CN107803032A - 机动化悠悠球 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动化悠悠球，包括球身和栓绳，所述栓绳联接到所述球身以支撑所述球身旋转。当用户抛出所述悠悠球时，所述球身的驱动机构驱动所述球身旋转。

Description

机动化悠悠球

优先权声明

根据美国法典第35篇第119（e）节（35 U.S.C. § 119(e)）的规定，本申请要求于2016年9月8日提交的美国临时专利申请第62/384,909号的优先权，该申请通过引用明确地包括在本文中。

技术领域

本公开涉及一种悠悠球，特别是涉及一种机动化悠悠球。更特别地，本公开涉及一种具有使悠悠球持续旋转的马达的悠悠球。

发明内容

根据本公开，一种机动化的悠悠球包括球身和栓绳，所述栓绳联接到球身以支撑球身旋转。球身包括电源侧外壳和通过轮轴联接到电源侧外壳的驱动侧外壳。

在解说性的实施例中，驱动机构联接到驱动侧外壳，电源联接到电源侧外壳。驱动机构与栓绳所支撑的锚相接合。电源传输能量到驱动机构以驱动球身相对于锚旋转。

在解说性的实施例中，旋转控制器联接到驱动机构和电源。旋转控制器控制到驱动机构的能量传输以控制球身的旋转。旋转控制器检测悠悠球何时被抛出以及球身在哪个方向上旋转。

在解说性的实施例中，联接到马达和电源的控制电路包括旋转检测器。旋转检测器感测球身在哪个方向上旋转并使得能量被提供到驱动机构以在同样的方向上驱动球身。当悠悠球被抛出时，电路的离心开关闭合以允许能量被提供到驱动机构，且当悠悠球被返回时，离心开关断开以从驱动机构切断能量。

基于对解说性的实施例的考虑，本领域技术人员将会显而易见到本公开的附加特征，所述解说性的实施例例示目前已知的实施本公开的最佳实施方式。

附图说明

本详细说明特别地参照附图，其中：

图1为根据本公开的机动化悠悠球的透视图，其示出悠悠球包括球身和栓绳，并显示在球身被用户抛出后，栓绳支撑球身以使球身旋转；

图2为沿图1中的线2-2截取的剖视图，其示出球身包括通过轮轴联接在一起的驱动侧外壳和电源侧外壳，以及显示使用驱动机构来使球身绕通过轮轴的轴线（A）相对于联接到栓绳的锚旋转；

图3为图2的悠悠球的侧视图，其示出被栓绳支撑的球身，并显示球身在被抛出后的旋转方向被检测，并且显示驱动机构被接合以驱动球身在检测到的方向上旋转；

图4为控制电路的一个实施例的示意图，该控制电路用于检测球身的旋转方向，并将能量从电源传输到驱动机构以在检测到的方向上驱动球身；

图5为旋转控制器电路的另一个实施例的示意图，该旋转控制器电路用于检测球身的旋转方向，并将能量从电源传输到驱动机构以在检测到的方向上驱动球身；

图6为旋转控制器电路的另一个实施例的示意图，该旋转控制器电路用于检测球身的旋转方向并将能量从电源传输到驱动机构以在检测到的方向上驱动球身，并且还用于选择旋转速度；

图7为用于操作图1中悠悠球的旋转控制器的解说性过程的图解视图；

图8为图2的悠悠球的球身的分解透视图，示出驱动机构包括马达、驱动齿轮和传动齿轮，并显示驱动齿轮与传动齿轮接合以将能量从马达通过传动齿轮引导到锚，从而使球身相对于锚旋转；以及

图9为与图8相似的视图。

具体实施方式

根据本公开的机动化悠悠球10在图1中被示出。如图2所示，机动化悠悠球10包括球身12和栓绳14，栓绳14被设置成支撑球身12绕轴线A旋转。球身12包括电源侧外壳24和通过轮轴16联接到电源侧外壳24的驱动侧外壳22。栓绳14联接到锚18，所述锚18被设置成支撑球身12并且允许球身12相对于栓绳14绕轴线A旋转。

如图2所示，驱动机构11与锚18接合并被设置成驱动球身12相对于锚18旋转。如图3所示，根据本公开的旋转控制器13被设置成检测球身12在被用户抛下到栓绳14上以后的旋转方向，并被设置成接合驱动机构11以使球身12在检测到的旋转方向上继续旋转。如图2所示，电源15为旋转控制器13传输能量，根据球身12的检测到的旋转方向，旋转控制器13选择性地为驱动机构11的马达32提供正电压或者负电压。

用于机动化悠悠球10中的控制电路100的一个实施例在图4中被示出。在此解说性的实施例中，当球身12最初被抛出时，马达32充当发电机并产生电压。马达32所产生的电压的极性根据球身12（从而马达32）的旋转方向而改变。

如图4所示，控制电路100包括联接到马达32的顺时针旋转检测器104和逆时针旋转检测器106。每个检测器104、106的相应的二极管111、112只允许电流沿单一的方向流经检测器104、106。例如，如图4中用双点划线所表示的，马达32的顺时针旋转产生从马达32的正极侧（+）流向其负极侧（-）的电流。二极管111允许该电流流经检测器104，因为该电流是从二极管111的正极端（+）流向负极端（-）。二极管112阻止电流流经检测器106，因为二极管112的两端是相反地设置的。

类似地，如图4中用单点划线所表示的，马达32的逆时针旋转产生从马达32的正极侧（+）流向其负极侧（-）的电流。二极管112允许电流流经检测器106，因为该电流是从二极管112的正极端（+）流向负极端（-）。二极管111阻止电流流经检测器104，因为二极管111的两端是相反地设置的。

当球身12被用户抛下时，如图4所示，离心开关102闭合以将电源15与电路100的其余部分相连接。在此解说性的实施例中，如图4中双点划线所示，当检测到顺时针旋转时，检测器104的继电器线圈113使触头122A、122B闭合从而允许来自电源15的能量流到马达32。所提供的能量将马达32从发电机转变为驱动器以使得马达32在顺时针方向继续旋转，从而使球身12继续旋转。

同样地，如图4中单点划线所示，当检测到逆时针旋转时，检测器106的继电器线圈114使触头124A、124B闭合从而允许来自电源15的能量流到马达32。所提的供能量将马达32从发电机转变为驱动器以使得马达32在逆时针方向继续旋转，从而使球身12继续旋转。每个检测器104、106相应的电阻115、116限制流经继电器113、114的电流。在一些实施例中，继电器113、114为机械继电器。

如图4所示，当离心开关102闭合时，灯108（例如发光二极管（LED））点亮以显示能量被提供到马达32。当球身12返回到用户手中时，离心开关102断开，来自电源15的能量从电路100脱离从而停止驱动马达32。当马达32不旋转时，继电器线圈113、114不通电，从而触头122A、122B、124A、124B打开以重置电路100。

用于机动化悠悠球10中的控制电路200的另一个实施例在图5中示出。控制电路200与控制电路100的相似之处在于，马达32的旋转方向决定电路200中电流的流动。在一些实施例中，控制电路200是联接到电源15和马达32的固态设备的一部分。

在此解说性的实施例中，控制电路200包括联接到马达32的顺时针旋转检测器204和逆时针旋转检测器206。检测器204的一对发光二极管211A、211B，以及检测器206的一对发光二极管212A、212B，仅允许电流沿单一方向流经检测器204、206。例如，马达32的顺时针旋转产生从马达32的正极侧（+）流向负极侧（-）的电流，这与图4中的双点划线相似。发光二极管211A、211B允许电流流经检测器204，因为该电流是从发光二极管211A、211B的正极端（+）流向负极端（-）。发光二极管212A、212B阻止电流流经检测器206，因为所述发光二极管的两端是相反地设置的。

同样地，马达32的逆时针旋转产生从马达32的正极侧（+）流向负极侧（-）的电流，这与图4中的单点划线相似。发光二极管212A、212B允许电流流经检测器206，因为该电流是从发光二极管212A、212B的正极端（+）流向负极端（-）。发光二极管211A、211B阻止电流流经检测器204，因为所述发光二极管的两端是相反地设置的。

当球身12被用户抛下时，如图5所示，离心开关202闭合以将电源15与电路200的其余部分相连接。在此解说性的实施例中，触头222A、222B是金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），当不通电时其处于常开状态。当检测到顺时针旋转时，发光二极管211A、211B点亮从而使触头222A、222B分别通电，且将触头222A、222B切换为闭合状态从而允许来自电源15的能量流到马达32，这与控制电路100相似。所提供的能量将马达32从发电机转变为驱动器以使得马达32在顺时针方向继续旋转，从而使球身12继续旋转。

同样地，当检测到逆时针旋转时，发光二极管212A、212B点亮从而使触头224A、224B分别通电，且将触头224A、224B切换为闭合状态从而允许来自电源15的能量流到马达32，这与控制电路100相似。所提供的能量将马达32从发电机转变为驱动器以使得马达32在逆时针方向继续旋转，从而使球身12继续旋转。每个检测器204、206相应的电阻215、216限制流经检测器204、206的电流。

如图5所示，当离心开关202闭合时，灯208（例如发光二极管）点亮以显示能量被提供到马达32。当球身12返回到用户手中时，离心开关202断开，来自电源15的能量从电路200脱离以停止驱动马达32。当马达32不旋转时，发光二极管211A、211B、212A、212B不通电，从而触头222A、222B、224A、224B切换到打开状态以重置电路200.

用于机动化悠悠球10中的控制电路300的另一个实施例在图6中示出。控制电路300与控制电路200相似。电路200的说明也适用于电路300，采用300系列编号的相似标记用于表示相似的部件。

如图6所示，在此解说性的实施例中，控制电路300还包括速度控制器330。速度控制器330包括选择开关334和降压器332。在开关334的“快”位置，电流绕开降压器332从而由电源15提供的全电压被提供到马达32，马达32以相应的最大速度转动。在开关334的“慢”位置，电流流经降压器332从而降低的电压被提供到马达32，马达32以相应的减小的速度转动。

如图6所示，降压器332包括一对相反地取向的二极管336、338，它们对应于电路300可产生的相反的电流。当电流流经二极管时，二极管336、338在不使得电流减小的前提下使得电压降低。提供到马达32的降低的电压使得马达32旋转得更慢。在一些实施例中，用户接合开关334来改变球身12的旋转速度。

用于操作悠悠球10的旋转控制器13的解说性的过程400在图7中示出。过程400从401开始，在此处旋转控制器13感测悠悠球10是否被用户“抛出”，例如当球身12落下以解开栓绳14以使得球身12开始旋转时。在一些实施例中，用离心开关102、202、302感测悠悠球10是否被抛出。

如图7中的402-403所示，如果悠悠球10被抛出，马达32所产生的电压的极性被感测。在一些实施例中，用检测器104、106、204、206、304、306感测马达32产生的电压的极性。如404所示，对应于感测到的电压，来自电源15的电压接着被提供到马达32。

如图7中404-406所示，如果悠悠球10没有“返回”（例如通过把栓绳14缠绕在锚18上以将球身12带到用户的手中），那么只要电源15有电，电源15就将电压持续地提供到马达32。如果悠悠球10返回了，如407所示，则来自电源的电压从马达32切断，并如401所示，感测悠悠球10的下一次抛出。在一些实施例中，当悠悠球10返回时，离心开关102、202、302的断开使到马达32的电压切断。在一些实施例中，悠悠球10包括“通断型”开关以允许用户选择驱动机构11何时工作，从而悠悠球10可以被当做无动力源的悠悠球使用。

如图8和图9所示，悠悠球10的球身12包括电源侧外壳24以及通过轮轴16联接到电源侧外壳24的驱动侧外壳22。驱动侧外壳22包括壳体23和盖21，壳体23被设置成容纳驱动机构11，盖21被设置成与壳体23联接以闭合壳体23的内部。在一些实施例中，盖21用紧固件（例如螺钉或螺栓）紧固于壳体23。

如图8和图9所示，驱动机构11包括马达32、联接到马达32的驱动齿轮34和传动齿轮36。马达32收容在马达座33中，销31与马达座33和壳体23接合以相对驱动齿轮34固持传动齿轮36。传动齿轮36还与锚18接合，从而马达32的旋转使得球身12绕锚18旋转。

如图8和图9所示，电源侧外壳24包括壳体25和盖27，壳体25被设置成容纳电源15，盖27被设置成与壳体25联接以闭合壳体25的内部。在一些实施例中，盖27用紧固件（例如螺钉或螺栓）紧固于壳体25。在此解说性的实施例中，电源15包括电池座49和联接到电池座49的电池48。当电池48电量用尽时，用户可以通过移除盖27的挡板29来更换电池48。在一些实施例中，电池48永久性地安装在电源侧外壳24中，使用外部充电器来对电池再供应电能。

如图8和图9所示，电能通过由导电部件41-47组成的供能电路从电源侧外壳24提供到驱动侧外壳22。电源15的正极引线41联接到电源侧传输触头42。功率耦合器43与电源侧传输触头42以及驱动侧传输触头44接合。驱动侧传输触头44联接到旋转控制器13从而能量通过导电部件41-44被传输到旋转控制器13。

如图8和图9所示，供能电路的回流部分包括导电部件45-47。驱动侧回流触头45联接到旋转控制器13。在此解说性的实施例中，轮轴16是导电的并延伸通过驱动侧回流触头45。轮轴16延伸通过适配器板35的颈部26并通过壳体25的套管28来将轮轴16从部件42-44电气隔离，所述部件42-44绕颈部26和套管28的外部延伸。轮轴16延伸通过电源侧回流触头46并与螺母38接合以将电源侧外壳24和驱动侧外壳22固持在一起。电源侧回流触头46联接到电源15的负极引线47来完成供能电路。

如图8或和图9所示，在此解说性的实施例中，马达座33通过紧固件（例如螺钉或螺栓）联接到适配器板35。驱动机构11和旋转控制器13收容在壳体23中并且由盖21保持。旋转控制器13联接到马达32来为马达32提供通过供能电路从电源15收到的能量。在一些实施例中，球身12还包括平衡板37来平衡电源侧外壳24和驱动侧外壳22的重量。在一些实施例中，球身12还包括栓绳夹52、54，所述栓绳夹52、54被设置成与栓绳14接合以使得用户返回悠悠球10更容易。

Claims (16)

1.一种悠悠球，包括：

球身；

联接到所述球身的轮轴；

位于所述轮轴上的锚；

栓绳，所述栓绳联接到所述锚并被设置成支撑所述球身绕轴线相对于所述锚旋转；

被容纳在所述球身中的驱动机构；

被容纳在所述球身中的电源，所述电源操作性地联接到所述驱动机构；以及

被容纳在所述球身中的旋转控制器，所述旋转控制器操作性地联接到所述驱动机构和所述电源，

其中所述控制器被设置成基于在所述球身相对于所述锚旋转期间由所述驱动机构产生的电压的极性来感测所述球身的旋转方向，并被设置成从所述电源向所述驱动机构提供具有相同极性的电压，从而所述驱动机构与所述锚接合来在旋转方向上驱动所述球身。

2.如权利要求1所述的悠悠球，其中所述球身包括驱动侧外壳和电源侧外壳，且其中所述驱动侧外壳通过轮轴联接到所述电源侧外壳。

3.如权利要求2所述的悠悠球，其中所述驱动机构被容纳在所述驱动侧外壳中，且其中所述电源被容纳在所述电源侧外壳中。

4.如权利要求3所述的悠悠球，进一步包括功率耦合器，所述功率耦合器在所述驱动侧外壳和所述电源侧外壳之间绕所述轮轴延伸，其中所述功率耦合器相对所述轮轴绝缘，且其中所述电源、旋转控制器和驱动机构操作性地联接到所述轮轴和所述功率耦合器，以在所述电源、旋转控制器和驱动机构之间传输能量。

5.如权利要求1所述的悠悠球，其中所述旋转控制器的控制电路包括操作性地联接到所述驱动机构的顺时针旋转检测器和操作性地联接到所述驱动机构的逆时针旋转检测器，其中所述驱动机构响应所述球身的顺时针旋转产生正电压，且所述驱动机构响应所述球身的逆时针旋转产生负电压，其中所述正电压产生的电流流经所述顺时针旋转检测器以闭合第一组触头，以允许所述电源向所述驱动机构提供相应的正电压，且其中所述负电压产生的电流流经所述逆时针旋转检测器以闭合第二组触头，以允许所述电源向所述驱动机构提供相应的负电压。

6.如权利要求5所述的悠悠球，其中所述控制电路进一步包括离心开关，所述离心开关被设置成在闭合位置将所述电源和所述驱动机构操作性地联接并且在断开位置将所述电源从所述驱动机构操作性地断开，其中所述离心开关响应所述球身被用户抛出而移动到所述闭合位置以使所述球身开始旋转，且其中所述离心开关响应所述球身被用户返回而移动到所述断开位置以使所述球身停止旋转。

7.如权利要求6所述的悠悠球，其中所述控制电路进一步包括灯，所述灯设置成响应所述离心开关移动到所述闭合位置而点亮。

8.如权利要求5所述的悠悠球，其中所述顺时针旋转检测器和逆时针旋转检测器中的每个包括二极管和继电器线圈，其中所述顺时针旋转检测器的所述二极管允许所述正电压产生的电流流经所述顺时针旋转检测器并阻止所述负电压产生的电流流经所述顺时针旋转检测器，其中所述逆时针旋转检测器的所述二极管允许所述负电压产生的电流流经所述逆时针旋转检测器并阻止所述正电压产生的电流流经所述逆时针旋转检测器，且其中每个所述继电器线圈被设置成当所述继电器线圈通电时闭合所述第一组触头或第二组触头中相应的一组触头。

9.如权利要求5所述的悠悠球，其中所述顺时针旋转检测器和逆时针旋转检测器中的每个包括一对发光二极管，其中所述顺时针旋转检测器的所述发光二极管允许所述正电压产生的电流流经所述顺时针旋转检测器并阻止所述负电压产生的电流流经所述顺时针旋转检测器，其中所述逆时针旋转检测器的所述发光二极管允许所述负电压产生的电流流经所述逆时针旋转检测器并阻止所述正电压产生的电流流经所述逆时针旋转检测器，且其中每个所述发光二极管被设置成当所述发光二极管通电时闭合所述第一组或第二组触头中的一个相应触头。

10.如权利要求9所述的悠悠球，其中所述第一组触头或第二组触头中的每个触头为金属氧化物半导体场效应晶体管。

11.如权利要求9所述的悠悠球，其中所述控制电路进一步包括速度控制器，所述速度控制器被操作性地联接在所述电源和所述驱动机构之间，其中所述速度控制器包括选择开关和降压器，其中所述选择开关能够在第一位置和第二位置之间移动，其中所述选择开关被设置成在所述第一位置使电流通过所述降压器以及在所述第二位置使电流绕过所述降压器，且其中所述降压器被设置成降低由电源提供到所述驱动机构的电压以降低由所述驱动机构产生的所述球身的旋转速度。

12.一种悠悠球，包括：

球身；

联接到所述球身的轮轴；

位于所述轮轴上的锚，所述锚适于相对于所述轮轴旋转；

联接到所述锚的栓绳，所述栓绳被设置成支撑所述球身绕旋转轴线相对于所述锚旋转；

被容纳在所述球身内的驱动机构，所述驱动机构适于使得所述球身相对于所述锚旋转；

被容纳在所述球身内的电源，所述电源操作性地联接到所述驱动机构；以及

被容纳在所述球身内的旋转控制器，所述旋转控制器操作性地联接到所述驱动机构和所述电源，

其中所述控制器被设置成基于在所述球身相对于所述锚旋转期间由所述驱动机构产生的电压的极性来感测所述球身的旋转方向，并设置成从所述电源向所述驱动机构提供具有相同极性的电压，从而所述驱动机构与所述锚接合以在旋转方向上驱动所述球身。

13.如权利要求12所述的悠悠球，其中所述锚包括凹槽和齿轮齿，所述凹槽适于接收所述栓绳，所述齿轮齿适于接合由电动马达驱动的传动齿轮。

14.如权利要求12所述的悠悠球，其中所述球身包括第一外壳和间隔开的第二外壳，且其中所述轮轴和锚的一部分位于所述第一外壳和第二外壳之间。

15.如权利要求14所述的悠悠球，其中所述第一外壳包括所述驱动机构且所述第二外壳包括所述电源。

16.一种悠悠球，包括：

具有第一外壳和第二外壳的球身；

位于所述外壳之间的锚，所述锚适于相对于所述外壳旋转；

联接到所述锚的栓绳，所述栓绳被设置成支撑所述球身绕旋转轴线相对于所述锚旋转；

位于所述第一外壳或第二外壳其中之一中的驱动机构，所述驱动机构适于使得所述球身相对于所述锚旋转；

位于所述第一外壳或第二外壳其中之一中的电源，所述电源操作性地联接到所述驱动机构；以及

位于所述第一外壳或第二外壳其中之一中的旋转控制器，所述旋转控制器操作性地联接到所述驱动机构和所述电源，

其中所述控制器被设置成基于在所述球身相对于所述锚旋转期间由所述驱动机构产生的电压的极性来感测所述球身的旋转方向，并设置成从所述电源向所述驱动机构提供具有相同极性的电压，从而所述驱动机构与所述锚接合以在旋转方向上驱动所述球身。