０、およびアウトソール６０を含む。図１は、自動化されたレーシング・フットウェア・プラットフォームの構成要素の基本的な組み立て順序を図示している。電動式レーシング・システム１は、ミッドソール・プレート４０がミッドソールの中に固定されることから始める。次に、アクチュエータ３０が、アウトソール６０の中に埋め込まれ得るインターフェース・ボタンとは反対側に、ミッドソール・プレートの外側の中の開口部の中へ挿入される。次に、レーシング・エンジン１０が、ミッドソール・プレート４０の中へ落とされる。例では、レーシング・システム１は、レーシング・ケーブルの連続的なループの下に挿入され、レーシング・ケーブルは、レーシング・エンジン１０の中のスプールと整合させられる（以下に議論されている）。最後に、蓋２０が、ミッドソール・プレート４０の中の溝部の中へ挿入され、閉位置へと固定され、ミッドソール・プレート４０の中の凹部の中へラッチ係合される。蓋２０は、レーシング・エンジン１０を捕捉することが可能であり、また、動作の間のレーシング・ケーブルの配列を維持することを支援することが可能である。
【００１３】
例では、フットウェア物品または電動式レーシング・システム１は、足存在特性をモニタリングもしくは決定することができる１つもしくは複数のセンサを含むか、または、この１つもしくは複数のセンサとインターフェース接続するように構成されている。１つまたは複数の足存在センサからの情報に基づいて、電動式レーシング・システム１を含むフットウェアは、さまざまな機能を果たすように構成され得る。たとえば、足存在センサは、足がフットウェアの中に存在しているかまたは存在していないかについてのバイナリー情報を提供するように構成され得る。足存在センサからのバイナリー信号が、足が存在しているということを示す場合には、電動式レーシング・システム１が作動させられ得、フットウェア・レーシング・ケーブルを自動的に締め付けるかまたは弛緩させる（すなわち、緩める）ようになっている。例では、フットウェア物品は、プロセッサ回路を含み、プロセッサ回路は、足存在センサからの信号を受信または解釈することが可能である。プロセッサ回路は、任意に、レーシング・エンジン１０の中に、または、レーシング・エンジン１０とともに、たとえば、フットウェア物品のソールの中などに、埋め込まれ得る。
【００１４】
レーシング・エンジン１０の例が、図２Ａ〜図２Ｎを参照して詳細に説明されている。電動式レーシング・システム１のさまざまな追加的な詳細が、本説明の残りの部分の全体を通して議論されている。
【００１５】
図２Ａ〜図２Ｎは、いくつかの例示的な実施形態による電動式レーシング・エンジンを示す説明図および図面である。図２Ａは、例示的なレーシング・エンジン１０のさまざまな外部特徴を紹介しており、それは、ハウジング構造体１００、ケースねじ１０８、レース溝１１０（レース・ガイド・リリーフ１１０とも称される）、レース溝壁１１２、レース溝移行部１１４、スプール凹部１１５、ボタン開口部１２０、ボタン１２１、ボタン膜シール１２４、プログラミング・ヘッダー１２８、スプール１３０、およびレース溝部１３２を含む。ハウジング構造体１００の追加的な詳細が、図２Ｂを参照して以下に議論されている。
【００１６】
例では、レーシング・エンジン１０は、ケースねじ１０８などのような１つまたは複数のねじによって、一緒に保持されている。ケースねじ１０８は、１次駆動機構の近くに位置決めされており、レーシング・エンジン１０の構造的完全性を強化する。また、ケースねじ１０８は、たとえば、外部の繋ぎ目の超音波溶接のためにケースを一緒に保持するなど、組み立てプロセスを支援するように機能する。
【００１７】
この例では、レーシング・エンジン１０は、レース溝１１０を含み、自動化されたフットウェア・プラットフォームの中へ組み立てられると、レースまたはレース・ケーブルを受け入れる。レース溝１１０は、レース溝壁１１２を含むことが可能である。レース溝壁１１２は、面取りされた縁部を含むことが可能であり、動作の間にレース・ケーブルが走るための滑らかなガイド表面を提供する。レース溝１１０の滑らかなガイド表面の一部は、溝移行部１１４を含むことが可能であり、溝移行部１１４は、スプール凹部１１５に通じるレース溝１１０の広がった部分である。スプール凹部１１５は、溝移行部１１４から、スプール１３０の外形にぴったりと合う概して円形の部分の中へ移行している。スプール凹部１１５は、スプールに巻かれたレース・ケーブルを保つことを支援し、また、スプール１３０の位置を保つことを支援する。しかし、設計の他の態様は、スプール１３０の主要な保持を提供する。この例では、スプール１３０は、ヨーヨーの半分と同様に形状決めされており、レース溝部１３２が、平坦な頂面を通って走っており、スプール軸１３３（図２Ａには示されていない）が、反対側から下方に延在している。スプール１３０は、追加的な図を参照して以下にさらに詳細に説明されている。
【００１８】
レーシング・エンジン１０の側面は、ボタン開口部１２０を含み、ボタン開口部１２０は、機構を作動させるためのボタン１２１がハウジング構造体１００を通って延在することを可能にする。ボタン１２１は、スイッチ１２２の作動のための外部インターフェースを提供しており、それは、以下に議論されている追加的な図に図示されている。いくつかの例では、ハウジング構造体１００は、ボタン膜シール１２４を含み、ほこりおよび水からの保護を提供する。この例では、ボタン膜シール１２４は、最大で数ミル（１ミルは２５．４マイクロメートル（１０００分の１インチ））の厚さの透明プラスチック（または、同様の材料）であり、この透明プラスチックは、ハウジング構造体１００の上面から、角部を覆って、側面の下へ付着されている。別の例では、ボタン膜シール１２４は、ボタン１２１およびボタン開口部１２０をカバーする、５０．８マイクロメートル（２ミル）の厚さのビニール接着剤付きの膜である。
【００１９】
図２Ｂは、頂部１０２および底部１０４を含むハウジング構造体１００の説明図である。この例では、頂部１０２は、ケースねじ１０８、レース溝１１０、レース溝移行部１１４、スプール凹部１１５、ボタン開口部１２０、およびボタン・シール凹部１２６などのような、特徴を含む。ボタン・シール凹部１２６は、ボタン膜シール１２４のための嵌め込み部を提供するように解放される頂部１０２の一部分である。この例では、ボタン・シール凹部１２６は、頂部１０４の上面の外側の２、３ミル（１ミルは２５．４マイクロメートル）凹んだ部分であり、上面の外側縁部の一部分を覆って、頂部１０４の側面の一部分の長さにわたって下へ移行している。
【００２０】
この例では、底部１０４は、ワイヤレス充電器アクセス１０５、ジョイント１０６、およびグリース隔離壁１０９などのような、特徴を含む。また、具体的には識別されていないが、ケースねじ１０８を受け入れるためのケースねじベース、および、駆動機構の一部分を保持するためのグリース隔離壁１０９の中のさまざまな特徴が図示されている。グリース隔離壁１０９は、ギヤ・モータおよび密閉型のギヤ・ボックスを含むレーシング・エンジン１０の電気的な構成要素から離れるように、駆動機構を取り囲むグリースまたは同様の化合物を保つように設計されている。この例では、ウォーム・ギヤ１５０およびウォーム駆動部１４０は、グリース隔離壁１０９の中に含有されているが、一方、ギヤ・ボックス１４４およびギヤ・モータ１４５などのような、他の駆動に係る構成要素は、グリース隔離壁１０９の外側にある。さまざまな構成要素の位置決めは、たとえば、図２Ｂと図２Ｃとの比較を通して理解され得る。
【００２１】
図２Ｃは、例示的な実施形態に係るレーシング・エンジン１０のさまざまな内部構成要素の説明図である。この例では、レーシング・エンジン１０は、スプール磁石１３６、Ｏリング・シール１３８、ウォーム駆動部１４０、ブッシング１４１、ウォーム駆動キー１４２、ギヤ・ボックス１４４、ギヤ・モータ１４５、モータ・エンコーダ１４６、モータ回路基板１４７、ウォーム・ギヤ１５０、回路基板１６０、モータ・ヘッダー１６１、バッテリ接続部１６２、およびワイヤード充電ヘッダー１６３をさらに含む。スプール磁石１３６は、磁力計（図２Ｃには示されていない）による検出を通して、スプール１３０の移動をトラッキングすることを支援する。Ｏリング・シール１３８は、スプール軸１３３の周りにおいてレーシング・エンジン１０の中へ侵入し得るほこりおよび湿気をシールするように機能する。
【００２２】
この例では、レーシング・エンジン１０の主要な駆動に係る構成要素は、ウォーム駆動部１４０、ウォーム・ギヤ１５０、ギヤ・モータ１４５、およびギヤ・ボックス１４４を含む。ウォーム・ギヤ１５０は、ウォーム駆動部１４０およびギヤ・モータ１４５の逆転駆動を阻止するように設計されており、これは、レーシング・ケーブルからスプール１３０を介して入ってくる主要な入力の力が、比較的に大きいウォーム・ギヤおよびウォーム駆動部の歯の上に分散されるということを意味している。この配置は、フットウェア・プラットフォームの活動的な使用からの動的荷重、または、レーシング・システムを締め付けることからの締め付け荷重の両方に耐えるのに十分な強度のギヤを含むことを必要としないように、ギヤ・ボックス１４４を保護する。ウォーム駆動部１４０は、駆動システムのより壊れやすい部分、たとえば、ウォーム駆動キー１４２などを保護することを支援する追加的な特徴を含む。この例では、ウォーム駆動キー１４２は、ギヤ・ボックス１４４から出てくる駆動軸を通してピンとインターフェース接続するウォーム駆動部１４０のモータ端部の中の半径方向のスロットである。この配置は、ウォーム駆動部１４０が軸線方向に（ギヤ・ボックス１４４から離れるように）自由に移動することを可能にし、それらの軸線方向の荷重をブッシング１４１およびハウジング構造体１００に伝達することによって、ウォーム駆動部１４０がギヤ・ボックス１４４またはギヤ・モータ１４５に任意の軸線方向の力を付与することを防止する。
【００２３】
図２Ｄは、レーシング・エンジン１０の追加的な内部構成要素を示す説明図である。この例では、レーシング・エンジン１０は、ウォーム駆動部１４０、ブッシング１４１、ギヤ・ボックス１４４、ギヤ・モータ１４５、モータ・エンコーダ１４６、モータ回路基板１４７、およびウォーム・ギヤ１５０などのような、駆動に係る構成要素を含む。図２Ｄは、バッテリ１７０の説明図、および、上記に議論されている駆動に係る構成要素のうちのいくつかのよりよい図を加える。
【００２４】
図２Ｅは、レーシング・エンジン１０の内部構成要素を示す別の説明図である。図２Ｅでは、ウォーム・ギヤ１５０は、インデキシング（ｉｎｄｅｘｉｎｇ）・ホイール１５１（ジェネバ（Ｇｅｎｅｖａ）・ホイール１５１とも称される）をより良好に図示するために除去されている。さらに詳細に以下に説明されているように、インデキシング・ホイール１５１は、電気的なまたは機械的な故障および位置の喪失の場合に、駆動機構を原点に復帰させるための機構を提供する。この例では、レーシング・エンジン１０は、また、ワイヤレス充電インターコネクト１６５およびワイヤレス充電コイル１６６を含み、それらは、バッテリ１７０（これは、この図には図示されていない）の下に位置付けされている。この例では、ワイヤレス充電コイル１６６は、レーシング・エンジン１０の底部１０４の外部下面の上に装着されている。
【００２５】
図２Ｆは、例示的な実施形態に係るレーシング・エンジン１０の断面説明図である。図２Ｆは、スプール１３０の構造体を図示するだけでなく、どのようにレース溝部１３２およびレース溝１１０がレース・ケーブル１３１とインターフェース接続するかということを図示するのを支援する。この例に示されているように、レース１３１は、レース溝１１０を通ってスプール１３０のレース溝部１３２の中へ連続的に走っている。また、断面説明図は、レース凹部１３５およびスプール中間部を示しており、それらは、レース１３１がスプール１３０の回転によって巻き取られるときに、レース１３１が巻き重ねられることとなる場所である。スプール中間部１３７は、スプール１３０の上面の下に配設されている、縮径された円形部である。レース凹部１３５は、スプール１３０の上部によって形成されており、スプール１３０の上部は、スプール凹部１１５、スプール凹部１１５の側部および床部、ならびにスプール中間部１３７を実質的に充填するように、半径方向に延在している。いくつかの例では、スプール１３０の上部は、スプール凹部１１５を越えて延在することが可能である。他の例では、スプール１３０は、スプール凹部１１５の中に完全にフィットし、半径方向の上部が、スプール凹部１１５の側壁まで延在しているが、スプール１３０がスプール凹部１１５によって自由に回転することを可能にする。レース１３１は、レーシング・エンジン１０を横切って走るとレース溝部１３２によって捕獲され、これによってスプール１３０が回されるときに、レース１３１がレース凹部１３５の中のスプール１３０の本体部の上に回転させられるようになっている。
【００２６】
レーシング・エンジン１０の断面によって図示されているように、スプール１３０は、スプール軸１３３を含み、スプール軸１３３は、Ｏリング１３８を通り抜けた後に、ウォーム・ギヤ１５０と連結する。この例では、スプール軸１３３は、接続ピン１３４を介して、ウォーム・ギヤに連結されている。いくつかの例では、接続ピン１３４は、スプール軸１３３から１つの軸線方向だけに延在しており、また、ウォーム・ギヤ１５０の方向が逆にされるときに、接続ピン１３４が接触される前に、ウォーム・ギヤ１５０のほとんど完全な回転を可能にするように、ウォーム・ギヤの上のキーによって接触されている。また、クラッチ・システムは、スプール１３０をウォーム・ギヤ１５０に連結するように実装され得る。そのような例では、クラッチ機構は、レースを緩める（弛緩させる）ときにスプール１３０が自由に回ることを可能にするように作動させられ得る。接続ピン１３４がスプール軸１３３から１つの軸線方向だけに延在している例では、スプールは、ウォーム・ギヤ１５０が逆転駆動されている間に、弛緩プロセスの初期の作動のときに自由に移動することを許容される。弛緩プロセスの初期部分の間にスプール１３０が自由に移動することを可能にすることは、レース１３１のもつれを防止することを支援する。その理由は、それが、ユーザがフットウェアを緩め始めるための時間を提供し、次にそれによって、ウォーム・ギヤ１５０によって駆動される前にレース１３１を緩める方向に張力を与えることとなるからである。
【００２７】
図２Ｇは、例示的な実施形態に係るレーシング・エンジン１０の別の断面説明図である。図２Ｇは、図２Ｆと比較して、レーシング・エンジン１０のより内側の断面を図示しており、それは、回路基板１６０、ワイヤレス充電インターコネクト１６５、およびワイヤレス充電コイル１６６などのような、追加的な構成要素を図示している。また、図２Ｇは、スプール１３０およびレース１３１のインターフェースを取り囲む追加的な詳細を示すために使用される。
【００２８】
図２Ｈは、例示的な実施形態に係るレーシング・エンジン１０の上面図である。図２Ｈは、グリース隔離壁１０９を強調しており、また、どのようにグリース隔離壁１０９が、スプール１３０、ウォーム・ギヤ１５０、ウォーム駆動部１４０、およびギヤ・ボックス１４５を含む、駆動機構の特定の部分を取り囲むかということを図示している。特定の例では、グリース隔離壁１０９は、ウォーム駆動部１４０をギヤ・ボックス１４５から分離している。また、図２Ｈは、スプール１３０とレース・ケーブル１３１との間のインターフェースの上面図を提供しており、レース・ケーブル１３１が、スプール１３０の中のレース溝部１３２を通って内外方向に走っている。
【００２９】
図２Ｉは、例示的な実施形態に係るレーシング・エンジン１０のウォーム・ギヤ１５０およびインデックス・ホイール１５の一部分の上面の説明図である。インデックス・ホイール１５１は、腕時計製造およびフィルム映写機において使用される周知のジェネバ・ホイールに関するバリエーションである。典型的なジェネバ・ホイールまたは駆動機構は、たとえば、フィルム映写機において必要とされるように、または、腕時計の秒針を断続的に移動させるために、連続的な回転移動を断続的な運動に変換する方法を提供する。腕時計メーカは、機械的な腕時計スプリングの巻き過ぎを防止するために、異なるタイプのジェネバ・ホイールを使用したが、欠けているスロットを備えたジェネバ・ホイール（たとえば、ジェネバ・スロット１５７のうちの１つが欠けていることとなる）を使用している。欠けているスロットは、ジェネバ・ホイールのさらなる割り出しを防止することとなり、それは、スプリングを巻くことの原因であり、巻き過ぎを防止する。図示されている例では、レーシング・エンジン１０は、ジェネバ・ホイールについてのバリエーション、インデキシング・ホイール１５１を含み、インデキシング・ホイール１５１は、原点に復帰する動作において停止機構として作用する小さい停止歯１５６を含む。図２Ｊ〜図２Ｍに図示されているように、標準的なジェネバ歯１５５は、インデックス歯１５２がジェネバ歯１５５のうちの１つの隣のジェネバ・スロット１５７に係合しているときに、ウォーム・ギヤ１５０のそれぞれの回転に関して単純に割り出しする。しかし、インデックス歯１５２が停止歯１５６の隣のジェネバ・スロット１５７に係合しているときに、より大きい力が発生させられ、それは、原点に復帰する動作において駆動機構を失速させるために使用され得る。あるいは、インデックス歯１５２が停止歯１５６に係合するときに生成されるより大きな力および異なる力のプロファイルを、原点位置を識別するために、レーシング・エンジン内のプロセッサ回路によって検出することができる。停止歯１５６の側面形状は、（ジェネバ歯１５５の側面形状と比較して）より急で、概ね真っ直ぐである。停止歯１５６は、モータ・エンコーダ１４６などのような、他の位置決め情報の喪失の場合に原点に復帰するための機構の公知の場所を生成させるために使用され得る。
【００３０】
この例において、原点復帰装置（インデキシングホイール１５１）は、原点位置間で完全に４回転できるように設計されている（他の設計では、異なる数の回転が実現されるように実装できる）。原点復帰装置は２つの原点位置を有し、一方は完全に弛緩した状態（すべてのレースがスプールから巻き出されている）を表し、２つ目は完全に締まった状態（システムが最大量のレースをスプールに巻きつけている）を表す。原点復帰装置がいずれかの原点位置に当たると、インデックス歯１５２と停止歯１５６との間の相互作用により、駆動機構を停止させるのに十分に大きい力が発生する。システムは、モータ電流の測定を通じてこの力を測定できる。しばらくモータ電流を測定することにより、ある力プロファイルが発生し、これを使って原点位置を特定できる。インデックス歯１５２が停止歯１５６と係合することに関連付けられる力プロファイルは、インデックス歯１５２がジェネバ歯１５５の１つと係合することにより発生する力プロファイルと十分に異なるため、プロセッサはその違いを識別できる。ある例において、停止歯に当たることにより発生する力プロファイルは、より大きい大きさと、速い経時的変化率（例えば、より高い傾斜）を有する。停止歯の係合により発生する力プロファイルもまた、レース・ケーブルを引くことから発生し、スプールを通じて駆動機構に伝達可能な力プロファイルとは区別できるように設計される。力がレース・ケーブルを通じて伝達されることにより発生する力プロファイルは一般に、大きさにおいてより小さく、経時的変化率はより低くなる（例えば、より低い傾斜）。
【００３１】
図２Ｊ〜図２Ｍは、例示的な実施形態に係るインデックス動作を通して移動するウォーム・ギヤ１５０およびインデックス・ホイール１５１の説明図である。上記に議論されているように、これらの図は、図２Ｊから始めて図２Ｍにわたって、ウォーム・ギヤ１５０の単一の全回転の間に何が起こるかということを図示している。図２Ｊでは、ウォーム・ギヤ１５０のインデックス歯１５３は、ジェネバ歯１５５の第１のジェネバ歯１５５ａと停止歯１５６との間で、ジェネバ・スロット１５７の中に係合されている。図２Ｋは、第１のインデックス位置にあるインデックス・ホイール１５１を図示しており、ウォーム・ギヤ１５０によってインデックス歯１５３がその回転を開始するときに、第１のインデックス位置が維持される。図２Ｌでは、インデックス歯１５３は、第１のジェネバ歯１５５ａの反対側のジェネバ・スロット１５７に係合し始めている。最後に、図２Ｍでは、インデックス歯１５３は、第１のジェネバ歯１５５ａと第２のジェネバ歯１５５ｂとの間のジェネバ・スロット１５７の中に完全に係合されている。図２Ｊ〜図２Ｍに示されているプロセスは、インデックス歯１５３が停止歯１５６に係合するまで、ウォーム・ギヤ１５０のそれぞれの回転を続ける。上記に議論されているように、インデックス歯１５３が停止歯１５６に係合するときに、増加した力が、駆動機構を失速させることが可能である。
【００３２】
図２Ｎは、例示的な実施形態に係るレーシング・エンジン１０の分解図である。レーシング・エンジン１０の分解図は、どのようにすべてのさまざまな構成要素が組み合わさるかということの説明図を提供する。図２Ｎは、上下逆さまにレーシング・エンジン１０を示しており、底部１０４は、ページの上部にあり、頂部１０２は、底辺の近くにある。この例では、ワイヤレス充電コイル１６６が、底部１０４の外側（下）に付着されているとして示されている。また、この分解図は、どのようにウォーム駆動部１４０が、ブッシング１４１、駆動軸１４３、ギヤ・ボックス１４４、およびギヤ・モータ１４５とともに組み立てられるかということの良好な説明図を提供する。この説明図は、ウォーム駆動部１４０の第１の端部においてウォーム駆動キー１４２の中に受け入れられる駆動軸ピンを含まない。上記に議論されているように、ウォーム駆動部１４０は、駆動軸１４３上をスライドし、ウォーム駆動キー１４２の中の駆動軸ピンに係合し、ウォーム駆動キー１４２は、本質的に、ウォーム駆動部１４０の第１の端部において駆動軸１４３に対して横断方向に走るスロットである。
【００３３】
図３は、幾つかの例示的な実施形態による、フットウェアのための電動式レーシング・システム１０００の構成要素を示すブロック図である。システム１０００は電動式レーシング・システムの基本的な構成要素を示しており、これには例えば、インタフェースボタン１００１、任意選択による足存在センサ１０１０、プロセッサ回路を備えるプリント回路板アセンブリ（ＰＣＡ）１０２０、バッテリ１０２１、充電コイル１０２２、エンコーダ１０２５、モータ１０４１、トランスミッション１０４２、及びスプール１０４３が含まれる。この例において、インタフェースボタン１００１と足存在センサ１０１０は、回路板（ＰＣＡ）１０２０と通信でき、これはバッテリ１０２１及び充電コイル１０２２とも通信する。エンコーダ１０２５とモータ１０４１は、回路板１０２０及び相互にも接続される。トランスミッション１０４２はモータ１０４１をスプール１０４３に連結して、駆動機構１０４０を形成する。この例において、モータ１０４１、トランスミッション１０４２、及びスプール１０４３は駆動機構１０４０を構成し、これは幾つかの例において、エンコーダ１０２５も含む。
【００３４】
ある例において、プロセッサ回路１０２０は駆動機構１０４０の１つ又は複数の面を制御する。例えば、プロセッサ回路１０２０は、ボタン１００１からの、及び／又は足存在センサ１０１０からの、及び／又はバッテリ１０２１からの、及び／又は駆動機構１０４０からの、及び／又はエンコーダ１０２５からの情報を受け取るように構成でき、さらに、他の機能のほかに、例えばフットウェアをきつくする、もしくは緩めるように、又はセンサ情報を取得、もしくは記録するように駆動機構１０４０を制御するように構成できる。後でさらに述べるように、幾つかの例において、プロセッサ回路１０２０は、バッテリ１０２１からの電圧と電流を測定できる。プロセッサ回路１０２０はまた、エンコーダ１０２５からの信号をモニタできる。バッテリ１０２１及びエンコーダ１０２５からの情報は、プロセッサ回路１０２０によって駆動機構１０４０、特にモータ１０４１を制御するために使用できる。幾つかの例において、プロセッサ回路１０２０はまた、モータ１０４１から流れる電流も測定でき、これはモータ１０４１により発生されるトルクの測定値として使用できる。後でさらに述べるように、電圧はプロセッサ回路１０２０により測定でき、電圧はモータ速さの測定値として使用できる（又は、これらは直接関係する）。
【００３５】
モータ制御手順
図４〜図９は、幾つかの例示的な実施形態による電動式レーシング・エンジンを制御するためのモータ制御手順の各種の面を説明する略図とフローチャートである。本明細書において論じられているモータ制御手順は、駆動機構１０４０及び、より具体的にはモータ１０４１（又は、図１〜２Ｎに示されているモータ１４５）の動作を制御できる。モータ制御手順は、可変サイズ制御セグメント（図４）、モーションプロファイル（図５〜７）、及びバッテリ電圧に基づくモータ制御パラメータの変更のようなコンセプトを含む。
【００３６】
図４は、ある例示的な実施形態による可変サイズ制御セグメントのコンセプトを説明する略図を含む。この例において、可変セグメントサイズでのモータ制御手順は、全体の移動をレースの緊張度という点でセグメントに分割することを含み、このセグメントはレース移動の連続（例えば、一方の端の原点／弛緩位置と他方の端の最大締め付けの間）における位置に基づいて大きさが異なる。モータがラジアルスプールを制御していて、主としてモータシャフト上のラジアルエンコーダを介して制御されるため、セグメントはスプールの移動角度という点で大きさを判断できる（また、エンコーダカウントという点で見ることもできる）。連続の弛緩側で、セグメントは例えばスプール移動１０度等と、大きくすることができ、これはレース移動の量の重要性が低いからである。しかしながら、レースが締められるにつれて、レースの移動の各増分は、所望の量のレースの締め付けを得るためにますます重要になってくる。モータ電流等、その他のパラメータもレースの締め付け又は連続位置の二次的な測定値として使用できる。図４は、締め付けの連続に沿った位置に基づく異なるセグメントサイズの２つの別々の図を含む。
【００３７】
ある例において、可変サイズ制御手順は、駆動機構の回転移動全体を移動連続内の位置に基づいて可変サイズのセグメントに分割することを含む。前述のように、特定の例において、駆動機構１０４０は動作的移動全体が限定されるように構成できる。駆動機構の動作的移動全体は、回転という点、又は直線距離という点で見ることができる。直線距離という点で見た場合、動作的移動全体は駆動機構が可能なレース（又は引っ張り部材）の緊張量という点で見ることができる。駆動機構の動作的移動全体の連続は、原点（又は完全に弛緩した）位置から最大締め付け（例えば、前述の機械的停止機構により制御されるスプール１０４３の丸４回転）まで移動するレース緊張度と言う点で見ることができる。制御セグメント４０１により示されるように、連続の弛緩側での駆動機構１０４０の移動は、はるかに劇的と（例えば、はるかに大きく）することができ、その一方で、連続移動の最大締め付け側では、はるかに細かい制御レベルを有する必要がある。したがって、ある例において、移動連続はセグメント又はグループに分割され、あるセグメント又はグループ内の各ユニットは特定の移動サイズ（例えば、回転度数、エンコーダカウント、又は直線距離）を表す。連続の弛緩側では、ユニットサイズは大きいか、駆動機構１０４０のより大きい回転移動を命令することができる。連続の緊張側では、ユニットは駆動機構１０４０の小さい回転移動を命令するために、はるかに小さくすることができる。
【００３８】
ある例において、可変制御セグメント４０２は移動連続４１０を含むことができ、これは６つの制御セグメント４１５、４２０、４２５、４３０、４３５、４４０に細分できる。移動連続４１０は、解きほぐしセグメント４１５から最大締め付けセグメント４４０へと進むことができ、その間に原点復帰セグメント４２０、快適セグメント４２５、パフォーマンスセグメント４３０、及びハイパフォーマンスセグメント４３５がある。可変制御セグメント４０２内の異なる制御セグメントを示すブロックの異なる横方向距離によって示されているように、異なるセグメントユニットの各々は、駆動機構１０４０に異なる量だけ移動させるように命令できる。セグメントユニットは、スプールの回転度数という点、又はレースの直線移動距離という点で定義できる。
【００３９】
モーションプロファイルコンセプトは、駆動機構の１つ又は複数の移動を特定の所望の結果を命令するためのプロファイルにグループ分けすることを含む。各モーションプロファイルは、駆動機構１０１０の移動を制御するためのパラメータを含む。ある例では、パラメータはスプール１００９の移動を制御するという点で見ることができる。モーションプロファイルは、移動の表から生成できる。モーションプロファイルは、歯車減速乗数及び／又はバッテリ電圧に関連するスケーリングファクタ等、追加のグローバルパラメータによって変更できる。例えば、図８及び９に関して後述する移動制御技術はスケーリングファクタを変更でき、これがその後、モーションプロファイルを変更するために使用される。
【００４０】
図５は、現在の締め付け連続位置と所望の最終位置に基づいてモーションプロファイルの表を作成するための締め付け連続位置の使用を示している。すると、モーションプロファイルは使用者入力ボタンからの特定の入力へと変換できる。この例では、モーションプロファイルはスプールの動きのパラメータ、例えば加速度（Ａｃｃｅｌ（ｄｅｇ／ｓ／ｓ））、速度（Ｖｅｌ（ｄｅｇ／ｓ））、減速度（Ｄｅｃ（ｄｅｇ／ｓ／ｓ））、及び移動角度（Ａｎｇｌｅ（ｄｅｇ））を含む。幾つかの例において、移動パラメータは代替的に、レース移動加速度、速度、減速度、直線距離という点で表現できる。
【００４１】
図６は、時間対速度グラフでプロットされた例示的なモーションプロファイルを示す。グラフ６０１は、異なるモーションプロファイル、例えば原点−快適プロファイル及び弛緩プロファイルの時間の速度プロファイルを示している。グラフ６０２は、解きほぐし移動のプロファイルを示しており、システムは、駆動機構１０４０内の絡まりを除去するために、高速で連続して締められたり緩められたりされる（例えば、レースがスプール１０４３に絡まった場合）。
【００４２】
図７は、締め付け連続に沿って様々なモーションプロファイルを作動させるための例示的な使用者入力を示す図である。例えば、プラスアクチュエータのボタンの短い１回押しは、例えば原点／弛緩から快適へと、連続に沿ってよりきつい位置へと移動させるようにプログラムできる。反対に、ネガティブアクチュエータのボタンの短い１回押しは、例えばパフォーマンスから快適へと、徐々に緩い位置へと移動させるようにプログラムできる。各ボタンの２回押しは、異なるプロファイルを作動させることができる。例えば、プラスアクチュエータの２回押しは、例えばパフォーマンスから最大締め付けへと、連続上の次のよりきつい位置へとより高速で移動するようにプログラムできる。ネガティブアクチュエータの２回押しは、開始位置にかかわらず、原点／弛緩位置に完全に戻るようにプログラムすることができる。アクチュエータボタンを押し続けることは、手を離すまで、又は停止位置に到達する（例えば、最大締め付け又は原点／弛緩）まで、きつくし（プラスアクチュエータの場合）又は緩める（ネガティブアクチュエータの場合）ようにプログラムできる。
【００４３】
図８及び図９は、少なくとも一部に、バッテリ電圧レベルに基づく異なる動作ゾーンに基づく例示的な駆動機構制御手順を示すフローチャートを含む。バッテリを電源とするモータを利用するデバイスにおいて、利用可能なバッテリ電圧は、モータが動作できる速さ（速度）に直接影響を与える可能性があり、利用可能な電圧が高いほど、速さは速い。バッテリは一般に、完全に充電されてから低いバッテリレベルまでにそれらが供給可能なある範囲の動作電圧を有する（システムは通常、完全にバッテリを使い切らない／放電させないように設計される）。放電サイクル中、バッテリにより供給される電圧は、バッテリ管理システム（ＢＭＳ）が放電による損傷を回避するためにバッテリを切るまで徐々に低下する。例えば、本明細書において論じられているレーシング・エンジンの特定の設計では、４．３ｖ〜３．６ｖの動作電圧範囲のバッテリを使用できる。この動作範囲にわたり、モータは当然、何らかの形態のモータ制御が行われなければ、出力速さにおいて広いばらつきを示す可能性がある。特定のデバイスでは、モータ出力速さのばらつきは、負の消費者の印象及び／又は感知される、又は実際のパフォーマンスの望ましくないばらつきの原因となる可能性がある。例えば、レーシング・エンジンは、レース締め付けの最大量における望ましくないばらつき又は、それが所望の締め付けレベルに到達するまでにかかる時間の望ましくないばらつきを呈するかもしれない。したがって、これらの望ましくないパフォーマンスのばらつきの可能性を解決するために、モータの電圧動作範囲の少なくとも一部にわたってモータ出力速さを平滑化するためのモータ制御手順が考案された。この例では、２つの動作ゾーンが選択され、それによって、動作範囲の一部について、モータが動作電圧範囲の下端で可能なものより高いパフォーマンスレベルで動作でき、それと同時にパフォーマンスの望ましくないばらつきの一部が排除される。この手順の使用はまた、動作の速さ及び動作中に聞こえるモータ音等、より一貫した使用者エクスピリエンスを与えるという利点も提供できる。
【００４４】
この例では、電圧閾値は主要動作電圧範囲の下端として選択される。幾つかの例において、所望の動作速さは閾値電圧の代わりに、又はそれを特定するための手段として選択される。これらの例において、使用されるモータは、入力電圧と出力速さ（速度）との間に多かれ少なかれ直接的な関係を有し、したがって、一方を選択すると他方が決まる。選択された、又は特定された電圧閾値で、モータは１００％のデューティサイクルで動作して、目標出力速さに到達できる。閾値電圧を超える電圧では、モータは１００％未満のデューティサイクルで動作して、モータが目標出力速さを維持できるようにすることができる。したがって、バッテリにより提供可能な閾値電圧より高いすべての動作電圧において、モータは一定の出力速さで動作できる。制御手順は、レースの締め付け速さ、張力、使用者への可聴フィードバックを含む、パフォーマンスという点でのより一貫した使用者エクスピリエンスを提供する。１つの追加の利点は、可聴フィードバック等の動作パラメータが、バッテリ電圧が閾値電圧より低くなると変化することである。このような気付くことのできる動作パラメータの変化は、バッテリの交換が必要であるという使用者への表示となりうる。
【００４５】
この例では、バッテリ電圧が閾値電圧より低くなると、システムパフォーマンスが最低動作電圧（バッテリの致命的低レベルと呼ばれることがある）と等しいレベルまで低下する。駆動システムの出力パフォーマンスの低下は、使用者に対するバッテリ充電がまもなく必要であるとの表示となりうる。パフォーマンスの低下は、より低いパフォーマンスレベルでもある期間にわたり連続動作できるように設計できる。
【００４６】
ある例示的なレーシング・システムにおいて、動作範囲が４．３ｖ〜３．６ｖのバッテリを使用できる。このシステムでは、３．８ｖの閾値電圧を選択できる。３．８ｖより高いバッテリ電圧では、システムは３．８ｖでの１００％デューティサイクルの出力速さと等しい目標出力速さで動作する。したがって、バッテリが完全に充電されると（４．３ｖ）、プロセッサ回路１０２０は目標出力速さに到達させるために、モータに供給されるパワーを調整できる。したがって、４．３ｖではモータは１００％より幾分低いデューティサイクルで動作する。バッテリにより提供可能な電圧が３．８ｖより低くなると、システムはパフォーマンスを低下させて、目標出力速さが３．６ｖ（この例示的システムでのバッテリの致命的低レベル）での１００％デューティサイクルの出力速さと等しくなるようにする。
【００４７】
図８は、ある例示的な実施形態によるモータ制御方式８００を示すフローチャートである。この例では、システム１０００は、モータ又は駆動システム制御方式８００を実行でき、これは動作範囲を細分すること（８１０）、複数の移動を定義すること（８２０）、複数のモーションプロファイルを作成すること（８３０）、及び移動を命令すること（８４０）等の動作を含む。
【００４８】
モータ制御方式８００は動作８１０で、プロセッサ回路１０２０が動作範囲、例えば移動連続４１０を異なる制御セグメントに細分することから開始できる。幾つかの例において、８１０で、プロセッサ回路１０２０は特定の動作範囲のための制御セグメントの集合にアクセスするが、これは、制御セグメントの集合を特定のシステムについてあらかじめ決定できるからである。図４に示されているように、制御セグメントは、解きほぐしセグメント４１５から最大締め付けセグメント４４０までのセグメントを含むことができる。各制御セグメントは、回転度数又は直線距離で表現される異なる移動量を表すことができる。移動連続を異なる大きさのセグメントに細分すると、移動連続に沿ったどこでシステムが動作しているかに基づいて移動の大きさを自動的に変化させることによって、制御セグメントを使ったモーションプロファイルを簡素化できる。例えば、フットウェア・プラットフォームが原点（弛緩）状態にあるときにボタンを１回押すと、フットウェア・プラットフォームが最大締め付け状態に近いときと比べてはるかに大きいレース移動量を命令することができる。特定の例において、制御セグメントの定義はシステム１０００の外部で実行され、システム１０００の動作命令は、あらかじめブログラムされた制御セグメントを利用する。これらの例において、プロセッサ回路１０２０は、システム１０００内のメモリに記憶されたデータ構造から、あらかじめプログラムされた制御セグメントにアクセスできる。
【００４９】
８２０で、モータ制御方式８００は、プロセッサ回路１０２０が複数のモータ移動を定義する（又はアクセスする）ことへと続くことができる。モータ移動は、制御セグメントという点で、例えば２つの原点セグメント４２０と３つの快適セグメント４２５だけ移動するとして定義できる。モータ移動はまた、加速度、速度、及び減速度等のパフォーマンスパラメータも含むことができる。幾つかの例において、モータ移動は制御セグメント、回転度数、又は移動直線距離という点で定義された距離パラメータを含むことができる。動作８２０は、システム１０００にロードされる命令にあらかじめプログラムできる別の動作であり、この場合、プロセッサ回路１０２０は、システム１０００上のメモリに記憶された表又は同様のデータ構造から、あらかじめプログラムされたモータ移動にアクセスできる。
【００５０】
８３０で、モータ制御方式８００は、プロセッサ回路が複数のモーションプロファイルを作る（又はアクセスする）ことへと続くことができる。モーションプロファイルは、１つ又は複数のモータ移動を含むことができる。あるモーションプロファイル内のモータ移動は、弛緩（原点）状態又は最大締め付け状態等、フットウェア・プラットフォームの異なる状態に到達するために定義できる。動作８３０は、システム１０００にロードされる命令にあらかじめプログラムできる別の動作であり、そのようにあらかじめプログラムされていると、プロセッサ回路１０２０は移動を命令する際にモーションプロファイルにアクセスする。
【００５１】
８４０で、モータ制御方式８００は、プロセッサ回路１０２０がモーションプロファイルを使って駆動機構１０４０の移動を命令することへと続くことができる。移動を命令することは、移動連続に沿った現在位置に基づいてモーションプロファイルを選択することを含むことができる。例えば、プロセッサ回路１０２０は単に、システムが原点位置から離れた場所にあるとき、原点復帰モーションプロファイルを選択する。
【００５２】
図９は、ある例示的な実施形態によるモータ制御方式９００を示すフローチャートである。幾つかの例では、モータ制御方式９００はさらに、プロセッサ回路１０２０が上述の動作８４０に従ってどのように移動を命令するかを定義する。他の例では、モータ制御方式９００は、動作８４０又はモータ制御方式８００とは別に実行できる。図の例において、モータ制御方式９００は、第一の目標速度を特定する（９１０）、第二の目標速度を特定する（９２０）バッテリ電圧を測定する（９３０）、バッテリ電圧が閾値を超えたか特定する（９４０）、及び動作パラメータを相応に設定する（９５０、９６０）等の動作を含むことができる。
【００５３】
９１０で、モータ制御方式９００は、プロセッサ回路１０２０が第一の目標モータ出力速度を特定する（又はアクセスする）ことから開始できる。特定の例において、第一の目標モータ出力速度は、システムが１００％デューティサイクルで動作する閾値バッテリ電圧におけるモータの出力速度を特定することに基づいて特定される。幾つかの例では、第一の目標速度はシステム１０００にあらかじめプログラムされ、プロセッサ回路１０２０は、動作９１０では単に第一の目標速度にアクセスする。
【００５４】
９２０で、モータ制御方式９００は、プロセッサ回路１０２０が第二の目標モータ出力速度を特定する（又はアクセスする）ことへと続くことができる。特定の例において、第二の目標モータ出力速度は、システムが１００％デューティサイクルで動作している状態で、バッテリの致命的低レベル（例えば、許容可能な最低の動作電圧）での出力速度を特定することに基づいて特定される。幾つかの例では、第二の目標電圧はシステム１０００にあらかじめプログラムされ、プロセッサ回路１０２０は、動作９２０では単に第二の目標速度にアクセスする。
【００５５】
特定の例において、動作９１０及び９２０は、システム１０００のリアルタイム動作の外で実行される。これらの例では、第一及び第二の目標モータ出力速度を特定又は選択できる。ある例では、閾値バッテリ電圧を選択し、第一及び第二の目標モータ出力速度を特定するために使用できる。他の例において、第一の目標モータ出力速度が選択され、閾値電圧レベルを特定するために使用される。この例では、閾値電圧レベルは、システムが１００％デューティサイクルで動作中に、選択された第一の目標モータ出力速度に到達できるレベルである。
【００５６】
９３０で、モータ制御方式９００はプロセッサ回路１０２０が、駆動機構１０４０に供給されている現在のバッテリ出力電圧を示す信号を受信することへと続くことができる。特定の例では、プロセッサ回路１０２０は電圧計を含むことができ、他の例では、バッテリ、ＢＭＳ、又はその他の構成要素が、プロセッサ回路１０２０の電圧レベルを示す必要な信号を提供できる。
【００５７】
９４０で、モータ制御方式９００は、プロセッサ回路１０２０が電圧レベル表示を使ってモータに供給されている電圧が閾値電圧を超えたか否かを判断することへと続く。前述のように、幾つかの例では、システム１０００は特定の動作パラメータでは特定の動作範囲で、及び第二の動作パラメータ集合では第二の電圧範囲において動作できる。
【００５８】
モータに供給されている電圧の測定値が閾値電圧を超えると、モータ制御方式９００は９５０へと続き、プロセッサ回路１０２０は第一の動作特性の集合を使って（少なくとも１つの動作パラメータが第一の値に設定される）駆動システム１０４０を動作させる。ある例では、制御された動作パラメータはモータのための出力速度であり、モータは動作９５０において、ある入力動作範囲にわたって１つの出力速度で制御される。
【００５９】
モータに供給されている電圧の測定値が閾値電圧を超えない場合、モータ制御方式９００は９６０へと続き、プロセッサ回路１０２０は第二の動作特性の集合を使って駆動システム１０４０を動作させる。動作特性は少なくとも１つの動作パラメータを含み、これは、この例ではモータ出力速度である。この例では、バッテリ電圧が予め定められた閾値電圧より低くなると、モータ出力速度は第二の目標速度で動作する。制御されている動作特性は、その他のものに加えて、電流又はデューティサイクルとすることもできる。
【００６０】
以下の例は、上述のモータ制御方式に関するその他の詳細を提供する。
実施例
本発明者らは、他の事柄のほかに、レースの自動又は半自動締め付けのための電動式レーシング・エンジンの改良されたモータ制御の必要性を認識した。この文書では、他の事柄のほかに、フットウェア・プラットフォーム内で電動式レーシング・エンジンの制御を支援するための原点復帰機構について説明する。以下の例は、原点復帰機構と、本明細書で論じられているフットウェア・アセンブリのレーシング・エンジン内で原点復帰機構を使用する方法の非限定的な例を提供する。
【００６１】
実施例１は、自動化されたフットウェア・プラットフォーム用のレーシング・エンジンの駆動機構の中の原点復帰装置を含む主題を説明する。この例において、原点復帰装置は、インデキシングホイールと、複数のジェネバ歯と、停止歯と、を含むことができる。複数のジェネバ歯はインデキシングホイールの周囲の一部に沿って分散配置されることができる。複数のジェネバ歯における各ジェネバ歯は、駆動機構の一部にあるインデックス歯が係合した時に第一の力を発生させる第一の側面プロファイルに適合する側面プロファイルを含むことができる。停止歯は、２つのジェネバ歯間においてインデキシングホイールの周囲に沿って配置されることができる。それに加えて、停止歯は、インデックス歯が係合した時に第二の力を発生させる第二の側面プロファイルに適合する側面プロファイルを含むことができる。
【００６２】
実施例２において、実施例１の主題は任意選択により、第二の力が第一の力より大きいということを含むことができる。
実施例３において、実施例２の主題は、任意選択により、第二の力が、原点位置に到達したとの指標を提供するために駆動機構を停止させるのに十分に大きいこととすることができる。代替的に、実施例３は任意選択により、第二の力が、インデックス歯が停止歯と係合することに固有の力プロファイルを発生させることを含むことができる。
【００６３】
実施例４において、実施例１〜３の何れか１つの主題は、任意選択により、第一の側面プロファイルが湾曲部を含むことを含むことができる。この実施例では、第一の側面プロファイルは、インデックス歯がジェネバ歯の１つと係合することにより発生する力プロファイルを平滑化するように動作する。
【００６４】
実施例５において、実施例１〜４の何れか１つの主題は、任意選択により、複数のジェネバ歯の各ジェネバ歯が第一の側面および第二の側面を有することを含むことができる。この実施例では、第一の側面は第一の側面プロファイルに従った形状をなし、第二の側面は第一の側面の鏡像とすることができる。
【００６５】
実施例６において、実施例１〜５の何れか１つの主題は、任意選択により、インデックス歯を有する駆動機構の一部が、歯車のオフセット円形部分であることを含むことができる。この実施例では、オフセット円形部分の上面が、そのインデックス歯を含む平坦部分とで円を形成することができる。
【００６６】
実施例７において、実施例６の主題は、任意選択により、複数のジェネバ歯の各ジェネバ歯が、駆動機構のオフセット円形部分の円形部分に適合する半径を有するＲのついた外縁を含むことを含むことができる。
【００６７】
実施例８において、実施例１〜７の何れか１つの主題は、任意選択により、複数のジェネバ歯が４つのジェネバ歯からなることを含むことができ、原点復帰装置では、インデックス歯を含む駆動機構の一部が原点位置間で完全に４回転できる。
【００６８】
実施例９において、実施例１〜８の何れか１つの主題は、任意選択により、第二の力の生成が急峻な傾斜の力プロファイルを含むことを含むことができ、力プロファイルは、力の大きさと変化率を示す。
【００６９】
実施例１０において、実施例９の主題は、任意選択により、レーシング・エンジンがプロセッサ回路を有することを含むことができ、プロセッサ回路は第二の力の生成により作られる力プロファイルを検出するように構成される。
【００７０】
実施例１１において、実施例１０の主題は、任意選択により、プロセッサ回路が第二の力の生成により作られる力プロファイルを第三の力の生成により作られる第二の力プロファイルから区別するようにさらに構成されることを含むことができる。
【００７１】
実施例１２において、実施例１１の主題は、任意選択により、第三の力がフットウェア・プラットフォームからレース・ケーブルを通じてレーシング・エンジンへと伝達されることを含むことができる。
【００７２】
実施例１３は、レーシング・エンジン内の駆動機構を原点復帰させるための原点復帰機構の使用方法を説明する。この実施例において、方法は以下の動作を含むことができる。駆動機構に、原点復帰装置と係合するインデックス歯を含む歯車を回転させるように命令する動作であり、原点復帰装置は複数のジェネバ歯と１つの停止歯を含むことができる。原点復帰装置と係合するインデックス歯に関連する力を検出する動作。力が予め定められた力プロファイルと一致したことを検出したことに基づいて原点位置を特定する動作。
【００７３】
実施例１４において、実施例１３の主題は、任意選択により、力が予め定められた力プロファイルと一致したことを検出する動作が、力が予め定められた閾値の力を超えたことを検出する動作を含むことを含むことができる。
【００７４】
実施例１５において、実施例１３の主題は、任意選択により、力が予め定められた力プロファイルと一致したことを検出する動作が高い変化率の力プロファイルを検出する動作を含むことを含むことができる。
【００７５】
実施例１６において、実施例１３の主題は、任意選択により、力が予め定められた力プロファイルに一致したことを検出する動作は大きい大きさと高い変化率の力プロファイルを検出する動作を含むことを含むことができる。
【００７６】
実施例１７において、実施例１３の主題は、任意選択により、予め定められた力プロファイルと一致する力プロファイルを検出することによって駆動機構が原点状態に戻されることを含むことができる。
【００７７】
実施例１８は、原点復帰機構を含む自動化されたフットウェア・プラットフォーム用レーシング・エンジンを説明する。レーシング・エンジンは、スプールと駆動機構を含むことができる。スプールは、レースの一部を受けてフットウェア・プラットフォームを使用者の足に固定するようになすことができる。駆動機構は、スプールを第一の軸の周囲で回転させ、レースをスプールに巻き上げ、又はそこから解くようになすことができる。駆動機構は、ウォームギアと原点復帰機構を含むことができる。ウォームギアはインデックス歯を含むことができる。原点復帰機構は、インデックス歯と係合して、駆動機構を少なくとも１つの回転位置で停止させるようになされたインデキシングホイールを含むことができる。インデキシングホイールは、複数のジェネバ歯と１つの停止歯を含むことができる。複数のジェネバ歯はインデキシングホイールの周囲の一部に沿って分散配置されることができる。停止歯は、インデキシングホイールの周囲に沿って、２つのジェネバ歯間に配置でき、停止歯は駆動機構を停止させるようになされる。
【００７８】
実施例１９において、実施例１８の主題は、任意選択により、複数のジェネバ歯における各ジェネバ歯が、駆動機構の一部にあるインデックス歯が係合した時に第一の力を発生させる第一の側面プロファイルに適合する側面プロファイルを有することを含むことができる。
【００７９】
実施例２０において、実施例１９の主題は、任意選択により、停止歯が、インデックス歯が係合した時に第二の力を発生させる第二の側面プロファイルに適合する側面プロファイルを有することを含むことができる。
【００８０】
実施例２１において、実施例２０の主題は、任意選択により、検出された力がジェネバ歯により生成された第一の力か、停止歯により生成された第二の力かを特定するように構成されるプロセッサ回路を含むことができる。
【００８１】
その他の注意事項
本明細書を通して、複数の事例は、単一の事例として記述される構成要素、操作、または構造を実装することができる。１つ以上の方法の個々の操作が別々の操作として図示され説明されているが、１つ以上の個々の操作が同時に実行されてもよく、操作が図示の順序で実行される必要はない。例示的な構成において別々の構成要素として提示される構造および機能は、結合された構造または構成要素として実装されてもよい。同様に、単一の構成要素として提示される構造および機能は、別個の構成要素として実装されてもよい。これらおよび他の変形、修正、追加および改良は、本明細書の主題の範囲内に入る。
【００８２】
本発明の主題の概要は、特定の例示的な実施形態を参照して記載されているが、本開示のより広い範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に対して様々な修正および変更を行うことができる。本発明の主題のそのような実施形態は、便宜上のためだけに、そして本出願の範囲を任意の単一の開示または発明の概念に自発的に限定しようとするものではなく、実際に開示されている。
【００８３】
本明細書に示す実施形態は、当業者が開示された教示を実施することを可能にするために十分詳細に記載されている。本開示の範囲から逸脱することなく、構造的および論理的な置換および変更を行うことができるように、他の実施形態を使用し、そこから誘導することができる。従って、開示は限定的な意味で解釈されるべきではなく、様々な実施形態の範囲は、開示される主題が権利を与えられる均等物の全範囲を含む。
【００８４】
本明細書中で使用される場合、用語「または」は、包括的または排他的な意味で解釈され得る。さらに、複数の例が、本明細書で説明されるリソース、動作、または構造に対して単一の例として提供されてもよい。さらに、様々なリソース、操作、モジュール、エンジン、およびデータストア間の境界は、いくぶん恣意的であり、特定の動作は、特定の例示的な構成の状況で示されている。機能の他の割り当てが想定されており、本開示の様々な実施形態の範囲内に入る可能性がある。一般に、構成例において別個のリソースとして提示される構造および機能は、結合された構造またはリソースとして実装されてもよい。同様に、単一のリソースとして提示される構造および機能性は、別個のリソースとして実装されてもよい。これらおよび他の変形、修正、追加および改良は、添付の特許請求の範囲によって表される本開示の実施形態の範囲内に含まれる。したがって、明細書および図面は、限定的ではなく例示的なものとみなされるべきである。
【００８５】
これらの非限定的な例の各々は、それ自体でも有効であるし、１つ以上の他の例との様々な順列または組み合わせで組み合わせることもできる。
上記の詳細な説明は、詳細な説明の一部を形成する添付の図面の参照を含む。図面は、例示として、本発明を実施することができる特定の実施形態を示す。これらの実施形態は、本明細書では「実施例」または「例」とも呼ばれる。そのような実施例は、図示または説明されたものに加えて要素を含むことができる。しかしながら、本発明者らは、図示または記載された要素のみが提供される実施例も企図する。さらに、本発明者らは、特定の例（またはその１つまたは複数の態様）に関して、または示されたまたは記載された要素（またはその１つまたは複数の態様）の任意の組み合わせまたは置換を使用する例を企図するか、または他の例（またはその１つまたは複数の態様）を示す。
【００８６】
この文書とこれに参照として組み入れられた文書との間に一貫性のない使用があった場合、この文書の使用が制御される。
本明細書では、特許文献において一般的であるように、構成要素等を単数で記載する場合、「少なくとも１つの」または「１以上の」という他の記載または使用とは別に、１つまたは複数を含む。本明細書において、特に断りのない限り、「または」は非排他的に用いられ、例えば「ＡまたはＢ」というときには、「ＡではあるがＢではない」、「ＢではあるがＡではない」、および「ＡおよびＢ」を含む。本明細書では、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同義で使用される。以下の請求項において、「含む」「備える」の後に構成を列挙する場合、その他の構成が加えられてもよい。システム、装置、物品、組成物、配合物、またはプロセスにおいて、列挙された構成に他の構成が追加されたとしても、それらは依然としてその請求の範囲内にある。さらに、以下の特許請求の範囲において、「第１」、「第２」および「第３」などの用語は単に区別のために使用され、それらが付されたものに順番に係る要件を課すことを意図しない。
【００８７】
モータ制御の例のような本明細書に記載の方法の例は、少なくとも部分的に機械的にまたはコンピュータで実施することができる。いくつかの例は、上記の例で説明した方法を実行するように電子デバイスを構成するように動作可能な命令でコード化された、コンピュータが読み取り可能な媒体または機械で読み取り可能な媒体を含むことができる。そのような方法の実装には、マイクロコード、アセンブリ言語コード、高水準言語コードなどのコードを含めることができる。そのようなコードは、様々な方法を実行するためのコンピュータ可読命令を含むことができる。コードは、コンピュータプログラム製品の一部を形成することができる。さらに、一例では、コードは、実行中または他の時など、１つまたは複数の揮発性、非一時的、または不揮発性の有形のコンピュータで読み取り可能な媒体に有形に格納することができる。これらの具体的なコンピュータで読み取り可能な媒体の例には、ハードディスク、リムーバブル磁気ディスク、取り外し可能な光ディスク（例えば、コンパクトディスクおよびデジタルビデオディスク）、磁気カセット、メモリカードまたはスティック、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）などが含まれる。
【００８８】
上記の説明は例示的なものであり、限定的なものではない。例えば、上記の例（またはその１つまたは複数の態様）は、互いに組み合わせて使用されてもよい。上記の説明を検討することにより、当業者によって、他の実施形態を使用することができる。読者が技術的開示の性質を迅速に確認できるように、要約書が含まれていればそれが含まれる。請求の範囲または意味を解釈または制限するために使用しないように理解されたい。また、上記の説明では、様々な特徴をグループ化して、開示を合理化することができる。これは、クレームされていない開示された特徴がクレームに不可欠であることを意図していると解釈されるべきではない。むしろ、本発明の主題は、開示された特定の実施形態のすべての特徴よりも少なくてもよい。したがって、添付の特許請求の範囲は、実施形態または実施形態としての詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、別個の実施形態として独立して立証され、そのような実施形態は、様々な組み合わせまたは順列で互いに組み合わせることができる。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる等価物の全範囲とともに決定されるべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
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【図２Ｊ】
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【図２Ｋ】
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【図２Ｌ】
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【図２Ｍ】
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【図２Ｎ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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