УСТРОЙСТВО ПРОТИВОСКОЛЬЗЯЩЕЙ ОБУВИ
ANTI-SLIDING FOOTWEAR DESIGN

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к обувной промышленности и может быть использовано при изготовлении обуви, предназначенной для носки, в первую очередь, по скользящей ледяной поверхности, а также для носки по другим поверхностям различных материалов, например, асфальт, мрамор, дерево, при этом не повреждая их. Изобретение позволяет быструю смену трибологических характеристик (трения) низа обуви для перехода со скользкой ледяной поверхности на поверхность с достаточно высоким коэффициентом трения, что обеспечивает безопасность ходьбы.
Уровень техники
Наиболее близким по технической сущности является выбранная за прототип конструкция противоскользящей обуви с шипами, расположенными в подошве, перемещающимися из исходного в рабочее положение с помощью исполнительного электромеханического устройства, приводимого в действие с переносного пульта радиоуправления. Шипы располагаются в индивидуальных функциональных блоках, в которых осуществляется их перемещение вверх-вниз. Дистанционно управляющее устройство в виде брелка при нажатии носчиком кнопки передает радиосигнал на управляющее устройство, размещенное в обуви, которое приводит в движение двигатель, а тот через механические передачи и исполнительный механизм перемещает шипы в функциональных блоках (патент США №005557865А, к. А43В 13/26, опубл. 24.09.1996, устройство для управления шипами антискользящей обуви).
Причины, препятствующие получению требуемого результата
Прототип имеет недостаток в том, что имеет сложную механическую часть исполнительного механизма, которая в тяжелых условиях носки, когда ледяная поверхность покрыта жидким слоем активных реагентов, создающих разрушающую паровоздушную атмосферу с высокой проникающей способностью, подвергается интенсивному силовому и химическому воздействию, что приводит к коррозии движущихся частей, их быстрому износу, заклиниванию и выходу из строя всего механизма. Исполнительный механизм прототипа, состоит из сложных многочисленных подвижных звеньев, достаточно дорог в изготовлении и не надежен в работе. В силу имеющихся пар трения в прототипе требуется значительная мощность электропривода, и соответственно разрядка аккумуляторов будет происходить весьма быстро.
Раскрытие изобретения
Технический результат
Использование предлагаемого изобретения позволит увеличить надежность работы механизма движения шипов, увеличить срок службы аккумуляторов из-за уменьшенной энергоемкости приводного механизма и сократить время выдвижения и обратного хода шипов ввиду импульсной подачи напряжения на электромагниты.
Последнее также способствует повышению безопасной носки обуви при переходе с одного вида опорной поверхности, где требуются шипы, на другую поверхность, где контакт осуществляется материалом подошвы, так как металлические шипы проскальзывают на твердой (например, мраморной) поверхности, царапают ее, а на мягких опорных поверхностях, например, паркет, повреждают их.
Устройство состоит из типовых элементов, компактно и может быть вмонтировано в подошву зимней обуви, не нарушая ее эстетические свойства.
Осуществление изобретения. Устройство кроме брелка монтируется в каждой полупаре обуви и состоит из управляющего блока, элемента питания и набора исполнительных механизмов по числу шипов в полупаре. В устройстве применяются якорь электромагнита выполненный заодно со стержнем с нарезанными на нем зубьями, в дальнейшем будет именоваться как якорь-стержень с зубчатым профилем. Каждый исполнительный механизм, состоящий из электромагнита, якоря-стержня с зубчатым профилем, многофункционального стержня и цилиндрического кулачка, монтируются в пластмассовый корпус. Эти корпуса вместе с управляющим блоком и элементом питания устанавливаются в подошве. Для размещения устройства, обеспечивающие противоскользящие функции обуви, при изготовлении подошвы, например, литьевым методом в последней предусматриваются ряд выемок и каналов для отдельных элементов и проводов устройства. Это типовая операция, которая легко реализуется на предприятии по формованию низа обуви.
Предусмотренные в конструкции предлагаемого изобретения детали: цилиндрический кулачок, якорь-стержень с зубчатым профилем и многофункциональный стержень, - изготавливаются стандартными методами металлообработки. Узел электромагнита типовой.
В устройстве противоскользящей обуви применен многофункциональный стержень, который в нижней части выполняет функцию шипа; в средней части многофункционального стержня нарезаны зубья, с помощью которых при движении якоря-стержня с зубчатым профилем, многофункциональный стержень получает вращательное движение; в верхней части многофункционального стержня имеются выступы, которые входят в паз цилиндрического кулачка. При вращении многофункционального стержня под действием якоря-стержня с зубчатым профилем выступы, скользя по пазу неподвижного цилиндрического кулачка, приобретают вертикальное движение вверх-вниз в зависимости от направления вращения многофункционального стержня, который в свою очередь получает вращательное движение от якоря-стержня с зубчатым профилем совершающим возвратно-поступательные ходы.
Пазовое соединение верхней головки многофункционального стержня с неподвижным цилиндрическим кулачком является самотормозящим соединением, которое при нажатии на многофункциональный стержень не позволит ему изменять свое положение, т.е. подняться в исходное положение при наступании шипом на твердую поверхность.
Для приведения в действие механизма подъема и опускания многофункционального стержня, применяется автономный дистанционный управляющий блок, в виде брелка, передающий радиосигнал подъема или опускания многофункционального стержня на управляющий блок, помещенный в каблучную часть обуви, содержащий антенну, преобразователь принятого сигнала в управляющий сигнал для электромагнитов. Источник питания управляющего устройства и электромагнитов, подает напряжение на электромагниты, в результате чего в них создается электромагнитное поле. К электромагниту притягивается якорь-стержень с зубчатым профилем, который передает вращательное движение на многофункциональный стержень, выступ в верхней части многофункционального стержня установленный в пазе неподвижного цилиндрического кулачку при вращении вертикально смещает многофункциональный стержень. В зависимости, какой из электромагнитов получает питание, якорь-стержень с зубчатым профилем совершает движение вперед/назад, и соответственно, вращая многофункциональный стержень, выдвигает или убирает его.
Для размещения предлагаемого устройства в противоскользящей подошве имеются полости и сквозные отверстия, полученные при литье подошвы, в которые вклеиваются узлы предлагаемого устройства. В пяточной части имеются дополнительные прокладки, для изолирования управляющего устройства и элемента питания от корпусов, где размещаются исполнительные механизмы. Все электромагниты соединены с управляющим устройством проводной сетью.
Сущность изобретения
Изобретение направленно на решение задачи дистанционным управлением выхода шипов над ходовой поверхностью подошвы для придания лучших свойств противоскольжения подошв обуви при различных характеристиках опорной поверхности. С помощью управляющего устройства в виде брелка происходит выдвижение или возврат шипов при смене опорной поверхности, например, при переходе с ледяной поверхности на мраморную плитку, что одновременно не вызывает сложности и трудоемкости осуществлении этой операции.
Предлагаемое устройство противоскольжения состоит из соединенных блоков и механизмов:
- Управляющее устройство в виде брелка
- Управляющий блок
- Электромагнит
- Якорь-стержень с зубчатым профилем
- Многофункциональный стержень
- Цилиндрический кулачок.
Управляющее устройство в виде брелка с питающим элементом имеет четыре кнопки подачи сигнала:
- первая для выдвижения шипов на правой полупаре обуви;
- вторая для выдвижения шипов на левой полупаре обуви;
- третья для возврата шипов на правой полупаре обуви;
- четвертая для возврата шипов на левой полупаре обуви.
Поочередность приведения шипов в движение имеет преимущество в том, что нужно только приподнимать на высоту шипа сначала одну обутую стопу, а затем другую, при этом нагрузка с поверхности подошвы снята. В этом случае не требуется мощного привода движения шипов, как это имеет место при включении шипов одновременно на обе полупары нагруженной силой веса обуви.
При нажатии кнопки, дистанционное управляющее устройство в виде брелка передает сигнал на управляющий блок, помещенный в пяточной части подошвы, который воспринимает сигнал и передает напряжение по проводной сети от элемента питания на соответствующий электромагнит, связанный электропроводами заставляя его срабатывать. Якорь-стержень с зубчатым профилем при срабатывании электромагнита приобретает поступательное движение, которое передает многофункциональному стержню, через зубчатое зацепление, заставляя его вращаться по часовой стрелке. При вращении многофункционального стержня выступы в верхней его части совершают поворотное движение в пазах неподвижного цилиндрического кулачка, что приводит к вывинчиванию многофункционального стержня, заставляя его смещаться вниз, при этом его нижний конец представляющий собой шип выходит из ходовой поверхности подошвы. Заняв крайнее нижнее положение, многофункциональный стержень останавливается. Профиль цилиндрического кулачка спроектирован таким образом, что паз в конце своего хода имеет горизонтальный участок и без подачи сигнала на возвратный электромагнит, многофункциональный стержень не вернется в верхнее исходное положение, соответствующее поднятому вверх шипу.
Для возврата многофункционального стержня в исходное положение, носчик должен нажать на соответствующую кнопку управляющего устройства в виде брелка. При нажатии кнопки передается сигнал на управляющий блок, находящийся в пяточной части подошвы, который передает напряжение от элемента питания на возвратные электромагниты. При срабатывании возвратного электромагнита якорь-стержень с зубчатым профилем совершает движение в его сторону. Якорь-стержень с зубчатым профилем, совершая обратное движение, заставляет вращаться многофункциональный стержень против часовой стрелки. Вращаясь многофункциональный стержень ввинчивается в цилиндрический кулачок, его выступы занимают крайнее верхнее положение и многофункциональный стержень останавливается, при этом шипы убираются в тело подошвы.
Устройство противоскольжения устанавливается в специально предусмотренные полости в литой подошве. В пяточной части имеются вкладки неправильной формы. Нижняя вкладка предназначена для разделения устройства противоскольжения и питающего элемента. Верхняя для разделения питающего элемента и управляющего блока. Все вкладки фиксируются клеем. Вкладки выполняют функцию поддержания устойчивого состояния элементов и электроизолирующую функцию.
В заключении данного раздела приведем его основные положения:
- Устройство противоскользящей обуви содержит верх обуви, выполненный по типовой технологии, соединенный с низом обуви клеевым методом крепления, имеющей формованную подошву с полостями, которые предназначены для размещения противоскользящего устройства, содержащего управляющий блок, на который передается сигнал с управляющего устройства в виде брелка, находящийся отдельно от обуви, элемент питания, электромагнитный механизм перемещения шипов (нижний конец многофункционального стержня), электрические коммуникационные цепи, связывающие все элементы устройства, а также вкладыши обеспечивающие фиксацию положений всех элементов устройства и создающее электроизоляцию между элементами.
- Устройство имеет механизм перемещения шипа (нижний конец многофункционального стержня), находящийся в корпусе, содержит на каждый шип (нижний конец многофункционального стержня) по два электромагнита с якорем- стержнем имеющим зубчатый профиль, с помощью которого соединяется с многофункциональным стержнем, имеющий также аналогичные зубья, нарезанные на его цилиндрической поверхности, верхняя часть многофункционального стержня имеет два выступа, размещающиеся в пазах цилиндрического кулачка, жестко закрепленного, путем вклеивания в каркас противоскользящего устройства; при перемещении якоря-стержня с зубчатым профилем, под действием электромагнитных сил, появляющихся при нажатии на соответствующую кнопку управляющего устройства в виде брелка, зубчатая часть якоря-стержня с зубчатым профилем переводит поступательное движение во вращательное движение многофункционального стержня, который при взаимодействии его двух выступов, находящихся в пазах неподвижного цилиндрического кулачка, вывинчивается при прямом ходе якоря-стержня с зубчатым профилем и тем самым выводит шип (нижний конец многофункционального стержня) наружу за ходовую поверхность подошвы, что обеспечивает противоскользящие характеристики обуви, при обратном ходе якоря-стержня с зубчатым профилем происходит возвращение шипа (нижний конец многофункционального стержня) в исходное положение.
- В устройстве каждый шип (нижний конец многофункционального стержня) обуви приводится в движение индивидуальным блоком, содержащим сдвоенный электромагнит, якорь-стержень с зубчатым профилем, многофункциональный стержень, неподвижный цилиндрический кулачок, при этом подача напряжения и управление всех электромагнитов осуществляется от одного управляющего блока и элемента питания.
Перечень чертежей
На фиг.1 изображена подошва с полостями для монтирования исполнительных механизмов, управляющего блока, элемента питания и дополнительных вкладок для фиксации элементов в каблучной части низа обуви.
На фиг.2 изображены исполнительные механизмы заключенные в корпус.
На фиг.3 показана блок-схема управления движением шипов.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Описание конструкции в статическом состоянии
Обувь с противоскользящим устройством состоит из верха и низа в подошве 1 в верхней части полости 4 располагается управляющий блок 2 с внутренней антенной, принимающей сигнал с управляющего устройства в виде брелка, имеющего две кнопки (по одной на полупару) дистанционного управления выдвижения шипов и две кнопки поднятия шипов, относительно поверхности подошвы обуви.
Управляющее устройство в виде брелка находится отдельно от остальной конструкции устройства, приводится в действие пальцем руки носчика, путем нажатия соответствующей кнопки.
В полости 4 под управляющим блоком 2 располагается элемент питания 3, обеспечивающий подачу напряжения на исполнительные механизмы по электропроводам расположенным в каналах 5. Нижняя часть полости 4 в пяточной части подошвы 1, а также полости 6 в носочно-пучковой части подошвы 1 предназначены для размещения исполнительных механизмов вмонтированных в корпус 7 (фиг.2). Все исполнительные механизмы соединены электрической цепью расположенной в каналах 5 (фиг.1), находящиеся по всей подошве 1.
Исполнительный механизм, вклеенный в корпус 7 (фиг.2), состоит из электромагнита 8, который, срабатывая, приводит в движение якорь-стержень с зубчатым профилем 9. Якорь-стержень с зубчатым профилем 9 находится в зубчатом зацеплении с многофункциональным стержнем 10, находящимся в передней части корпуса 7. Многофункциональный стержень 10 в верхней части связан с неподвижным цилиндрическим кулачком 11, посредствам своих двух выступов. Нижняя часть многофункционального стержня 10 представляет собой шип для внедрения в ледяную опору.
Исполнительный механизм также содержит возвратный электромагнит 12 в левой его части, находится в контакте с якорем-стержнем с зубчатым профилем в положении поднятого многофункционального стержня 10 и, следовательно, поднятых в верх шипов.
Устройство в динамическом состоянии
Предлагаемое устройство функционирует следующим образом.
В управляющем устройстве в виде брелка (фиг.3), находящегося в руке носчика, нажимается кнопка, отвечающая за выход шипов за ходовую поверхность подошвы на одной из полупар. От управляющего устройства в виде брелка передается сигнал на управляющий блок, который преобразовывает полученный сигнал и подает напряжение на электромагниты. При достижении необходимого напряжения электромагнит срабатывает и притягивает к себе якорь-стержень с зубчатым профилем. В свою очередь якорь-стержень с зубчатым профилем передает через зубчатую передачу вращательное движение многофункциональному стержню. Многофункциональный стержень связанный своими выступами с неподвижным цилиндрическим кулачком вместе с вращательным движением получает и поступательное движение вверх-вниз, в зависимости от направления его вращения. Нижний конец многофункционального стержня, представляет собой шип, соответственно вращаясь поднимает или выдвигает шип относительно ходовой поверхности подошвы.
Движение многофункционального стержня, нижний конец которого является шипом, иллюстрируется фиг.2.
Для выдвижения шипов (нижний конец многофункционального стержня) над ходовой поверхностью подошвы подается напряжение на электромагнит 8 (фиг.2), создается электромагнитная сила, которая притягивает якорь-стержень с зубчатым профилем 9. Притягиваясь к электромагниту 8, якорь-стержень с зубчатым профилем 9 поворачивает через зубчатую передачу многофункциональный стержень 10 на необходимый угол для выдвижения шипа (нижний конец многофункционального стержня).
Многофункциональный стержень 10, имеющий в своей верхней части два выступа, которые при вращении движутся в пазах неподвижного цилиндрического кулачка 11, и при этом от неподвижного цилиндрического получает перемещение вниз.
Для возврата шипов в тело подошвы подается напряжение на электромагнит 12, отвечающий за возврат шипов (нижний конец многофункционального стержня). Притягивая в свою сторону якорь-стержень с зубчатым профилем 9 обеспечивает вращение многофункционального стержня 10 в обратную сторону.
При вращении многофункционально стержня 10 в обратную сторону, его выступы поднимаются вверх по пазам неподвижного цилиндрического кулачка 11, убирая шип (нижний конец многофункционального стержня) в тело подошвы.