CN102019086B - 一种动力秋千装置 - Google Patents

Abstract

一种动力秋千装置是刺激性下拉式轻型动力秋千，涉及一种轻型自然的超大摆弧动力秋千装置的传动及驱动，尤其适用于民间休闲娱乐，由于秋千及牵引装置可隐蔽不影响环境且简单经济，又由于秋千可以用弧形槽坑体的地面消除势能危险而安全，当解开牵引拉索的自然秋千还可自由锻炼身体，又由于采用拉索下拉牵引秋千的行程适用范围5—15米，突出了再现原始秋千的民俗性.轻型且自然秋千的特点，是通用型滚摆体系列的重要组成部分，可显著丰富民间休闲文化生活。

Description

一种动力秋千装置

技术领域

本案主要涉及一种轻型自然的大摆弧动力秋千装置的传动及驱动，尤其适用于民间休闲娱乐。

技术背景

目前民俗生活中需要一种自娱自乐而又接近原始自然的轻型动力秋千装置，其性能要求价廉而简单.实用.轻型且超大摆弧，而游乐场的大型机械化秋千不能满足各种自然场合民俗娱乐的个性化需求。

另一方面根据专利申请号为200710049764.x，即《一种直驱电机装置》，说明了有基本功率驱动器的直驱电机装置能直接驱动滚摆体自然摆动，但是缺乏专用的传动装置，采用传统的传动装置无法再现原始秋千的特色。

已知在专利申请号为200910164359.1，即《涉及广泛运用的一种电动滚摆体的拉索牵引装置》，其装置包括由秋千.拉索.外转子式或内转子式电动机.索轮或绞车轮.电机控制器.支撑体组成；索轮或绞车轮固定于内转子式电动机的转轴上或固定于外转子式电动机的转轮上，直驱电动机固定于支撑体上部，有开口的支撑体位于秋千一侧，内转子式电动机一般含有机座或相当于机座的固定结构；拉索牵引装置的连接关系是，拉索的中部活动绕连于索轮或绞车轮上，拉索一端是悬挂连接配重的动滑轮或滑轮组的提升装置，拉索的另一端连接侧面的秋千；其缺陷是由于受限于拉索牵引的滞后性，使其拉索牵引适于7米行程的范围内，而刺激性秋千娱乐要求在15米上下的行程。

发明内容

为实现动力秋千再现原始秋千的自然特色及超大摆弧的刺激性，完善通用型滚摆体的重要组成，而丰富民间休闲文化生活。本发明采用一种动力秋千装置的传动及驱动方案，其原理是：在专利申请号为200910164359.1的拉索侧拉式轻型动力秋千的背景下，将拉索侧拉牵引改为拉索下拉牵引以实现牵引行程翻倍，进而本发明还采用下拉的拉索牵引装置位于弧形槽坑体中以实现隐蔽及安全措施；进而本发明还可优选采用新型的复合型驱动装置，同时电机还可优选采用直驱电机装置为动力；故一种动力秋千装置的方案如下；

一种动力秋千装置(图1)包括由秋千15、拉索6、含有机架28的外转子式电动机1或内转子式电动机、电动机控制器、索轮或绞车轮3、动滑轮20或滑轮组、坑体10；索轮或绞车轮固定于内转子式电动机的转轴上或固定于外转子式电动机的转轮上，电动机固定于坑体10上部，坑体10顶部有坑口21，坑体10位于秋千15下方；内转子式电动机1一般含有机座或相当于机座的固定结构；拉索牵引装置的连接关系是，拉索的中部活动绕连于索轮或绞车轮3上，拉索一端是悬挂连接配重7的动滑轮或滑轮组的提升装置，拉索的另一端向上引出而连接上部的秋千15。→由于秋千及牵引装置隐蔽不影响环境且简单经济；由于采用拉索下拉牵引秋千的行程适用范围5---15米，使拉索牵引有效行程比拉索侧拉式牵引行程大一倍，拉索牵引有效行程从7米到15米是从量到质的变化，突出了民俗性.轻型且自然秋千的特点。

根据上述基本的一种动力秋千装置的又一实例是(图6及图7)，所述的绞车轮3固定于外转子式电动机1的转轮面上。→由于采用外转子式电动机转轮面上固定的绞车轮，使拉索驱动装置的传动速率大，且简单而实用。

根据前述基本的一种动力秋千装置又一实例是(图3)，所述的绞车轮3固定于外转子式电动机1的侧面。→由于采用外转子式电动机转轮侧面上固定的绞车轮，使拉索驱动装置的传动力距大而实用。

根据前述基本的一种动力秋千装置又一实例是(图3)，所述外转子式电动机1的转轮面上有定位的索轮35，电动机1的转轮侧面固定绞车轮3，索轮35是绞车轮3有效外径的3倍；拉索的中部活动绕连于索轮35上，拉索一端是悬挂连接配重7的滑轮组的提升装置，拉索的另一端连接上部的秋千15下部，绞车轮3作为滑轮组的一部分。→由于采用索轮与绞车轮复合的驱动装置，使拉索驱动装置的传动速率及传动力距都大，且简单而实用，是本发明的代表性方案。此复合型的驱动装置同样适于专利申请号为200910164359.1中的拉索侧拉式的轻型滚摆体拉索牵引装置。

根据所有的一种动力秋千装置又一实例是(图2)，所述地面的坑体10位于弧形槽坑体36的底部，相应秋千15的支架17固定于弧形槽坑体36两侧上部的地面上。→由于采用地面下的弧形槽坑体替代一半的秋千架高度，使高速秋千的安全系数绝对性提高。

根据上述有弧形槽坑体的一种动力秋千装置又一实例是，所述支架17是2-4棵树。→由于秋千采用树干为支架，一方面符合自然环境，另一方面经济而实用。

根据所有的一种动力秋千装置又一实例是，所述电动机采用有基本功率驱动器2连接的直驱电机1装置。→由于采用直驱电机装置使秋千的动力控制简单。还由于采用直驱电机装置的快速反应能力，使得直驱电机装置能满足瞬时改变转动方向而反转的要求。

一种动力秋千装置的电动机如采用常用外转子或内转子的电动机时，需要采用相应的控制器控制电动机的驱动状态，虽能实现，只是变向变速驱动功能复杂，如采用有定时同步驱动的功率驱动器实现，就落后了。因而本案优选采用的动力装置是根据专利申请号为200710049764.x，为《一种直驱电机装置》，已详细说明了有基本功率驱动器的外转子直驱电机装置能直接驱动秋千自然摆动，及基本功率驱动器的优选方案，又由于在专利申请号为200910164359.1的拉索侧拉式轻型动力秋千的相关细节，故在参考的基础上较简明，在本案中的动力秋千采用有基本功率驱动器的直驱电机为动力装置是通用的，因而文中不再反复强调。并且采用有基本功率驱动器的直驱电机驱动的秋千驱动柔性好，这一点由于是定性，故在文中不必反复强调。

以图1为代表进一步说明一种动力秋千装置的基本具体传动及驱动细节是，使用时，以助力或电动启动秋千摆动，启动后，秋千每一个摆动周期中拉索牵引装置有两次驱动行程与储能行程反复交替进行的过程。储能行程是，当秋千远刚离平衡位置时，直驱电机受秋千拉索的拉力导向跟随启动而牵引配重上升，而使配重储能，当秋千在高势能的回摆点位置而瞬间静止时，秋千对拉索暂时无拉力，此刻因电机单独的驱动力距相对小于配重重力牵引的力距，而使电机先制动而后趋于反转，储能行程结束。随着秋千自然回摆运动，接着开始驱动行程是，电动机因配重导向跟随启动而通过拉索拉进秋千，配重同时下降而作功，当秋千由远摆动至近处的平衡位置时，电动机受牵引阻力陡增而瞬间制动，驱动行程结束；当秋千因惯性越过并远离平衡位置时，秋千通过拉索的拉力使电机瞬间开始反转而开始储能行程。也就是说每当秋千由远摆动至近处的平衡位置阶段时，电机与配重同时对秋千牵引作功；每当秋千由近处的平衡位置摆动至远处阶段时，电机与秋千同时对配重储能而作功；每当秋千在通过平衡位置或高势能的回摆点位置时电动机都会被迫反转；由于由于采用直驱电机装置的快速反应能力，使得直驱电机装置能满足瞬时改变转动方向而反转的要求；驱动行程与储能行程如此反复交替进行，使很小动态的秋千由于机械能的不断积累，使得秋千的摆幅逐步增大，从而获得以弱驱强的效果；因而可知配重通过单根拉索的连接参与了秋千振荡的传动及牵引。

为确保直驱电机装置的快速反转能力，本发明优选外转子式直驱电机，是由于采用外转子电机可比外定子电机的绞车轮直径大，以及拉索绕可绕连于绞车轮上一周及以上，固彻底解决了拉索打滑的问题；并且外转子电机可有足够传动力距及速率；并且可采用普通拉索。而动力秋千需采用内转子式直驱电机时，可借用背景专利200710049764.x中的拉索牵引装置的结构，故无须详述；同理本发明中的优选拉索牵引装置也可用于上述背景专利中的滚摆体，即两件专利中的拉索牵引装置实际可以简单互换。

本方案突出特点是，由于采用动滑轮或滑轮组提升装置收线，使拉索有足够牵引行程；由于采用拉索在秋千平衡位置的下部牵引，使牵引的拉索牵引行程的行程为水平的一倍而不滞后，又由于采用地面下的弧形槽坑体高度替代了一半的秋千架，使高速秋千的安全系数绝对性提高，秋千及牵引装置隐蔽不影响环境且简单经济；又由于解开拉索的自然秋千还可供人们自行锻炼身体；突出了民俗性.轻型且自然秋千的特点，适用于各种室外场地的休闲.娱乐，综合优良的性能使一种动力秋千装置可再现原始秋千简单经济.实用.轻型且超大摆弧的特色，是通用型滚摆体的重要组成部分，可丰富民间休闲文化生活。

附图说明

图1.有动滑轮提升装置的秋千牵引装置结构图

图2.秋千牵引装置最佳的弧形槽坑体的轮廓图

图3.側式绞车轮驱动装置结构图

图4.绞车轮驱动装置组件的结构图

图5.绞车轮驱动装置组件的结构图

图6.外置式绞车轮驱动装置的组件结构图

图7.复合型驱动装置的秋千牵引装置结构图

图8.有导轮的坑盖的结构图

附图标记

电动机/外转子电机/外转子式直驱电机1  电机控制器或基本功率驱动器2

绞车轮3  定轴4  螺帽5  拉索6  配重7  轴杆8  坑体10

转轮11  轴套12  定位钩13  悬挂索14  秋千15  导轮16

支架17  轴承18  坑盖19  动滑轮20  坑口21  定位绳22

导线轮23  护绳24  导线25  窄索轮槽26  秋千座27  机架28

(复合型)绞车轮驱动装置29  绞车轮驱动装置30  动滑轮提升装置32

滑轮组提升装置33  (宽)索轮35  弧形槽坑体36

具体实施例一

本方案为一种基本的下拉式动力秋千装置，如图1为有动滑轮提升装置的秋千牵引装置结构图所示，及如图3为側装式绞车轮驱动装置结构图所示。

在图1及图3中，一种动力秋千装置包括以下组成，秋千15.拉索6.含有机架28的外转子式直驱电机1.绞车轮3.动滑轮20.基本功率驱动器2.坑体10组成，坑体10位于秋千15下方，坑体10顶部有坑口21，直驱电机经机架28固定于坑体10上部，绞车轮3固定于直驱电机的转轮上；拉索牵引装置的连接关系是，拉索的中部活动绕连于绞车轮3上，拉索一端是悬挂连接配重7的动滑轮的提升装置32，拉索的另一端向上引出而连接上部的秋千15下部。拉索活动绕连绞车轮3后的动滑轮的提升装置32具体是，拉索先活动绕连动滑轮20后，拉索向上固定于坑体10的上部，动滑轮20的活动轴上悬挂连接配重7，即拉索牵引的行程为配重落差的2倍。其中坑体一般为2-3米，坑体一般需加固及排水；配重的上下行程一般为2-2.5范围，则秋千的摆动牵引行程相应为5米，更大的牵引行程需换用滑轮组进行收线。

上述方案中包含了绞车轮驱动装置29，如图3中，绞车轮3一端固定于直驱电机1的转轮11侧面，绞车轮3一端活动定位于电动机1较长的定轴上而可转动，但由于实际中为了利用已有外转子式电动机的成品，可以按图4中的外转子式电动机展开图而组装，在图4a中，直驱电机1一侧的加长轴杆8一端上固定轴套12，中空的轴套12中可固定于电动机1的定轴4上，加长轴杆8一端由螺帽5可固定于机架28上，轴杆8上还有用于定位绞车轮3的轴承18，直驱电机1的定轴4中引出导线25，外转子式直驱电机上的宽索轮35是在另一实施例中运用，在图4b中的绞车轮3有螺线槽以防拉索自缠，图4c中为用于固定电动机的机架28。这种绞车轮驱动装置29适合于力距型的小行程牵引。

上述绞车轮驱动装置29还可以是绞车轮驱动装置30，如图5及图6中，不同之处在于绞车轮3固定于转轮上面，绞车轮3是中空的。这种绞车轮驱动装置29适合于速度型大行程牵引，拉索不易损坏，缺点是牵引力距小。

秋千一般有支架17而支撑于地面上，为进一步考虑大摆幅秋千的安全性，而可将大摆幅秋千15的地面设置为图1及图2中的弧形槽坑体36，相应地面的坑体10位于弧形槽坑体36的底部，支架的高度大致与坑体深度相当，如此人员从秋千上掉落时，就减少了大部分势能危险，而动势能危险可用坑体中的软材料化解。还在于降低了对支架的高度及结构强度要求，进而秋千的支撑体还可采用2-4棵树干为支架，一方面符合自然环境，另一方面经济而实用。

从基本的动力秋千装置可以表明，由于解开牵引拉索时的自然秋千还可供人们自行锻炼身体；突出了民俗性.轻型且自然秋千的特点，适用于各种室外场地的休闲.娱乐，综合优良的性能使一种动力秋千装置可再现原始秋千简单.安全.经济.环保.实用.轻型且摆弧大的特色。

具体实施例二

本方案采用复合型驱动装置的下拉式秋千牵引装置，以实现一种大摆弧的动力秋千装置，是解决动力秋千牵引装置的牵引力距与大行程难以兼顾的矛盾。

在具体实施例一说明了图3中为側装式绞车轮驱动装置结构图的基础上，本方案同样在图3中采用复合型绞车轮驱动装置29，具体是，绞车轮3一端仍固定于直驱电机1转轮11的转轮侧面，还在于外转子式直驱电机上增加了宽索轮35，宽索轮35中还可以包括窄索轮槽26。

在上述复合型绞车轮驱动装置29的基础上，如图7为复合型驱动装置的秋千牵引装置结构图所示的一种动力秋千装置包括以下组成，秋千15.拉索6.复合型绞车轮驱动装置29.基本功率驱动器2.两个动滑轮20.导线轮23.坑体10组成，坑体10位于秋千15下方，秋千的悬挂索14下是秋千座27，坑体10顶部有坑口21，复合型绞车轮驱动装置29固定于坑体10上部；拉索牵引装置的连接关系是，拉索的中部活动绕连于索轮35上，拉索一端是悬挂连接配重7的滑轮组的提升装置33，拉索的另一端向上引出而连接上部的秋千15的下部。拉索活动绕连索轮35后的滑轮组的提升装置33具体是，拉索6先活动绕连导线轮23后，拉索再向下活动绕连一个动滑轮20，拉索再向上活动绕连绞车轮3，拉索再活动绕连另一个动滑轮20，最后拉索固定于坑体10上部，两个动滑轮20的活动轴上悬挂连接配重7，绞车轮3作为滑轮组的一部分。即拉索牵引的行程为配重7落差的4倍，其中坑体一般为3-4米，配重的上下行程可为3.7米范围，则秋千的摆动牵引行程相应最大为15米，但不可使秋千摆弧达到170度，以免乘坐的秋千失去平衡，只要限制驱动功率即可。

此外辅助结构还包括，为防止人员掉落，悬挂索14上绕有安全护绳24；为防止人员在坑口21处踩空，如图8为有导轮的坑盖的结构，坑盖19处设导轮16，拉索6可从导轮16间通过。定位钩13及定位绳22用于一个人时秋千以较小势能帮助启动。

本方案增加的优点在于，由于绞车轮与索轮同时参与拉索牵引，故拉索牵引不易打滑且传动速度快且牵引行程大，当拉索因牵引力距不足时，索轮将出现打滑而以绞车轮强制传动，故可巧妙地克服牵引力距不足时的缺点。总之本方案具有再现原始秋千的综合优良性能的一种动力秋千装置，是本发明的代表性实施例。此外，复合型绞车轮驱动装置29同样适于专利申请号为200910164359.1中的拉索侧拉式的轻型滚摆体拉索牵引装置。

Claims (7)

1.一种动力秋千装置，包括秋千、拉索、有机架(28)的外转子式或内转子式电动机、电动机控制器、索轮或绞车轮、动滑轮(20)或滑轮组、支撑体；索轮或绞车轮固定于内转子式电动机的转轴上或固定于外转子式电动机的转轮上，电动机固定于支撑体上部，拉索牵引装置的连接关系是，拉索的中部活动绕连于索轮或绞车轮上，拉索一端是悬挂连接配重的动滑轮或滑轮组的提升装置，拉索的另一端连接上部的秋千，其特征是，所述的支撑体是秋千(15)下方地面的坑体(10)，坑体(10)顶部有坑口(21)，拉索牵引装置的拉索(6)另一端向上引出而连接上部的秋千(15)。

2.根据权利要求1所述的一种动力秋千装置，其特征是，所述的绞车轮(3)固定于外转子式电动机(1)的转轮正面上。

3.根据权利要求1所述的一种动力秋千装置，其特征是，所述的绞车轮(3)固定于外转子式电动机(1)转轮的侧面。

4.根据权利要求1所述的一种动力秋千装置，其特征是，所述外转子式电动机(1)的转轮正面上有定位的索轮(35)，电动机(1)的转轮侧面固定绞车轮(3)，索轮(35)是绞车轮(3)有效外径的3倍；拉索的中部活动绕连于索轮(35)上，拉索一端是悬挂连接配重(7)的滑轮组的提升装置，拉索的另一端连接上部的秋千(15)下部，绞车轮(3)作为滑轮组的一部分。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种动力秋千装置，其特征是，所述地面的坑体(10)位于弧形槽坑体(36)的底部，相应秋千(15)的支架(17)固定于弧形槽坑体(36)两侧上部的地面上。

6.根据权利要求5所述的一种动力秋千装置，其特征是，所述支架(17)是2-4棵树。

7.根据权利要求1至4任一项所述的一种动力秋千装置，所述电动机采用有基本功率驱动器(2)连接的直驱电机(1)装置。