一种基于摆臂结构的系带装置

技术领域

本发明涉及系带系统领域，具体涉及一种基于摆臂结构的系带装置。

背景技术

目前市面上的系紧机构多采用壳体齿--棘爪结构实现系紧机构的单方向旋转，该结构利用弹性臂的挠曲变形实现单向旋转，利用防止材料屈曲的机制实现防止逆向旋转。系紧机构逆向旋转时，施加的旋转力为轴向应力，只要轴向应力没有超过许用应力，棘爪臂一般不会发生屈曲；即便外力大于极限屈服强度，由于壳体齿抵靠棘爪臂，可以防止棘爪臂径向向外屈曲。这种结构从本质上是利用材料的屈曲强度往往大于外力来实现止逆效果。

虽然外力一般情况下不会超过屈服强度，但是难免会有意外情况，一旦外力超过屈曲强度，棘爪臂发生屈曲变形，这种变形是破坏性的，而且是不可逆转的。一旦棘爪臂发生屈曲，则结构失效。

虽然在某些系紧机构中使用壳体齿抵靠棘爪臂来避免其发生屈曲，但是由于系紧机构在正常工作时是频繁受到逆向松开力的作用的，逆向松开力属于脉冲力的形式，即使该脉冲力本身小于棘爪臂的屈服强度，但是基于壳体齿与棘爪臂为点对点接触，应力的传输和能量消耗的效率相对较差，棘爪臂中难免会存在残余应力。在该脉冲力的频繁作用后，应力值虽然始终没有超过棘爪臂材料的强度极限，甚至比弹性极限还低的情况下就可能发生破坏，即：疲劳破坏；更具体的，为正应力引起的正断疲劳。

为了提高系紧机构在正常使用时抵抗松开力的可靠性，需要一种具有新型防逆转结构的系紧机构。

发明内容

本发明提供一种基于摆臂结构的系带装置，摆臂机构利用材料的弯曲变形实现摆动让位，弯曲变形对于材料强度的损伤较小，不容易产生应力积累，具备优良的使用可靠性和耐久性。

一种基于摆臂结构的系带装置，该系带装置包括：旋盖、卷线轮和壳体，所述旋盖可旋转设置于所述壳体上，所述卷线轮由所述壳体支承，可相对所述壳体转动；其中，

所述旋盖设置有一个或多个凹槽；

所述卷线轮构造成沿拉紧方向转动时收卷系带和当沿松开方向转动时释放系带；

所述壳体设置有一个或多个摆臂，所述摆臂至少包括摆臂齿和摆臂梁，所述摆臂包括相对的第一侧和第二侧；所述摆臂齿构造成当所述摆臂处于原位置时能接合所述旋盖凹槽，所述摆臂梁和/或摆臂齿被构造成可由原位置向摆臂的第一侧摆动，或由原位置向摆臂的第二侧摆动；

所述壳体还设置有一个或多个挡块且至少所述摆臂的第一侧邻设有所述挡块；当所述旋盖受到沿拉紧方向的外力时，所述挡块允许所述摆臂梁和/或摆臂齿由原位置向摆臂的第二侧摆动，以允许旋盖沿拉紧方向转动；

当旋盖受到沿松开方向的外力时，所述挡块构造成能阻止所述摆臂梁和/或摆臂齿向摆臂的第一侧摆动，以防止所述旋盖沿松开方向转动。。

上述技术方案中摆臂向第二侧摆动与旋盖沿拉紧方向转动相一致。摆臂整体的第一侧和第二侧跟摆臂齿或摆臂梁的第一侧和第二侧方位定义完全一致；摆臂齿也包括第一侧和第二侧，摆臂齿的第一侧和第二侧与摆臂梁或摆臂的第一侧和第二侧方位一致。比如说，以摆臂的中轴线作为基准，中轴线以左为第一侧，中轴线以右为第二侧；同样的，以摆臂齿的中轴为基准，也是中轴以左为第一侧，中轴以右为第二侧。换另一种表述方式，如果摆臂齿与旋盖凹槽接合时的位置称为原位置，我们把向松开方向旋拧旋盖的方向称作摆臂齿、摆臂梁和摆臂的第一侧，向拉紧方向旋拧旋盖的方向称作摆臂齿、摆臂梁和摆臂的第二侧。所述第一侧和第二侧分别位于原位置的两侧。

“所述摆臂梁和/或摆臂齿被构造成可由原位置向摆臂的第一侧摆动”是指包括所述摆臂梁和摆臂齿均由摆臂的原位置向其第一侧摆动、所述摆臂梁由摆臂的原位置向其第一侧摆动、摆臂齿由摆臂的原位置向其第一侧摆动三种技术方案中的至少一种。同理，“所述摆臂梁和/或摆臂齿由原位置向摆臂的第二侧摆动”包括所述摆臂梁和摆臂齿均由摆臂的原位置向其第二侧摆动、所述摆臂梁由摆臂的原位置向其第二侧摆动、摆臂齿由摆臂的原位置向其第二侧摆动三种技术方案中的至少一种。

对于摆臂梁和摆臂齿一体成型且采用相近材料的情况下，一般是摆臂梁和摆臂齿一起发生摆动；对于摆臂梁和摆臂齿分开成型或者两者材料弹性不同的技术方案中，可能是只有摆臂梁或摆臂齿单独发生摆动让位；但是摆臂梁摆动让位一般情况下会带动摆臂齿发生摆动让位。

当所述摆臂齿接合所述旋盖凹槽时所述摆臂位于原位置，位于原位置的摆臂处于自然伸展的状态(即：摆臂梁和摆臂齿均位于原位置，也均处于自然伸展的状态)；当旋盖受到外力时，所述摆臂梁和/或摆臂齿由原位置向第一侧摆动或由原位置向第二侧摆动过程中，所述摆臂梁和/或摆臂齿处于挠曲变形的状态。

优选的，当所述旋盖受到沿拉紧方向的外力时，所述挡块允许所述摆臂梁和/或摆臂齿由原位置向摆臂的第二侧摆动，此时摆臂齿沿旋盖凹槽的侧壁滑动让位，以允许旋盖沿拉紧方向转动。

优选的，当旋盖受到沿松开方向的外力时，所述挡块构造成能阻止所述摆臂梁和/或摆臂齿向摆臂的第一侧摆动，从而所述摆臂齿与所述旋盖凹槽始终保持接合，以防止所述旋盖沿松开方向转动。

优选的，当所述旋盖受到沿拉紧方向的外力时，所述挡块允许所述摆臂梁和/或摆臂齿由原位置向摆臂的第二侧往复摆动，以允许旋盖沿拉紧方向转动。

优选的，当所述旋盖受到沿拉紧方向的外力时所述旋盖凹槽构造成其侧壁偏压所述摆臂齿从而迫使摆臂梁偏离原位置向其第二侧摆动，使得每个摆臂齿与每个凹槽脱离接合，以允许旋盖沿拉紧方向转动。

当旋盖受到沿松开方向的外力时，所述旋盖凹槽的侧壁偏压所述摆臂齿，从而使得摆臂梁产生由原位置向所述第一侧摆动的趋势，但是所述挡块阻止所述摆臂梁向其第一侧方向摆动，从而使得所述摆臂齿与所述旋钮凹槽始终保持接合。

“至少所述摆臂的第一侧邻设有所述挡块”的意思是摆臂包括第一侧和第二侧，所有摆臂的第一侧全部是邻设有挡块的，第二侧可以有也可以没有挡块，所以是摆臂的至少一侧设置有挡块，而这一侧是第一侧。

优选的，所述旋盖沿圆周设置有凸块，所述凸块向圆周内部突出延伸，相邻凸块之间形成所述凹槽。

优选的，所述旋盖沿圆周设置有凸块，所述凸块沿圆周径向向内突出延伸，相邻凸块之间形成所述凹槽。所述凸块沿圆周径向向内突出延伸包括对称型凸块的对称轴沿圆周径向延伸或者凸块的一侧壁沿圆周径向延伸。

优选的，所述壳体沿圆周设置有摆臂，所述摆臂的摆臂齿沿圆周径向向外突出。

优选的，当所述旋盖受到沿拉紧方向的外力时所述摆臂梁由原位置向第二侧摆动，从而所述摆臂齿移动离开所述旋盖凹槽，即所述摆臂齿由接合位置向脱接位置移动，以允许旋盖和卷线轮沿拉紧方向转动。

优选的，所述摆臂齿包括齿尖，所述齿尖用于接合所述凹槽。

优选的，所述摆臂齿一体成型制成。

本申请中在没有挡块的情况下，所述摆臂--凹槽结构构造成当松开力施加到旋盖时，允许所述旋盖沿松开方向转动。

优选的，所述摆臂齿的齿尖正投影形状与所述凹槽的形状相匹配。摆臂齿的齿尖正投影形状与所述凹槽的形状相匹配，以允许所述齿尖能嵌入所述凹槽实现所述摆臂齿与凹槽的接合。

优选的，所述摆臂齿为对称齿或不对称齿。对称齿即齿尖的两侧壁斜率一致，不对称齿即齿尖的两侧壁斜率不同。

更优选的，所述摆臂齿为不对称齿。

优选的，所述凹槽为对称型凹槽或非对称型凹槽。所述对称型凹槽是指凹槽的正投影形状为对称图形，所述非对称型凹槽是指凹槽的正投影形状为不对称图形。

优选的，对称型凹槽的正投影形状为等腰三角形、半圆形、等腰梯形、拱形、波浪形、扇形、矩形、正方形中的一种。

优选的，每个所述对称型凹槽的正投影沿凹槽所在圆周的径向基本对称。所述的基本对称是指在没有挡块存在的情况下，所述摆臂齿接合所述凹槽时，施加外力的情况下，允许所述旋盖可以沿松开和收紧双向转动的结构；完全对称和略微的差距都能实现旋盖的双向转动。

优选的，所述对称型凹槽包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和第二侧壁所在的直线或延伸方向所在的切线与所述凹槽顶点或顶点中心所在的半径所成夹角的差值为-10°～+10°。

优选的，所述一个或多个凹槽沿圆周分布。本申请的凹槽包括顶部和开口端，开口端朝向圆周内侧，所述凹槽的开口端有两个端点，对应摆臂齿第一侧的端点称为第一端点，对应摆臂齿第二侧的端点称为第二端点。

优选的，每个凹槽的所述第一端点和第二端点均位于同一圆周上。该圆周在下文简称“凹槽端点圆周”。这就是所谓的沿圆周分布有一个或多个凹槽。

优选的，所述凹槽为周凹槽或分段凹槽。所述周凹槽是指沿圆周方向360°均匀分布有凹槽结构；所述分段凹槽，在某些实施例中，为三段凹槽结构和三段无凹槽结构，其中各段均等长，并且凹槽结构和无凹槽结构沿圆周间隔设置。其中周凹槽和分段凹槽中每个凹槽的第一端点和第二端点均位于同一圆周上，也简称为“凹槽端点圆周”。

优选的，所述摆臂的中轴线与所述凹槽端点圆周的某一半径重合或平行。

优选的，所述非对称型凹槽也包括第一侧壁和第二侧壁。

优选的，非对称型凹槽的第二侧壁所在的直线与所述凹槽端点圆周上所述第二端点对应的半径的夹角为0°～10°。

更优选的，所述非对称型凹槽的第二侧壁所在的直线沿所述凹槽端点圆周上所述第二端点对应的半径方向延伸。

只有第二侧壁满足与半径重合或者在30°夹角范围内，才能使得第二侧壁施加给摆臂齿的力主要是弯曲力，径向向内的力较小，加上挡块对摆臂向第一侧弯曲变形的阻碍作用，从而保证旋盖不能向松开方向旋转。虽然第二侧壁与凹槽端点圆周半径的夹角成锐角，对于防止旋盖沿松开方向转动是有利的，因为会产生使摆臂齿向上贴紧凹槽的力。但是一旦夹角超过30°以上，沿拉紧方向旋拧旋盖时，第二侧壁同样会施加给摆臂齿向上的阻力，从而阻碍旋盖沿拉紧方向旋转，所以该夹角最好控制在0～30°范围内，既能保证旋盖顺利沿拉紧方向旋转，又能阻碍旋盖沿松开方向转动。

本申请中所述凹槽的第二侧壁所在的直线与所述凹槽端点圆周上所述第二端点对应的半径的夹角呈正锐角时，所谓的正锐角是指第二侧壁位于该圆周半径的第二侧。

优选的，所述凹槽的第一侧壁所在的直线与所述凹槽端点圆周上所述第一端点对应的半径的夹角成45°～80°。所述第一侧壁位于所述凹槽圆周上第一端点对应半径的第二侧。

对于非对称型凹槽，第一侧壁与所述第一端点对应的半径呈大锐角，此时通过第一侧壁向摆臂齿传递的力中径向分力就会比较大，在该径向分力的作用下，摆臂梁会沿径向向内滑移，而垂直于该径向分力的横向分力会使得摆臂梁向第二侧方向摆动，使得摆臂齿由接合位置向脱接位置移动；从而使得旋盖和卷筒可以沿拉紧方向收紧系带。同时将第二侧壁设置成平行于所述第二端点对应的半径，这样通过第二侧壁施加给摆臂齿的力基本上没有径向分力，这样摆臂就无法沿径向向内滑移让位，同时由于挡块阻止摆臂向第一侧摆动，所以摆臂也无法发生摆动让位，导致所述摆臂齿与所述旋钮凹槽始终保持接合，所述旋盖和卷筒无法沿松开方向转动。

优选的，所述壳体上还设置有基部，所述摆臂通过所述基部固定设置于所述壳体上。

优选的，所述基部为环形基部，所述摆臂均匀间隔分布于所述环形基部的圆周上。

优选的，所述基部为可伸缩性环形基部。

优选的，所述可伸缩性环形基部包括可伸缩部和固定部，所述可伸缩部为波浪形或螺旋状结构。所述固定部用于将所述可伸缩环形基部固定在所述壳体上。

虽然可伸缩部的波浪形或螺旋状结构不是规整的圆弧结构，但是由于可伸缩部和固定部形成一闭合环状，所以可以定义为可伸缩性环形基部。

优选的，每个所述摆臂梁的头部与摆臂齿邻设，尾部与可伸缩部邻接。

优选的，可伸缩部包括至少一个可伸缩段。

更优选的，可伸缩部包括两个或两个以上的可伸缩段。

优选的，每个所述可伸缩段为波浪形结构或螺旋结构。

优选的，所述摆臂梁的尾部与至少一个可伸缩段连接。

更优选的，所述摆臂梁的尾部分别与两个可伸缩段连接，所述两个可伸缩段分别向所述摆臂梁的第一侧和第二侧延伸。

优选的，所述摆臂梁的尾部与两个可伸缩段的连接处呈三叉形状或倒Y型。

摆臂梁尾部至少连接有一个可伸缩段，可以提高摆臂向两侧的摆动让位能力。所以本申请中的摆臂—凹槽结构，在没有挡块的情况下，摆臂是可以向两侧摆动的，旋盖也可以沿着顺时针和逆时针方向旋转。

带有可伸缩段的环形基部相比普通的环形基部，不仅可以在圆周方向上通过压缩或延伸提高摆臂的摆动弹性，还可以通过波峰波谷结构实现径向向内和向外的伸缩来提高摆臂径向让位的能力，所以实际使用的手感比较好。

对于普通的环形底部，所述摆臂一端固定(下文简称“摆臂固定端”)，一端为自由摆动端，即摆臂末端；由于摆臂末端呈齿形，所以摆臂末端又称作摆臂齿。

对于可伸缩性环形基部，虽然可伸缩段允许摆臂梁的尾部做轻微的摆动，但是相比摆臂齿而言，摆臂梁尾部的可摆动幅度非常小，所以可以认为是相对固定端，而摆臂齿为相对自由摆动端。

本申请中所述壳体沿圆周设置有一个或多个摆臂是指一个或多个摆臂的固定端或相对固定端处于壳体的同一圆周上。

更优选的，每个所述波浪形结构的可伸缩段的波峰位于同一波峰圆周上。

更优选的，每个所述波浪形结构的可伸缩段的波谷位于同一波谷圆周上。

更有选的，所述波峰圆周和波谷圆周为同心圆。

优选的，所述摆臂和固定部在所述基部上均匀间隔设置。

更优选的，所述基部上设置有三个摆臂和三个固定部。

优选的，所述固定部通过卡扣结构、磁吸结构或粘结剂与所述壳体固定连接。

优选的，所述摆臂与所述基部一体成型制成。

优选的，所述摆臂与其邻接的两个可伸缩段一体成型制成。

优选的，可伸缩段可以是呈波浪形的塑料构件，也可以是弹簧。

本申请中的摆臂在沿拉紧方向向第二侧摆动时，受到的力是弯曲力，根据悬臂梁的弯曲变形机理，由于弯曲变形的挠度与材料的抗弯刚度和外力大小有关，在摆臂梁弹性大的情况下，发生微量的弯曲变形只需要很小的力，由于偏压的弯剪构件地滞回曲线十分饱满，具有优良的耗能性能，所以反复偏压对于沿A方向转动的棘爪没有太大的不良影响。对于具有可伸缩性基部的摆臂而言，除了摆臂梁自身的弯曲让位以外，还有可伸缩段弹性让位的加持，使得摆臂的摆动更容易，而且内应力很快得到耗散，应力不容易在摆臂梁内部积累以致产生疲劳损伤。

对于沿松开方向旋转，摆臂齿受到的也是弯曲力，在没有挡块的情况下，该弯曲力也会使摆臂摆动让位；但是挡块的作用，使得摆臂齿传递过来的弯曲力由挡块耗散抵消。由于挡块位于摆臂的第一侧，沿松开方向旋转旋盖时，凹槽的第二侧壁给摆臂齿的第二侧施加外力，由于摆臂的第二侧和第一侧之间为摆臂短轴方向(垂直于长轴向)，由于摆臂需要具有一定的弹性，所以短轴方向发宽度较小，也就是说凹槽第二侧壁的施加力与挡块施加的反向力经过很短的传输距离即可抵消，所以摆臂内部基本上没有残余应力。另一方面，摆臂齿两侧的倾斜度设置，使得凹槽第二侧壁实际施加给摆臂的力主要为垂直于轴向的力(或者只有垂直于轴向的力)，所以摆臂内部也基本上没有沿长轴方向的应力产生及耗散。综上，即使是沿松开方向旋转旋盖，摆臂梁内部也基本上不会有残余应力的累积，产生疲劳损伤的几率也相对较小。

此外，挡块与摆臂的接触属于面接触，接触面越大，对于外力的消耗越快，阻碍摆臂向第一侧摆动的能力也越强。而且，由于挡块是直接设置于壳体上的，外力也可以经由挡块向整个壳体耗散，所以相比现有的棘爪棘轮止逆结构而言，本申请提供的摆臂-凹槽整体结构的耗能效率高，反复偏压对摆臂-凹槽结构的机械性能损害较小，摆臂-凹槽结构的使用寿命长。

优选的，所述摆臂梁沿所述摆臂所在的圆周的径向延伸。所述摆臂梁沿所述摆臂所在圆周的径向延伸定义为：所述摆臂梁的正投影对称轴线沿摆臂所在圆周的径向延伸。

所述的正投影是指以平行于所述凹槽或摆臂所在的圆周面为投影面，以垂直于投影面的平行投射线投射到所述凹槽或摆臂上所得到的投影。

优选的，所述对称型摆臂齿的正投影对称轴线沿摆臂所在圆周的径向延伸。

优选的，所述挡块邻设于所述一个或多个摆臂齿的第一侧。

优选的，所述挡块和摆臂分离设置且一一对应设置。

优选的，所述挡块的前缘离所述凹槽端点的最小距离小于所述摆臂横切面的平均宽度。其中，挡块的前缘是指面向凹槽的一边，挡块的前缘离所述凹槽端点的最小距离是指挡块面向的凹槽可能不止一个，其中离挡块的前缘最近的那个凹槽的端点离挡块前缘的距离。

这种情况下，挡块仅在所述一个或多个摆臂的其中一侧设置，且挡块仅位于摆臂齿的同一侧。本申请中所述摆臂的移动让位机制为摆动让位，外力施加在摆臂齿，外力对摆臂固定端点的力矩影响摆臂齿的摆动状态，力矩越大，摆臂齿越容易摆动。挡块固定且分离设置于摆臂齿的一侧，相当于形成新的固定端点，外力对于该新的固定端点的力臂减小，所以力矩减小，在力矩小到一定程度时，摆臂齿基本上不会发生摆动，所以在施加松开力给旋盖时，挡块能阻止摆臂齿和摆臂梁向挡块所在的一侧移动，进而防止旋盖和卷线轮沿松开系带的方向转动。

本申请中所述挡块和摆臂的一端均是固定设置于所述壳体上，挡块和摆臂是两个独立的构件，而不是挡块作为摆臂的一部分，基于挡块和摆臂固定端一样都是固定在壳体上的，所以挡块才能形成新的固定端点，具有调节力臂长短的作用。

进一步优选的，所述挡块的前缘离所述凹槽端点的最小距离小于所述挡块后缘位置处对应的摆臂横切面的宽度。

摆臂梁的摆动让位是指摆臂梁从原位置向摆臂的第一侧摆动或者由原位置向摆臂的第二侧摆动给凹槽让位时，摆臂梁整体或大部分发生偏移，以摆动让位为主，带动摆臂齿顺时针或逆时针方向摆动以允许凹槽的端点越过摆臂齿的齿尖。摆臂梁的移位以摆动为主，但是也不排除有部分的径向挠曲。“摆动式”摆臂梁的径向挠曲程度与摆臂梁的材料构成以及结构设计有关。

对于具有可伸缩性环形基部的摆臂，沿拉紧方向旋转旋盖时，所述凹槽的第一侧壁会施加给摆臂齿一个沿摆臂梁轴向的分力(径向向内的分力)和沿拉紧方向的扭力，由于摆臂梁的尾部与至少一个可伸缩段连接，且该连接点并不是固定不动的，基于可伸缩段的弹性特性，该连接点可以在受到摆臂梁传递过来的轴向外力的作用下沿径向向内移动，从而带动摆臂梁整体沿径向向内移动让位。综上，具有可伸缩性环形基部的摆臂，因为可伸缩段的弹性，导致摆臂梁的尾部可以发生径向向内的微量移位，加上摆臂梁本身的摆动让位，两者协同作用，可以使旋盖在沿拉紧方向旋转时，摆臂齿可以快速且省力地给凹槽让位；相比于具有普通环形基部的摆臂而言，只有摆臂的摆动让位，具有可伸缩性环形基部的摆臂在使用过程中手感更好，更省力顺畅。

摆臂梁的摆动让位属于弹性变形，一旦凹槽的端点越过齿尖，摆臂齿便逆时针或顺时针回摆并接合到凹槽内，从而所述凹槽沿转动方向推进了一步；其中在每步之后，摆臂齿快速回摆到原位置重新与凹槽接合，防止旋盖在临界值以下的作用力下转动。

优选的，所述摆臂梁和摆臂齿一体成型制成。

优选的，所述摆臂梁整体沿所述摆臂所在圆周的径向延伸。

优选的，所述摆臂为等截面摆臂和变截面摆臂。所谓的等截面是指摆臂整个长度区间上(摆臂齿的齿尖以外)各个位置的截面积相等。所谓的变截面摆臂是指整个摆臂上至少存在两个位置的截面积不同。

优选的，所述等截面摆臂的长径比为L/D

优选的，所述等截面摆臂包括圆柱摆臂、棱柱摆臂、圆棒型摆臂中的一种。所述圆棒型是指上下顶面为拱形、侧面为柱形的立体形状；所述圆柱摆臂就是指上下顶面为圆形的立体形状。

优选的，所述变截面摆臂中摆臂齿的最大截面积小于所述摆臂固定端的截面积。

优选的，所述变截面摆臂为锥台结构，所述锥台结构包括圆锥台、梯形台、棱锥台结构中的一种。

优选的，所述挡块包括第一挡块和第二挡块，所述一个或多个摆臂的第一侧均邻设有第一挡块，至少一个所述摆臂的第二侧邻设有第二挡块。

优选的，所述摆臂包括摆臂尾部，所述第一挡块邻设于所述摆臂齿的第一侧，所述第二挡块邻设于所述摆臂尾部的第二侧。

在凹槽旋转的实施例中摆臂第一侧所在的方向为系带装置的松开方向；摆臂第一侧所相对的第二侧所在的方向为系带装置的拉紧方向。

在施加外力旋拧旋盖时，外力对摆臂固定端点的力矩影响摆臂齿的摆动状态，力矩越大，摆臂齿越容易摆动。第一挡块和第二挡块分别形成新的固定端点，外力对于这两个新形成的固定端点的力臂不同，由于摆臂齿比摆臂固定端更接近外力施加点，所以外力针对第一挡块的力臂要小于针对第二挡块的力臂，导致针对第一挡块的力矩小于针对第二挡块的力矩，当针对第一挡块的力矩足够小的情况下，即使施加相同旋拧力的情况下，旋盖也只能朝第二挡块所在方向转动，而不能反向转动。

本申请中利用挡块对于外力力矩的调节来实现挡块的单向运动约束作用，其中挡块形成新的固定点，力臂长的力矩大，力臂短的力矩小；挡块的设置使得旋盖可以朝向力臂长的方向旋转，阻止向力臂短的方向旋转。一般情况下，紧邻摆臂齿设置的挡块对应的力臂要尽量短，这样力矩才足够小，以便更好地防止旋盖朝该方向转动。

基于上述内容，摆臂的第二侧可以设置挡块，可是第二侧设置挡块的目的不是阻挡摆臂向第二侧摆动，而仅仅是调节力矩的作用，所以第二侧的挡块不能阻止摆臂向第二侧摆动，但是第一侧的挡块可以阻止摆臂向第一侧摆动。

优选的，所述摆臂齿和摆臂梁的材质相同。

优选的，所述一个或多个摆臂和所述环形基部一体成型制成。所述一个或多个摆臂和所述环形基部构成摆臂环。

优选的，一个或多个摆臂沿所述环形基部的圆周径向向外延伸。

优选的，所述环形基部固定设置于所述壳体的方式包括可分离式和不可分离式固定。

优选的，所述环形基部通过卡扣结构可分离式固定设置于所述壳体上。

优选的，所述卡扣结构与所述摆臂间隔设置于所述环形基部的周缘。

优选的，所述壳体的一端面设置有一环状平台，所述一个或多个摆臂的尾部固定于所述环状平台上。所述环状平台用于支承所述一个或多个摆臂。

优选的，所述环形基部固定设置于所述环状平台上。

优选的，所述环形基部通过卡扣结构固定设置于所述环状平台的内周缘；所述一个或多个摆臂受支承于所述环状平台的端面。

优选的，所述一个或多个挡块固定设置于所述壳体的环状平台上。

优选的，所述一个或多个挡块均匀间隔设置于所述环状平台的外周缘。

优选的，所述挡块与所述环状平台一体成型制成。

优选的，所述摆臂齿的齿尖突设于所述环状平台的外周缘。所述齿尖突出设置是为了能嵌入旋盖的凹槽，以实现摆臂齿与所述凹槽的接合。

优选的，所述一个或多个挡块的前缘与所述环状平台的外周缘基本平齐。所述的“基本平齐”是指所述挡块的前缘与环状平台外周缘的间距为±1mm范围内。

优选的，所述旋盖具有一带扣位的空腔，所述空腔至少可以设置所述周凹槽或分段凹槽。

在一个优选实施例中，所述旋盖的空腔内壁沿圆周设置有周凹槽。对应的，所述壳体设置有一摆臂环，所述摆臂环包括中心设置的环形基部，所述环形基部外周延伸设置有一个或多个摆臂，所述摆臂包括摆臂齿和摆臂梁，所述摆臂齿能与旋盖上的凹槽实现接合或分离。

优选的，所述凹槽和所述摆臂通过档位结构实现轴向上的接合和分离。通过摆臂的摆动实现所述凹槽和摆臂齿的接合或分离属于径向上的接合和分离；而档位结构实现的是凹槽和摆臂在轴向上的接合和分离，所述凹槽和摆臂在轴向上接合是实现凹槽和摆臂在径向上接合和分离的基础。所谓的轴向上接合，是指所述凹槽和摆臂共处同一平面。本申请中当所述凹槽与所述摆臂轴向接合时，所述环形基部的圆周与所述凹槽所在的圆周为同心圆。

所述档位结构至少可以提供两个档位。比如，下压旋盖产生第一档位，所述凹槽与所述摆臂齿接合；拔起旋盖产生第二档位，所述凹槽与所述摆臂齿轴向分离。

具体地，当下压旋盖时，旋盖与卷线轮配合连接，旋盖的凹槽与壳体的摆臂齿接合，此时系带系统处于第一档位状态；沿拉紧方向旋拧旋盖时，系带会朝收紧的方向缠绕到卷线轮上，在该挡位状态下，因挡块的约束摆臂齿只能单向移动，旋盖无法反向转动，从而实现收紧线带且防松开的功能。

当拔起旋盖时，旋盖与卷线轮脱离连接，摆臂与凹槽脱离，摆臂也不再受挡块的约束，此时旋盖与卷线轮都可顺时针或逆时针自由转动，从而实现自动放松线带。

优选的，所述摆臂齿的齿尖和所述凹槽的上表面均设置有一斜切面。下压旋盖时，所述斜切面具有滑移导向功能，有利于摆臂齿顺利与所述凹槽对接。

本申请中没有提及的档位切换结构、卷线轮结构以及卷线轮与旋盖的连接方式的优选实施方式可参考专利文件CN208993976U的内容，该专利的相关内容被全部引用到本申请中，其中本申请中的旋盖相当于专利CN208993976U中的上盖，本申请中的卷线轮相当于专利CN208993976U中的绕线槽。

但是本申请中的档位切换结构并不限于专利文件CN208993976U公开的档位结构，其他能够实现档位切换功能的结构也适用于本申请的系带装置。

优选的，所述壳体直接固定于待系紧的物体上。所述待系紧的物体包括鞋子、衣帽和箱包等。

优选的，所述系带装置还包括底座，所述壳体固定在底座上，所述底座固定于待系紧的物体上。

优选的，所述卷线轮可与所述旋盖一体制成，或者固定连接至或者可分离式连接至所述旋盖。所述卷线轮连接至所述旋盖时，旋盖的转动会带动卷线轮转动。

本发明公开了一种基于摆臂-凹槽-挡块结构的系带装置，其中摆臂和挡块位于壳体上，凹槽位于旋盖上，旋盖可以相对于壳体转动，即凹槽可相对于摆臂转动；但是摆臂也可以相对于凹槽转动，此时只需要将摆臂和挡块设置在旋盖上，凹槽设置于壳体上也可以实现系带功能。

本发明还提供了一种基于摆臂结构的系带装置，该系带装置包括：旋盖、卷线轮和壳体，所述旋盖可旋转设置于所述壳体上，所述卷线轮由所述壳体支承，可相对所述壳体转动；其中，

所述壳体设置有一个或多个凹槽；

所述卷线轮构造成沿拉紧方向转动时收卷系带和当沿松开方向转动时释放系带；

所述旋盖设置有一个或多个摆臂；所述摆臂至少包括摆臂齿和摆臂梁，所述摆臂包括相对的第一侧和第二侧；所述摆臂齿构造成当所述摆臂处于原位置时能接合所述壳体凹槽，所述摆臂梁和/或摆臂齿被构造成可由原位置向摆臂的第一侧摆动，或由原位置向摆臂的第二侧摆动；

所述旋盖还设置有一个或多个挡块且至少所述摆臂的第一侧邻设有所述挡块；当所述旋盖受到沿拉紧方向的外力时，所述挡块允许所述摆臂梁和/或摆臂齿由原位置向摆臂的第二侧摆动，以允许旋盖沿拉紧方向转动；

当旋盖受到沿松开方向的外力时，所述挡块构造成能阻止所述摆臂梁和/或摆臂齿向摆臂的第一侧摆动，以防止所述旋盖沿松开方向转动。

当所述摆臂齿接合所述壳体凹槽时所述摆臂位于原位置，位于原位置的摆臂处于自然伸展的状态；当旋盖受到外力时，所述摆臂梁和/或摆臂齿由原位置向第一侧摆动或由原位置向第二侧摆动过程中，所述摆臂梁和/或摆臂齿处于挠曲变形的状态。

在摆臂旋转的实施例中摆臂第一侧所在的方向为系带装置的拉紧方向；摆臂第一侧所相对的第二侧所在的方向为系带装置的止逆方向。本申请提供的摆臂-凹槽-挡块结构为止逆转结构，当摆臂齿与凹槽接合时，只允许系带装置沿拉紧方向旋转，不能沿松开方向旋转。

在摆臂旋转的情况下，摆臂作为主动件，凹槽对于摆臂齿的移动具有阻挡作用，所以当沿拉紧方向旋拧旋盖的时候，摆臂齿受到壳体凹槽的阻力，使摆臂梁向摆臂的第二侧摆动让位，旋盖和卷线筒可以沿拉紧方向旋转；但是当沿松开方向旋拧旋盖时，虽然凹槽侧壁施加给摆臂齿的阻力使摆臂齿具有向第一侧摆动的趋势，但是设置于摆臂第一侧的挡块阻碍摆臂梁向第一侧摆动让位，所以摆臂齿与所述壳体凹槽始终保持接合，旋盖无法沿松开方向转动，从而实现防止逆转的作用。

当所述旋盖受到沿拉紧方向的外力时，所述挡块允许所述摆臂梁和/或摆臂齿由原位置向摆臂的第二侧摆动，此时摆臂齿沿壳体凹槽的侧壁滑动，以允许旋盖沿拉紧方向转动。

当旋盖受到沿松开方向的外力时，所述挡块构造成能阻止所述摆臂梁和/或摆臂齿向摆臂的第一侧摆动，从而所述摆臂齿与所述壳体凹槽始终保持接合，以防止所述旋盖沿松开方向转动。

优选的，当所述旋盖受到沿拉紧方向的外力时，所述挡块允许所述摆臂梁和/或摆臂齿由原位置向摆臂的第二侧往复摆动，以允许旋盖沿拉紧方向转动。本发明还提供了一种用于系带装置的摆臂-凹槽-挡块结构，包括，

沿圆周设置的一个或多个凹槽；

沿圆周设置的一个或多个摆臂，所述摆臂至少包括摆臂齿和摆臂梁；所述摆臂包括相对的第一侧和第二侧；所述摆臂齿构造成当所述摆臂处于原位置时能接合所述凹槽，所述摆臂梁和/或摆臂齿被构造成可由原位置向摆臂的第一侧摆动，或由原位置向摆臂的第二侧摆动；

一个或多个挡块，且至少所述摆臂的第一侧邻设有所述挡块，所述挡块和所述摆臂分离设置；当所述凹槽受到拉紧力时，所述挡块构造成允许所述摆臂梁和/或摆臂齿由原位置向摆臂的第二侧摆动，以允许凹槽沿拉紧方向移动；

当凹槽受到松开力时，所述挡块构造成能阻止所述摆臂梁和/或摆臂齿由原位置向摆臂的第一侧摆动，以防止所述凹槽沿松开方向移动。

其中，摆臂第一侧所在的方向为结构的止逆转方向，也就是系带装置的松开方向；摆臂的第二侧所在的方向为系带装置的拉紧方向。

当所述凹槽受到拉紧力时，所述挡块允许所述摆臂梁和/或摆臂齿由原位置向摆臂的第二侧摆动，此时摆臂齿沿壳体凹槽的侧壁滑动，以允许旋盖沿拉紧方向移动。

当凹槽受到松开力时，所述挡块构造成能阻止所述摆臂梁和/或摆臂齿向摆臂的第一侧摆动，从而所述摆臂齿与所述壳体凹槽始终保持接合，以防止所述凹槽沿松开方向移动。

优选的，当所述凹槽受到拉紧力时，所述挡块允许所述摆臂梁和/或摆臂齿由原位置向摆臂的第二侧往复摆动，以允许凹槽沿拉紧方向转动。

优选的，当所述凹槽受到拉紧力时所述凹槽构造成其侧壁偏压所述摆臂齿从而迫使摆臂梁偏离原位置向其第二侧摆动，使得每个摆臂齿与每个凹槽脱离接合，以允许所述凹槽沿拉紧方向移动。优选的，所述凹槽是由相邻设置的凸块形成，所述凸块沿圆周设置。

优选的，所述凹槽的开口端点向圆周内部突出延伸；所述摆臂齿沿圆周径向向外延伸。

优选的，所述凹槽的开口端点沿圆周径向向内凸出延伸；所述摆臂齿沿圆周径向向外延伸。

优选的，所述摆臂齿包括齿尖，所述齿尖用于接合所述凹槽。

优选的，所述齿尖与所述凹槽形状相匹配，以允许所述齿尖能嵌入所述凹槽实现所述摆臂齿与凹槽的接合。

优选的，所述摆臂梁沿所述摆臂所在的圆周的径向延伸。

优选的，所述挡块和所述摆臂分离设置。

优选的，所述挡块和所述摆臂一一对应设置。

优选的，所述挡块的前缘离所述凹槽开口端点的最小距离小于所述摆臂横切面的平均宽度。

进一步优选的，所述挡块的前缘离所述凹槽开口端点的最小距离小于所述挡块后缘位置处对应的摆臂横切面的宽度。

优选的，所述挡块包括第一挡块和第二挡块，所述一个或多个摆臂的第一侧邻设有第一挡块，至少一个所述摆臂的第二侧邻设有第二挡块。

优选的，所述摆臂包括摆臂尾部，所述第一挡块邻设于所述摆臂梁中靠近摆臂齿的第一侧，所述第二挡块邻设于所述摆臂梁中靠近摆臂尾部的第二侧。

第一挡块形成的固定点所对应的力臂要远小于第二挡块形成的固定点所对应的力臂，所以第一挡块能阻止旋盖向第一挡块所在的方向移动。

更优选的，所述挡块设置于所述摆臂梁的第一侧，所述挡块横跨摆臂梁长度的1/2～1。这种情况下，挡块与摆臂梁的接触面积比较大，以最大程度地抵消摆臂梁受到的来自凹槽侧壁施加的外力，更可靠稳定地阻挡摆臂向第一侧摆动。

优选的，所述摆臂梁和摆臂齿一体成型制成。

优选的，所述一个或多个摆臂固定设置于一环形基部上。

优选的，所述一个或多个摆臂沿所述环形基部的圆周径向向外延伸。

优选的，所述基部为可伸缩性环形基部。

优选的，所述可伸缩性环形基部包括可伸缩部和固定部，所述可伸缩部为波浪形或螺旋状结构。所述固定部用于将所述可伸缩环形基部固定在所述壳体上。

优选的，每个所述摆臂梁的头部与摆臂齿邻设，摆臂梁的尾部与所述可伸缩部邻接。

优选的，可伸缩部包括至少一个可伸缩段。

更优选的，可伸缩部包括两个或两个以上的可伸缩段。

优选的，每个所述可伸缩段为波浪形结构或螺旋结构。

优选的，所述波浪形结构的可伸缩段的传播方向沿环形基座的圆周方向延伸。波浪形结构一个正弦曲线构成一个周期，周期重复的方向就是传播方向。

优选的，所述摆臂梁的尾部与至少一个可伸缩段连接，所述至少一个可伸缩段向所述摆臂梁的第一侧或/和第二侧延伸。

优选的，所述摆臂梁的尾部分别与两个可伸缩段连接，所述两个可伸缩段分别向所述摆臂梁的第一侧和第二侧延伸。

优选的，所述摆臂梁的尾部与两个可伸缩段的连接处呈三叉形状或倒Y型。

优选的，所述一个或多个摆臂和所述环形基部一体成型制成。

优选的，所述一个或多个摆臂和所述环形基部构成摆臂环。

优选的，所述摆臂的数量与固定部的数量相同，所述每个摆臂与每个固定部均匀间隔设置。

本发明的有益效果包括以下方面：

1、提供一种新型的摆臂-凹槽-挡块结构，将其应用于系带装置，丰富了系带装置的种类，增加了用户选择的多样性；

2、通过挡块的设置，使得旋盖在第一档位的时候，只能沿拉紧方向转动，增强了系带装置的防反转性能，避免系带意外松开；

3、利用挡块调节力臂长短的原理调节外力施加到摆臂齿的力矩大小，阻止旋盖朝向力臂短的方向转动，从未实现系带装置的防反转性能；

4、摆臂-凹槽-挡块结构是利用弯曲力使摆臂发生摆动让位，挡块结构的设置不仅起到防止系带装置反转的作用，还提高了摆臂内部应力的消耗效率，相比利用材料抗屈曲性能防止反转的棘爪-棘轮结构而言，摆臂结构的抗疲劳能力更强，具有优良的使用可靠性和耐久性；

5、可伸缩性环形基部可以更大程度地增加摆臂齿的摆动弹性和让位能力，使得在旋拧旋盖沿拉紧方向旋转时，更加省力，改善用户的手感和使用体验。

附图说明

图1是现有技术中应用棘爪-棘轮止逆结构的一种棘爪结构示意图；

图2现有技术中应用棘爪-棘轮止逆结构的另一种棘爪结构示意图；

图3本发明基于摆臂结构的系带装置的一个实施例的爆炸示意图；

图4是图1中旋盖的反面立体图；

图5是图4所示旋盖的正投影视图和剖面图；其中图5a是旋盖的正投影视图，图5b是旋盖沿A-A方向的剖面图图5c是区域A的局部放大图；

图6是图1中摆臂环的结构示意图和正投影视图；其中，图6a为摆臂环的立体图，图6b为摆臂环的正投影视图；

图7是图1所示系带装置中壳体的正投影视图；

图8是图1所示系带装置中壳体和摆臂环的组合结构示意图，其中图8a为组合结构的立体图，图8b为组合结构的正投影视图；

图9是图1所示的旋扣沿拉紧方向旋拧旋盖时多个摆臂移动让位的俯视图9a和局部放大图9b；

图10是沿拉紧方向和松开方向旋拧旋盖时多个摆臂的力矩分析示意图；

图11是图10中区域B的局部放大图；

图12是系带装置中挡块设置的另一种实施方式示意图；

图13是系带装置中凹槽的另一种实施方式示意图；

图14是又一系带装置实施例中摆臂环的结构示意图；

图15是又一系带装置实施例中旋盖、壳体和摆臂环的组合结构的正投影示意图；

图16是又一系带装置实施例沿拉紧方向施加外力时摆臂移动让位的过程俯视图16a及A1处的局部放大图16b(摆臂齿与凹槽接合位置)；

图17为又一系带装置实施例沿拉紧方向施加外力时摆臂移动让位的过程俯视图17a及A2处的局部放大图17b(摆臂让位中间过程位置)；

图18为又一系带装置实施例沿拉紧方向施加外力时摆臂移动让位的过程俯视图18a及A3处的局部放大图18b(摆臂让位临界位置)；

图19为又一系带装置实施例沿拉紧方向施加外力时摆臂移动让位的不同位置俯视图19a及A4处的局部放大图19b(摆臂齿与凹槽重新接合的状态)；

图20是图14所示实施例去掉挡块后摆臂反方向移动让位的的不同位置俯视图和B1、B2位置的局部放大图(其中，摆臂齿与凹槽接合的位置B1和摆臂让位中间过程位置B2)；

图21是图14所示实施例沿拉紧方向施加外力时，摆臂移动让位的受力分析图；

图22是图14所示实施例去掉挡块后沿松开方向施加外力时，摆臂反方向移动让位的受力分析图；

图23是另一系带装置实施例沿拉紧方向施加外力时摆臂移动让位的过程俯视图23a及C2处的局部放大图23b(摆臂让位中间过程位置)；

图24是另一系带装置实施例沿松开方向施加外力时的俯视图24a及C1处的局部放大图24b(摆臂齿与凹槽接合的位置)。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，不能理解为对本发明的限制。

需要理解的是，本发明的表述中使用的指示方位或位置关系的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“长度”、“宽度”、“水平”、“竖直”、“顶”、“底”“内”、“外”等均是基于附图所示的方位或位置关系，旨在便于描述本发明和简化描述，不能理解为是对所指装置或部件必须具有特定方位或特定位置关系的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分性描述目的，没有相对重要性的内涵，更不是指示或暗示技术特征的数量。因此，用“第一”、“第二”限定的特征可以明示或者暗示包括该特征有一个或者更多个。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，另有明确限定的除外。

除非另有明确的规定，本发明中“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体成型；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有技术说明

如图1所示，是现有技术中普遍应用的棘爪-棘轮止逆结构中的棘爪示意图，壳体齿(也就是棘轮)不动，棘爪动属于常用的结构。在该结构中具有弹性棘爪臂Ar的棘爪齿C只能沿A方向绕着棘轮齿转动，不能逆向旋转。这是因为当棘爪齿C沿A方向旋转时，通过旋盖施加沿A方向的旋转力Q1时，棘爪齿C会受到棘轮齿施加的侧向压力F1，该侧向压力F1迫使棘爪齿C所在的部分棘爪臂Ar发生径向向内的挠曲变形，从而棘爪齿C被偏压移位；但是当通过旋盖施加沿B方向的旋转力Q2时，棘爪齿C受到棘轮齿施加的近似平行于弹性棘爪臂延伸方向的轴向压力F2，以及接触面处的静摩擦力F3，静摩擦力F3沿着接触面切线径向向外，此时棘爪齿C只能紧紧贴住棘轮齿的的表面保持不动，所以棘爪无法逆向旋转。而且在轴向压力F2和旋转力Q2的共同作用下，弹性棘爪臂Ar容易发生如图箭头所示的径向向外的屈曲变形，由于屈曲变形不可逆转，属于破坏性的结构失稳。该结构使壳体齿抵靠棘爪臂Ar，从而当棘爪臂Ar试图径向向外挠曲或变弯时，它们靠在壳体齿的尖端，将力径向分布到壳体齿并防止发生屈曲。具有弹性棘爪臂的棘爪齿防止逆转是因为棘爪臂难以发生屈曲变形，而图1所示的结构能够防止屈曲变形的机理与屈曲约束支撑原理类似；可旋转的方向适用悬臂梁的弯曲变形机理，由于弯曲变形的挠度与材料的抗弯刚度和外力大小有关，在弹性棘爪臂弹性大的情况下，发生微量的弯曲变形只需要很小的力，由于偏压的弯剪构件地滞回曲线十分饱满，具有优良的耗能性能，所以反复偏压对于沿A方向转动的棘爪没有太大的不良影响。但是沿B方向旋转时，棘爪臂受到轴向挤压力迫使其屈服，虽然有壳体齿抵靠棘爪臂防止其屈曲，但是，由于压力F2和旋转力Q2都是沿着棘爪臂Ar的轴向传输，而棘爪臂Ar为了保持较好的弹性，往往采用细长结构，这就导致压力F2和旋转力Q2的传输路径比较长，虽然两者方向相反，但是难以快速抵消，而是会发生如图所示的屈曲变形；虽然壳体齿的存在可以防止过度屈曲的发生，但是却无法避免棘爪臂局部的应力集中，而局部的应力集中很容易导致棘爪臂的疲劳破坏。另一方面，壳体齿与棘爪臂属于点接触，耗能效率低，且尖端接触容易导致磨损，所以当系紧机构受到大幅度的逆向外力时，容易导致棘爪臂的意外损坏。

现有技术中还有另外一种棘爪-棘轮止逆结构如图2所示，其中棘爪结构为悬臂Ca结构，悬臂Ca包括自由端Ca1和支撑基部Ca2，每个棘爪Ca定位成与穿过线轴构件的圆心的某一特定径向线基本垂直，该径向线从线轴构件的中心点伸出并与每个基部Ca2相交。参考图2，每个棘爪62可以被定位成使得每个棘爪62的中心轴线OL

图1和图2所示的现有结构有以下相同点：(1)棘爪臂的长轴方向基本上沿垂直于线轴构件的径向线延伸；(2)利用材料的防屈曲变形实现结构的单向旋转，即松开力以及凹槽传递的反向压力均是沿长轴线方向，只要棘爪臂不发生屈曲变形，线轴就不能沿松开力方向旋转，从而实现单向止逆旋转；(3)利用悬臂的弯曲变形实现沿拉紧方向的单向旋转。

对于弹性较好的结构而言，弯曲变形所需要的外力并不大，尤其是较小的弯矩便可导致轻微的弯曲形变，所以拉紧方向的弯曲变形对于棘爪臂的使用寿命影响不大；但是当受到松开力的时候，棘爪臂主要靠屈服强度实现止逆，即使松开力始终小于屈服强度，但是长轴线方向的外力容易在棘爪臂内部产生应力集中，从而导致疲劳损伤，从而对棘爪结构的使用寿命产生不良影响。为了解决上述问题，本申请提供的摆臂结构不管是拉紧力还是松开力均是摆臂的弯曲力，摆臂沿线轴构件的径向延伸，摆臂自由端在顺时针和逆时针方向都可以发生弯曲变形来摆动让位，所以单独的摆臂结构可以使线轴构件双向转动，是不能实现单向止逆旋转的。但是为了系紧机构能够具有防止意外松解系带的功能，本申请巧妙地设置了挡块结构，可以阻止摆臂自由端向挡块所在的一侧发生弯曲变形，即：摆臂不能向挡块所在的一侧摆动让位，所以摆臂-挡块结构可以实现线轴构件的单向止逆旋转。由于摆臂结构在双向旋转时受到的外力都是弯曲力，弯曲变形摆动让位对于摆臂结构的损害很小，重点说一下止逆方向的应力问题。由于弯曲力的传输方向为摆臂的短轴方向，力的传输属于短程传输，所以凹槽侧壁施加的偏压力与挡块给与的反向阻力可以在一定程度上相互抵消；另一方面，挡块与摆臂属于面接触，对于应力的耗散效率比较高，所以松开力不容易在摆臂内部发生应力集中，相比长轴向的应力集中而言也就不容易发生疲劳损伤，从而大大提高了系紧机构的使用可靠性和耐久性。

下面结合附图和具体的实施例对本发明中新型的摆臂-挡块-凹槽的单向止逆结构做详细的说明。

实施例1

如图3所示，一种基于摆臂结构的系带装置，包括底座1、弹性档销2、卷线轮3、壳体4、摆臂环5和旋盖6，底座1可固定设置于鞋面、鞋舌、鞋跟、衣帽或箱包上，其中壳体4的顶端端面通过卡扣结构42与摆臂环5固定连接；弹性挡销2、卷线轮3的结构以及卷线轮3与旋盖6的连接方式可参考专利文件CN208993976U的内容。

如图4和5所示，旋盖6的空腔内壁沿圆周设置有一周凹槽62，所述周凹槽的内周设置有一圈凹槽621，所述凹槽621的正投影OP为圆角等腰三角形的两腰，所述凹槽621的侧壁顶部设置有一斜切面621S。对应的，如图6所示，摆臂环5包括中心设置的环形基部51，环形基部51外周延伸连接有一个或多个摆臂52，本实施例中设置有3个摆臂，3个摆臂等间隔设置且沿环形基部的圆周径向延伸；摆臂52为四棱锥台结构，由摆臂梁522向摆臂齿521截面积越来越小，长径比为4.5，包括摆臂齿521和摆臂梁522。如图所示，摆臂齿521包括齿尖5211，其形状与凹槽621形状一致，亦为圆角等腰三角形的两腰，可以与旋盖6上的凹槽621实现接合或分离。摆臂齿521的顶部亦设置有斜切面521S。摆臂齿的斜切面和凹槽侧壁的斜切面配合，具有滑动导向功能，便于实现摆臂和凹槽的顺利接合。

如图7所示为本实施例壳体的正投影视图；图8是壳体和摆臂环的组合结构示意图。如图3、7和8所示，壳体4包括一环状平台43，环状平台43的外周缘一体成型设置有一个或多个挡块44，挡块44与摆臂52一一对应设置，邻设于摆臂齿521的同一侧(顺时针侧或逆时针侧，本实施中为逆时针侧(也称第一侧)，挡块44用于阻止摆臂齿521向逆时针方向(第一侧方向)摆动，从而阻止旋盖向逆时针方向转动；使用该挡块-摆臂环结构的系带装置顺时针方向为收紧系带的方向，所以挡块44的设置，可以防止旋盖和卷线轮在松开力的作用下沿逆时针方向转动，从而避免系带在收紧状态下的意外脱接。

如图3和4所示，旋盖6的空腔内壁上具有至少一扣位63，壳体4上相应设置有扣位突起41，旋盖6压扣在壳体的外围形成系带装置的整体闭锁结构。旋盖6外围设置有握持部64；握持部64便于用户旋转或移动所述旋盖，从而通过握持部实现档位的调节以及系带的收紧和松开。

该系带装置在装配时，穿好线带后，弹性挡销2固定在底座1上，卷线轮3穿过弹性档销2并设置于壳体4内，壳体4的顶端端面与摆臂环5卡扣固定好后与底座1固定，旋盖6固定好咬合齿61后压扣在壳体4上，旋盖6通过咬合齿61与卷线轮3实现可拆分式连接，系带装置便装配完成。

本系带装置使用时，将旋盖6用力按下，听到“咔哒”一声，让旋盖6上的咬合齿61与卷线轮3上的咬合齿31啮合，此时旋盖6的旋转可以带动卷线轮3一起旋转。往系紧方向转动旋盖6，能听到清脆的“咔哒咔哒”声，这时摆臂齿521与凹槽621接合，咬合齿61、31啮合，旋盖6带动卷线轮3往系紧方向旋转，系带一圈一圈绕在卷线轮3的绕线槽32内，待系紧物品慢慢被系带收紧，直至感觉松紧适宜为止。如果感觉系得太紧了，可以上拉旋盖6，咬合齿61、31脱离接触，这时，紧绷的系带会带动卷线轮反转，使物品松开，再按下旋盖6，重复此前系紧动作，将待系紧物品调至松紧适宜程度。

图9为本实施例的系带装置沿拉紧方向旋拧旋盖时多个摆臂移动让位的俯视图。如图9所示，摆臂52位于原位置时摆臂梁522沿圆周的径向R自然延伸，此时摆臂齿521在第一位置P1接合凹槽621；当沿图示方向旋拧旋盖时，凹槽621的侧壁顺时针挤压摆臂齿521的侧壁，摆臂梁522整体向第二侧偏移，摆臂齿521从第一位置P1移动到第二位置P2给凹槽621让位，以允许凹槽621的开口端点621T越过齿尖5211的顶部5211T；一旦凹槽的开口端点621T越过齿尖的顶部5211T，摆臂齿521便逆时针回摆到第一位置P1重新与凹槽621接合，从而使得凹槽621沿顺时针方向推进了一步；重复此前系紧动作，便可实现旋盖和卷线轮一圈一圈地转动。而当沿逆时针旋拧旋盖时，挡块44阻挡摆臂齿521沿逆时针(向第一侧)摆动移位，旋盖和卷线轮无法逆时针转动，从而避免在松开力的作用下系带的意外松开。如图10所示，沿顺时针方向旋拧旋盖时，外力通过凹槽侧壁传递给摆臂齿，此时外力对摆臂固定端点G1的力臂为L1，当沿逆时针方向旋拧旋盖时，离摆臂受力最近的固定点转移到G2，此时的力臂长度为L2，而L1是远大于L2，所以在施加相同外力的情况下，根据力矩M＝外力F*力臂L，摆臂在逆时针(向第一侧)摆动时所受外力产生的力矩M2要远小于顺时针(向第二侧)摆动时所受外力产生的力矩M1，所以在施加基本相同的外力顺时针旋拧旋盖时旋盖可以转动，可是逆时针旋拧旋盖时，由于摆臂受到的旋转力矩很小，无法摆动让位，导致旋盖无法沿逆时针方向转动，从而避免在松开力的作用下系带的意外松开。

图11是图10中区域B的局部放大图，其中D1为挡块44的后缘Eb位置处对应的摆臂横切面的宽度，D2为挡块44的前缘Ef离凹槽621开口端点的最小距离。在D2＜D1的情况下，挡块44才能更好地阻挡摆臂朝向挡块44设置的一侧摆动，从而起到防止旋盖和卷线轮反向旋转的作用。

在其他优选实施例中，如图12所示，每个摆臂的两侧分别设置有第一挡块441和第二挡块442，其中第一挡块441的设置位置和方式与图3-9中挡块44的设置方式和位置相同，第二挡块442则紧邻摆臂固定端(摆臂尾部)的第二侧设置。第二挡块442亦一体成型设置于环状平台上。针对该优选实施例，沿沿顺时针方向旋拧旋盖时，外力通过凹槽侧壁传递给摆臂齿，此时外力对摆臂第二挡块442的力臂为L1’，当沿逆时针方向旋拧旋盖时，针对第一挡块441的力臂长度仍为L2，而L1’往往是远大于L2的，所以在施加相同外力的情况下，只要力臂L2足够小，摆臂在逆时针(向第一侧)摆动时所受外力产生的力矩M2便足够小，所以施加基本相同的外力顺时针旋拧旋盖时旋盖可以转动，可是逆时针旋拧旋盖时，由于摆臂受到的旋转力矩很小，无法摆动让位，导致旋盖无法沿逆时针方向转动，从而避免在松开力的作用下系带的意外松开。当然，在其他实施例中，也可以只在其中的一个或两个摆臂的第一侧和第二侧分别设置有第一挡块和第二挡块。

在其他优选实施例中，凹槽可以不是沿360°排布的周凹槽，也可以是沿圆周间隔设置三段凹槽结构621’和三段无凹槽结构622’，其中各段均等长，如图13所示。在其他优选实施例中，摆臂的数量也可以是1，2，4……。

在其他优选实施例中，也可以将逆时针方向设定为收紧系带的方向，顺时针方向设定为松开系带的方向，此时挡块要阻止摆臂向顺时针方向摆动，所以要根据实际情况合理设置挡块的设置位置。

实施例2

本实施例提供的系带装置结构与实施例1基本相同，主要区别在于摆臂环的环形基座为可伸缩性环形基座，摆臂齿和凹槽两侧壁的倾斜程度不同。

如图14所示，摆臂环5’包括可缩性环形基部51’和三个摆臂52’，三个摆臂52’的尾部处于一圆周上，每个摆臂梁522’和摆臂齿521’沿圆周的径向向外延伸；其中可伸缩性环形基部51’包括可伸缩部511’和三个固定部512’，可伸缩部511’和三个固定部512’形成一闭合环状；三个摆臂52’和三个固定部512’在基部圆周上均匀间隔设置；固定部512’上设置有卡扣结构5121’，用于将所述可伸缩环形基部51’固定在壳体上。可伸缩部511’包括6个相对独立设置的可伸缩段5111’和三个独立设置的固定部5121’。6个可伸缩段5111’为波浪形结构。在其他优选实施例中，可伸缩段也可以是螺旋结构。

每个摆臂的摆臂齿和摆臂梁均径向向外延伸，每个摆臂梁的头部与摆臂齿邻设，尾部分别与两个可伸缩段5111’连接，连接处X呈倒Y型，即：两个可伸缩段5111’分别向摆臂梁的第一侧LC和第二侧RC延伸。

每个波浪形结构的可伸缩段的波峰位于同一波峰圆周上；波谷位于同一波谷圆周上；波峰圆周和波谷圆周为同心圆。固定部512’通过卡扣结构与壳体固定连接，从而将整个环形基部和三个摆臂固定到壳体上。

图15为本实施例中旋盖、壳体和摆臂环5’的组合结构的俯视图。如图所示，可伸缩性环形基部51’通过固定部512’的卡扣结构固定在壳体环状平台43’上，可伸缩性环形基部51’和摆臂梁522’均受支承于环状平台43’。挡块44’位于摆臂梁的第一侧LC，与实施例1不同的是：挡块44’横跨摆臂梁的整体长度，这种情况下，挡块与摆臂梁的接触面积会达到最大，以最大程度地抵消摆臂梁受到的来自凹槽侧壁施加的外力，更可靠稳定地阻挡摆臂向第一侧摆动。

本实施例中的凹槽是与实施例1基本相同，也是具有斜切面的周凹槽65，区别在于本实施例中的每个凹槽651为非对称型凹槽，凹槽651两侧壁的倾斜度不同。每个凹槽651具有向圆心内部敞开的开口，开口处具有两个端点，第一端点DD1和第二端点DD2；相邻的两凹槽共用一个顶点，即：前一凹槽的第一端点也是后一凹槽的第二端点。周凹槽65中每个凹槽651的第一端点DD1和第二端点DD2均位于同一圆周上，该圆周与环状平台43’的圆周为同心圆。每个凹槽651的第一侧壁所在的直线BL1与第一端点DD1对应的半径RD1的夹角α＝60°，第一侧壁位于第一端点对应半径RD1的第二侧；凹槽651的第二侧壁所在的直线BL2沿第二端点DD2对应的半径RD2方向延伸。在其他优选实施例中，第一侧壁所在的直线BL1与第一端点DD1对应的半径RD1的夹角可以在45°～80°范围内选择；第二侧壁所在的直线BL2与第二端点对应的半径RD2的夹角在0°～10°范围内选择。优选的，本实施例中每个凹槽651的两侧壁都是以相同的方式设置，这样有利于拉紧时的手感均匀。当然，在有些实施例中也可以设置倾斜度不同的凹槽，可以方便提醒旋转的圈数。

结合图16-19，本实施例中摆臂移动让位的过程是：在A1位置时，摆臂齿521’与凹槽6511接合，沿顺时针方向旋拧旋盖，凹槽受到沿顺时针方向的旋拧力，凹槽的第一侧壁BL1挤压摆臂齿521’，迫使摆臂梁向摆臂的第二侧摆动让位，从而摆臂齿521’的第一侧壁沿凹槽6511的第一侧壁BL1滑移到A2位置；继续施加旋拧力，摆臂齿521’沿凹槽的第一侧壁BL1滑移到凹槽的第一端点DD1处，此时摆臂的摆动让位幅度最大并到达临界位置A3，该临界位置不稳定，在摆臂的回复弹力下，摆臂齿521’迅速与下一凹槽6512结合，到达重新结合的A4位置；此时凹槽651沿顺时针方向推进了一步；重复此前系紧动作，便可实现旋盖和卷线轮一圈一圈地转动。

图20是图14所示实施例去掉挡块后摆臂反方向移动让位的的不同位置俯视图和局部放大图，其中，摆臂齿与凹槽接合的位置B1和摆臂让位中间过程位置B2)。结合图16-19和图20可以看出，本发明提供的摆臂结构在没有挡块的情况下是可以实现双向移动让位的，摆臂向两侧的摆动，不仅仅是摆臂梁自身的摆动，可伸缩段沿摆动方向圆周上的收缩也起了重要作用，如图17-18所示，可伸缩段的波浪形结构沿摆臂摆动的方向收缩，从而降低了摆臂摆动的难度，有利于改善用户使用的手感。摆臂的移动让位不仅仅是摆臂向两侧的摆动，还包括摆臂径向向内的移动让位，摆臂径向向内移动的实现机制依靠的是可伸缩性环形基座的弹性。本实施例中环形基座的可伸缩段，不仅可以在周向上伸缩，同时在径向上也具有收缩弹性。由于可伸缩部是波浪形结构，包括波峰和波谷位置，在波谷位置附近施加径向向内的压力，可以使得整个可伸缩性环形基座径向向内收缩，从而带动摆臂径向向内移动。

本实施例中摆臂梁与可伸缩段的连接属于在波谷位置附近的圆滑过渡，可伸缩段连结弧为凹曲线，也就是径向向内凹陷，摆臂梁向可伸缩段连接弧施加径向向内的压力时，由于压力方向与该连结弧的弧曲方向一致，所以该可伸缩段可以径向向内收缩，从而允许摆臂梁径向向内让位。

实施例1中摆臂梁是设置在环形基座上的，环形基座是圆形，环形基座的每一段弧都是凸曲线，环形基部的内部应力使得每一段弧只能保持径向向外凸出的状态，而摆臂固定端位于凸弧的径向上方，当其施加径向向内的压力迫使环形基部径向向内移动时，摆臂施加的径向向内的压力与环形基部内部应力的方向相反，所以环形基部会阻止摆臂径向向内让位；而且当径向向内压力过大时，很容易导致环形基座断裂。所以如图9所示，实施例1中只有摆臂的摆动让位，没有径向向内的移动让位。实施例2相比实施例1具有径向向内让位的优势，所以收紧系带时更省力手感更好。

图21和图22显示了摆臂在向两侧移动时的受力情况，结合图示可以看出，在凹槽旋转摆臂固定的结构中，摆臂向双侧移动所受到的力都是弯曲力。具体的，通过凹槽施加给摆臂齿的压力都有一个垂直于摆臂长轴向的分力(F52和F6)，我们把这个力叫做弯曲力，弯曲力的作用是使摆臂发生侧向偏移即摆动。

如图21所示，沿拉紧方向旋转旋盖时，凹槽第一侧壁BL1给摆臂齿的力还有一个径向向内的分力F51，该径向向内的分力F51使得摆臂梁径向向内移动。需要进一步说明一下，径向向内作用力F51的传输过程，虽然该径向向内的力F51是沿摆臂长轴方向的，但是相比实施例1本实施例中摆臂梁尾部并不是绝对固定不动的，所以该轴向力不会在摆臂梁内集中导致屈曲变形。本实施例中摆臂梁尾部向两侧分设有两个可伸缩段5111’，而根据上述内容可知，径向向内的分力传输到摆臂梁尾部后会分别向两个可伸缩段施加径向向内的压力，在该压力的作用下，可伸缩段会径向向内收缩，由于可伸缩段与摆臂梁为一体成型结构，所以带动摆臂梁径向向内收缩。

图22所示的摆臂沿凹槽的第二侧壁BL2滑移时，凹槽施加给摆臂齿的力F6主要是弯曲力，随着沿图示方向旋拧旋盖，凹槽第二侧壁施加给摆臂齿的力会有少许的径向向内的分力，可是由于径向向内的压力很小，所以在沿图示方向旋拧旋盖时，摆臂的让位机制主要是弹性变形摆动让位，径向向内的位移相比图21所示的方向要小得多。由于图22中摆臂让位主要靠摆动实现，也就是弯曲变形；而图21中摆臂让位机制是弯曲变形+径向移动的双效机制，所以图21所示方向的旋拧力更容易使摆臂发生移动让位。

基于上述受力分析可知，凹槽侧壁与摆臂梁长轴向夹角越大，凹槽施加给摆臂的径向力越大，越有利于摆臂的移动让位，由夹角较大的一侧向较小夹角一侧旋拧旋盖设为收紧系带方向，使用手感更好。当凹槽侧壁与摆臂梁长轴向基本平行时，摆臂受到的力更接近于纯粹的弯曲力，以弹性变形实现摆动让位，这种情况下摆臂的让位难度要大于双效让位机制，所以把这个方向设置为止逆方向更佳。

实施例3

本实施例与实施例2的结构基本相同，区别仅在于：摆臂-挡块的设置位置与凹槽的设置位置调换，即：本实施中，摆臂D52-挡块D44结构设置于旋盖上，凹槽J651设置于壳体上；实际使用时，摆臂D52-挡块D44结构随着旋盖的转动而转动；凹槽J651静止，凹槽J651侧壁对摆臂齿的移动产生阻力，该阻力使得摆臂发生弯曲变形以摆动让位。如图23所示，箭头所示的顺时针方向为收紧系带的方向，当沿顺时针方向施加外力时，凹槽侧壁给摆臂齿施加反向阻力F7迫使摆臂D52向逆时针方向偏移，挡块D44位于摆臂的顺时针方向，所以挡块D44允许摆臂D52向逆时针方向偏移让位，旋盖可以沿顺时针方向转动。如图24所示，当施加逆时针方向的旋拧力时，摆臂D52试图向逆时针方向转动，此时凹槽J651的另一侧壁给摆臂齿施加反向阻力F8迫使摆臂沿顺时针方向偏移，但是由于挡块D44位于摆臂D52的顺时针方向，其阻碍摆臂D52向顺时针方向偏移让位，所以摆臂齿不能与凹槽脱接，旋盖不能逆向旋转，逆时针为止逆方向。

本实施例与实施例1、2的区别在于，本实施例中旋盖可旋转的方向与摆臂的可摆动方向是相反的；而实施例1和2中摆臂可摆动让位的方向与旋盖可旋转的方向一致。该区别产生的原因与凹槽和摆臂哪一个部件设置于主动件有关，因为迫使摆臂侧向偏移的力均来自凹槽侧壁对摆臂齿的压力；当凹槽设置于主动件时，该压力与施加外力基本一致，所以摆臂偏移方向与可旋转方向一致；当摆臂设置于主动件时，该压力为反向力，所以摆臂偏移方向与可旋转方向相反。

本申请中对摆臂和凹槽的第一侧、第二侧的描述是一致的，该方位基础是基于旋盖和壳体组装后的状态，换一种说法是以摆臂-凹槽结构实际使用状态的方位为基准；凹槽的第一侧对应摆臂的第一侧，凹槽的第二侧对应摆臂的第二侧。比如：摆臂的左侧被认定为第一侧，那么摆臂的右侧即可认定为第二侧。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。