一種多功能發電發熱鞋的制作方法

專利名稱：一種多功能發電發熱鞋的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有發電功能的鞋，更具體地說，涉及一種多功能發 電發熱鞋。
背景技術：
保暖是鞋的一大功能，在寒冷的冬季，人們需要對腳進行保暖，以防凍傷， 在冬季、特別是在高緯度地區的冬季，對經常進行戶外活動的人來說，腳的保 暖更為重要。因為只有保暖功能、沒有供熱功能，在低溫(如零度以下)的冬 季環境里，傳統的皮鞋、棉鞋、靴子等冬季用鞋已不能滿足人們的保暖要求， 為解決這一問題，出現了具有發熱功能的發熱鞋。
現有的發熱鞋是在鞋的底部安裝可充電電池給帶有發熱元件的鞋墊供電 使其發熱，達到保暖、供熱的目的。
但是，在實際使用中，現有的發熱鞋存在如下缺陷
1、 每次使用前，需要利用市電對鞋內的可充電電池進行充電，給使用 帶來很大麻煩；
2、 鞋內可充電電池的容量是有限的，當一次充電完成后使用發熱鞋，
在有限的時間內電池的電能被耗盡，又需要進行再次充電，在實際 使用中再次充電是難以做到的，這樣，發熱鞋就成立只能在部分時 間內發熱的發熱鞋，而在電池耗盡再次充電前的時間里，與普通鞋 一樣不能發熱，失去了發熱鞋的意義。
發明內容
本實用新型要解決的技術問題在于，克服現有發熱鞋需要市電進行充電、 電能耗盡后需要再次充電的缺陷，提供一種滿足人們連續使用的多功能發電發熱鞋。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種多功能發電發 熱鞋，包括鞋面和鞋底，其特征在于，還包括內設發熱元件的鞋墊和主體結構 設置在該鞋底內的發電裝置，所述發電裝置包括發電部分、電能存儲控制部分 和輸出接口，所述鞋墊發熱元件連接在該發電裝置的第一輸出接口上；所述發 電部分包括盒體、設置于該盒體內的位移部件、圓錐齒輪組、圓柱齒輪系和發 動機；所述位移部件包括位于該盒體對應導向槽內、穿出該盒體底部并位于所 述鞋底底面一側的移動件、設置于所述導向槽內與該移動件配合的受壓彈性 件、設置在該移動件外側壁的齒條和轉動支承在該盒體結構上的第一齒輪；所 述圓錐齒輪組包括相互配合、轉動支承在該盒體結構上的第一圓錐齒輪和第二 圓錐齒輪，該第一圓錐齒輪與所述第一齒輪同軸；所述圓柱齒輪系包括支承在 該盒體結構上的多級圓柱齒輪傳動，該圓柱齒輪系的輸入齒輪與所述第二圓錐 齒輪同軸，該圓柱齒輪系的輸出齒輪連接在所述發動機的轉子軸端，所述齒輪 齒條、圓錐齒輪組和圓柱齒輪系的傳動比滿足所述發動機轉速要求；所述電能 存儲控制部分包括依次連接的整流電路、輸入電壓檢測保護電路、能量存儲電 路、開關控制電路、輸出保護電路，所述整流電路輸入端連接所述發動機輸出 端；所述輸出接口至少包括分別連接地和所述第二電控開關輸出端的所述第一 輸出接口。
在本實用新型的多功能發電發熱鞋中，所述輸入電壓檢測保護電路包括第 一運算放大器、第一電控開關及相應電阻、二極管和三極管，該第一電控開關 設置在該電路高電位輸出端，該三極管的集電極與發射極分別與該第一電控開 關連接；所述能量存儲電路包括串接在該輸入電壓檢測保護電路輸出高電位端 與地之間的電能存儲元件；所述開關控制電路包括控制所述能量存儲電路和輸 出保護電路之間處于連續導通狀態或連續斷開狀態的控制開關；所述輸出保護 電路包括位于高電位的第二電控開關和控制端與該第二電控開關控制端連接 的第二運算放大器及相應電阻、二極管。
在本實用新型的多功能發電發熱鞋中，所述開關電路的控制開關包括串接 在所述電能存儲元件高電位端與所述第二電控開關之間的單刀雙擲開關，所述第二電控開關處于常開狀態。
在本實用新型的多功能發電發熱鞋中，所述開關控制電路包括微動開關、 MCU芯片或時基電路或數字邏輯門電路或觸發器、三極管和相應的電阻，該
微動開關串接在地和該MCU芯片或時基電路或數字邏輯門電路或觸發器控制
腳或端之間并設置在該發熱鞋的外側表面或內側表面，該三極管的集電極與發
射極分別與所述第二電控開關連接，該MCU芯片或時基電路或數字邏輯門電 路或觸發器的輸出控制腳或端與該三極管基極連接。
在本實用新型的多功能發電發熱鞋中，所述受壓彈性件為彈簧或彈性橡 膠，所述位移部件還包括導向柱，所述移動件包括容納所述彈簧或彈性橡膠并 帶有底部的內腔；所述導向柱上端穿過所述盒體的對應結構通孔并包括與該通 孔限位配合的上端突臺，其下端穿過所述彈簧或彈性橡膠及所述移動件底部通 孔并包括與該通孔限位配合的下端突臺。
在本實用新型的多功能發電發熱鞋中，所述圓柱齒輪系為三級圓柱齒輪傳動。
在本實用新型的多功能發電發熱鞋中，所述輸出接口包括分別連接地和所 述第一電控開關輸出端的所述第二輸出接口；該第二輸出接口設置在該發熱鞋 的外側表面；所述發熱鞋還包括蓋扣，該蓋扣一端轉動連接在該發熱鞋鞋體上， 另一端包括與鞋體上對應的孔配合的凸起，該凸起與所述鞋體上對應孔配合 時，該蓋扣覆蓋所述第二輸出接口。
在本實用新型的多功能發電發熱鞋中，所述電能存儲元件為超級電容或充 電電池。
在本實用新型的多功能發電發熱鞋中，所述電能存儲控制部分設置在PCB 板上，所述發電部分和所述PCB板設置在鞋跟內或鞋掌內，所述第一輸出接 口設置在所述盒體頂面。
在本實用新型的多功能發電發熱鞋中，所述PCB板設置在所述盒體內。 實施本實用新型的多功能發電發熱鞋，與現有技術比較，其有益效果是 1、通過設置發動機和電能存儲裝置，將人的行走動能轉換為鞋的發熱 電能并進行儲能，使得本實用新型的發熱鞋只要穿著者處于行走中，就能夠給鞋內發熱元件源源不斷地供電(或儲能)，從而徹底解決了 現有發熱鞋需要市電重復充電給使用這帶來的麻煩，成為可連續發 熱的發熱鞋；
2、 使用前無需預先充電，使用中自動充電，使用極其簡便；
3、 設置充電接口，可以作為小型用電設備如手機、MP3、 MP4、數碼相 機、LED手電、收音機、錄放機等的室外備用電源和充電電源，對 于野外作業人員，具有特別重要的意義；
4、 在不需使用鞋的發熱功能時，可關斷鞋的發熱元件供電開關，將發 熱鞋作為特殊電源使用。


下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中
圖1是本實用新型多功能發電發熱鞋的鞋底部分一種實施例的剖視圖。
圖2是本實用新型多功能發電發熱鞋的鞋底部分分解立體圖。
圖3是本實用新型多功能發電發熱鞋發電裝置一種實施方式的分解立體圖。
圖4是本實用新型多功能發電發熱鞋發電裝置一種實施方式去掉盒體上 蓋后的主視圖。
圖5是圖4中A—A剖視圖。 圖6是圖4中B—B剖視圖。 圖7是圖4中C一C剖視圖。
圖8是本實用新型多功能發電發熱鞋的電路邏輯關系圖。
圖9是本實用新型多功能發電發熱鞋電路圖的一種實施方式。
圖10是本實用新型多功能發電發熱鞋控制開關控制方法流程圖。
具體實施方式
如圖1、圖2所示，本實用新型多功能發電發熱鞋包括鞋面(圖中未示出)、 鞋底200、內設發熱元件211的鞋墊210和主體結構設置在鞋底200的鞋跟220內的發電裝置，發電裝置包括發電部分、電能存儲控制部分和輸出接口，鞋墊 發熱元件211通過連接插頭212連接在發電裝置的第一輸出接口 110上。鞋墊
發熱元件211采用電熱絲等常用發熱元件。
在其它實施例中，發電裝置可以設置在鞋底200的鞋掌230內，如可設置 在厚底鞋的鞋掌內。
如圖2至圖7所示，發電部分100包括盒體(盒體包括相互配合的下盒4 和上蓋l)、設置于盒體內的位移部件、圓錐齒輪組、圓柱齒輪系和發動機。
位移部件包括位于盒體對應導向槽內、穿出盒體的下盒4底部并位于鞋底 底面(鞋跟或鞋掌底面) 一側的移動件8、設置于導向槽內與移動件8配合的 受壓彈簧10和導向柱9 (如采用移動限位鉚釘)、設置在移動件8外側壁的齒 條81和轉動支承在盒體結構上的第一齒輪6。移動件8包括容納彈簧并帶有 底部的內腔，導向柱9上端穿過盒體的對應結構通孔并包括與該通孔限位配合 的上端突臺91，下端穿過彈簧及移動件8的底部通孔并包括與該通孔限位配 合的下端突臺92。
在其它實施例中，彈簧IO可以用其它受壓彈性元件如彈性橡膠等代替。
在其它實施例中，可以不設置導向柱9，而僅設置在盒體導槽中相互配合 的移動件件與彈性受壓件即可實現本發明目的。
圓錐齒輪組包括相互配合、轉動支承在盒體結構上的第一圓錐齒輪5和第 二圓錐齒輪51，第一圓錐齒輪5與第一齒輪6同軸。
圓柱齒輪系3包括支承在盒體結構上的多級圓柱齒輪傳動，該圓柱齒輪系 的輸入齒輪52與第二圓錐齒輪51同軸，該圓柱齒輪系的輸出齒輪2連接在發 動機ll的轉子軸端。在本實施例中，圓柱齒輪系3為三級圓柱齒輪傳動。在 其它實施例中，可以采用其它級數的圓柱齒輪傳動。
上述齒輪齒條、圓錐齒輪組和圓柱齒輪系的傳動比滿足發動機轉速要求。
如圖8、圖9所示，電能存儲控制部分包括依次連接的整流電路、輸入電 壓檢測保護電路、能量存儲電路、開關控制電路、輸出保護電路。
整流電路301輸入端連接發動機11的輸出端，整流電路采用常用的橋式 整流電路如全橋整流電路等。
9輸入電壓檢測保護電路采用第一運算放大器302、第一電控開關303及相 應電阻、二極管、三極管等構成，第一電控開關303設置在該電路高電位輸出 端，該三極管的集電極與發射極分別與第一電控開關303連接。設置第一運算 放大器302的動作電壓為過壓保護值(本實施例設定過壓保護值為5伏，在其 它實施例中，可以取其它的過壓保護值)。當后續電路的電能存儲元件305的 電壓小于等于過壓保護值時，第一運算放大器302控制第一電控開關303處于 導通狀態，對電能存儲元件305進行持續充電；當后續電路的電能存儲元件 305的電壓大于該過壓保護值時，第一運算放大器302控制第一電控開關303 處于斷開狀態，對電能存儲元件305進行過充電保護。
在其它實施例中，也可以采用其它常用輸入電壓檢測保護電路。
能量存儲電路包括串接在輸入電壓檢測保護電路輸出高電位端與地之間 的電能存儲元件305。在本實施例中，電能存儲元件305采用超級電容，在其 它實施例中，電能存儲元件305可以采用充電電池等電能存儲元件。
開關控制電路包括控制能量存儲電路和輸出保護電路之間處于連續導通 狀態或連續斷開狀態的控制開關。在本實施例中，為了縮小控制開關體積，采 用微動開關304、 MCU芯片306和三極管、電阻等構成，微動開關304串接 在地和MCU芯片306控制腳之間并設置在發熱鞋的外側表面或內側表面，該 三極管的集電極與發射極分別與后續的第二電控開關307連接，以控制第二電 控開關307的通斷狀態(該第二電控開關307通常情況處于斷開狀態)，MCU 芯片的輸出控制腳與三極管基極連接，MCU芯片可采用PIC10F200、 PIC10F202、 PIC10F204、 PIC10F206、 PIC10F222等芯片。
如圖10所示，在MCU芯片中設置開關控制程序首先MCU芯片判斷 電能存儲元件305電壓是否達到輸出值(本實施例設置為4.2伏)，未達到輸 出值程序返回，達到輸出值MCU芯片繼續判斷微動開關的按下次數是否為奇 數次，如按下次數為奇數次(對應于高電平)，MCU芯片控制第二電控開關導 通，對發熱負載進行供電；如按下次數為偶數次(對應于低電平)，MCU芯片 控制第二電控開關斷開，停止對發熱負載的供電。
在其它實施例中，上述MCU芯片可用時基電路(如時基電路555， 556等)、數字邏輯門電路(如數字邏輯門電路40系列、54系列等)、或觸發器(如
觸發器CD4011、 CD4013、 LM555、 LM 556、 UC555、 UC 556等)代替。
在其它實施例中，可直接利用串接在電能存儲元件高電位端與第二電控開 關之間的單刀雙擲開關來實現控制開關的功能，此時要求第二電控開關處于常 開狀態。通常需要配置顯示電能存儲元件305電壓狀態的紅綠顯示燈，如紅燈 亮顯示電能存儲元件305電壓未達到輸出值，需繼續充電，此時不操作單刀雙 擲開關導通；如綠燈亮顯示電能存儲元件305電壓已達到輸出值，可以操作單 刀雙擲開關導通對發熱負載供電。當然，也可不設紅綠顯示燈。
輸出保護電路包括位于高電位的第二電控開關307和控制端與該第二電 控開關307控制端連接的第二運算放大器308和電阻、二極管等。當負載端發 生短路時，第二運算放大器308控制第二電控開關307斷開，以保護電能存儲 元件和發動機的安全。在其它實施例中，也可以采用其它輸出保護電路。
輸出接口包括分別連接地和第二電控開關輸出端的第一輸出接口 110和 分別連接地和第一電控開關303輸出端的第二輸出接口221。第二輸出接口221 作為備用電源接口，設置在該發熱鞋的鞋跟側面(當然，也可以設置在發熱鞋 的其它外側表面)。為了保護第二輸出接口221，設置蓋扣222，該蓋扣一端轉 動連接在該發熱鞋鞋體上，另一端包括與鞋體上對應的孔配合的凸起，該凸起 與鞋體上對應孔配合時，該蓋扣覆蓋第二輸出接口221。第二輸出接口221可 以作為小型用電設備如手機、MP3、 MP4、數碼相機、LED手電、收音機、錄 放機等的室外備用電源和充電電源。
在其它實施例中，輸出接口可以不設置第二輸出接口，僅設置第一輸出接CI。
如圖3所示，本實施例中將電能存儲控制部分設置在PCB板7上，然后 將該PCB板7與發電部分一起設置在盒體內，將第一輸出接口 IIO設置在盒 體頂面，再將盒體設置在鞋跟內或鞋掌內。
在其它實施例中，PCB板可以設置在盒體外，甚至第一輸出接口 110也 設置在盒體外，只要該第一輸出接口 110與鞋墊發熱元件211的連接插頭212 連接即可。在其它實施例中，甚至可以不采用PCB板，而直接采用電子元件構成電 能存儲控制部分設置在盒體內或鞋底結構內。
權利要求1、一種多功能發電發熱鞋，包括鞋面和鞋底，其特征在于，還包括內設發熱元件的鞋墊和主體結構設置在該鞋底內的發電裝置，所述發電裝置包括發電部分、電能存儲控制部分和輸出接口，所述鞋墊發熱元件連接在該發電裝置的第一輸出接口上；所述發電部分包括盒體、設置于該盒體內的位移部件、圓錐齒輪組、圓柱齒輪系和發動機；所述位移部件包括位于該盒體對應導向槽內、穿出該盒體底部并位于所述鞋底底面一側的移動件、設置于所述導向槽內與該移動件配合的受壓彈性件、設置在該移動件外側壁的齒條和轉動支承在該盒體結構上的第一齒輪；所述圓錐齒輪組包括相互配合、轉動支承在該盒體結構上的第一圓錐齒輪和第二圓錐齒輪，該第一圓錐齒輪與所述第一齒輪同軸；所述圓柱齒輪系包括支承在該盒體結構上的多級圓柱齒輪傳動，該圓柱齒輪系的輸入齒輪與所述第二圓錐齒輪同軸，該圓柱齒輪系的輸出齒輪連接在所述發動機的轉子軸端，所述齒輪齒條、圓錐齒輪組和圓柱齒輪系的傳動比滿足所述發動機轉速要求；所述電能存儲控制部分包括依次連接的整流電路、輸入電壓檢測保護電路、能量存儲電路、開關控制電路、輸出保護電路，所述整流電路輸入端連接所述發動機輸出端；所述輸出接口至少包括分別連接地和所述第二電控開關輸出端的所述第一輸出接口。
2、 如權利要求1所述的多功能發電發熱鞋，其特征在于所述輸入電壓 檢測保護電路包括第一運算放大器、第一電控開關及相應電阻、二極管和三極 管，該第一電控開關設置在該電路高電位輸出端，該三極管的集電極與發射極 分別與該第一電控開關連接；所述能量存儲電路包括串接在該輸入電壓檢測保護電路輸出高電位端與 地之間的電能存儲元件；所述開關控制電路包括控制所述能量存儲電路和輸出保護電路之間處于 連續導通狀態或連續斷開狀態的控制開關；所述輸出保護電路包括位于高電位的第二電控開關和控制端與該第二電 控開關控制端連接的第二運算放大器及相應電阻、二極管。
3、 如權利要求2所述的多功能發電發熱鞋，其特征在于所述開關電路 的控制開關包括串接在所述電能存儲元件高電位端與所述第二電控開關之間 的單刀雙擲開關，所述第二電控開關處于常開狀態。
4、 如權利要求2所述的多功能發電發熱鞋，其特征在于所述開關控制 電路包括微動開關、MCU芯片或時基電路或數字邏輯門電路或觸發器、三極管和相應的電阻，該微動開關串接在地和該MCU芯片或時基電路或數字邏輯門電路或觸發器控制腳或端之間并設置在該發熱鞋的外側表面或內側表面，該三極管的集電極與發射極分別與所述第二電控開關連接，該MCU芯片或時基 電路或數字邏輯門電路或觸發器的輸出控制腳或端與該三極管基極連接。
5、 如權利要求2所述的多功能發電發熱鞋，其特征在于所述受壓彈性件為彈簧或彈性橡膠，所述位移部件還包括導向柱，所述移動件包括容納所述彈簧或彈性橡膠并帶有底部的內腔；所述導向柱上端穿過所述盒體的對應結構 通孔并包括與該通孔限位配合的上端突臺，其下端穿過所述彈簧或彈性橡膠及 所述移動件底部通孔并包括與該通孔限位配合的下端突臺。
6、 如權利要求2所述的多功能發電發熱鞋，其特征在于所述圓柱齒輪 系為三級圓柱齒輪傳動。
7、 如權利要求2所述的多功能發電發熱鞋，其特征在于所述輸出接口 包括分別連接地和所述第一電控開關輸出端的所述第二輸出接口；該第二輸出 接口設置在該發熱鞋的外側表面；所述發熱鞋還包括蓋扣，該蓋扣一端轉動連 接在該發熱鞋鞋體上，另一端包括與鞋體上對應的孔配合的凸起，該凸起與所 述鞋體上對應孔配合時，該蓋扣覆蓋所述第二輸出接口。
8、 如權利要求2所述的多功能發電發熱鞋，其特征在于所述電能存儲 元件為超級電容或充電電池。
9、 如權利要求1至8之一所述的多功能發電發熱鞋，其特征在于所述 電能存儲控制部分設置在PCB板上，所述發電部分和所述PCB板設置在鞋跟內或鞋掌內，所述第一輸出接口設置在所述盒體頂面。
10、如權利要求9所述的多功能發電發熱鞋，其特征在于所述PCB板 設置在所述盒體內。
專利摘要一種多功能發電發熱鞋，包括鞋面、鞋底、帶發熱元件的鞋墊和設置在鞋底內的發電裝置，發電裝置包括發電部分、電能存儲控制部分和輸出接口，鞋墊發熱元件與發電裝置第一輸出接口連接；發電部分包括盒體、設置于盒體內的位移部件、圓錐齒輪組、圓柱齒輪系和發動機；齒輪齒條、圓錐齒輪組和圓柱齒輪系的傳動比滿足發動機轉速要求；電能存儲控制部分包括依次連接的整流電路、輸入電壓檢測保護電路、能量存儲電路、開關控制電路和輸出保護電路，整流電路輸入端連接發動機輸出端；輸出接口至少包括連接地和第二電控開關輸出端的第一輸出接口。本實用新型可連續發熱，使用前無需充電，使用中自動充電，使用簡便，可作為小型用電設備備用電源和充電電源。
文檔編號A43B7/04GK201256658SQ20082013402
公開日2009年6月17日 申請日期2008年9月8日 優先權日2008年6月20日
發明者羅丹霞 申請人:羅丹霞