CN107961544A - 陀螺 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种陀螺，陀螺包括：所述陀螺包括：支撑轴；第一轴承，套在所述支撑轴上；筒体，套在所述第一轴承之外；所述第一轴承位于所述支撑轴与所述筒体之间；其特征在于，所述的陀螺还包括，检测所述筒体转速的实时速度测量装置。本发明为陀螺提供速度测量装置，为开拓陀螺速度测量及其在陀螺上的相关应用提供了关键和重要的基础。

Description

陀螺

本申请是申请号为201510033987.1、申请日为2015年1月23日、发明名称为“陀螺”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种陶比伦旋转机构(Tourbillon)，具体涉及一种陀螺，尤其是一种转速高、转动时间长的陀螺。另外，本发明的陶比伦陀螺与其它绝大多数陀螺不一样，对地面没有损害，如对公共场所、城市里的人行道等没有损害。

背景技术

陀螺是一种传统玩具，现有的陀螺在底部有一个旋转轴，该轴随陀螺筒体旋转，该轴有一个坚硬锋利的端部，以便在地面上旋转和滑动的时候与地面接触。该轴的轴端在地面上的旋转产生滑动和能量损失，所以，陀螺速度不断下降，陀螺旋转时间短。当陀螺速度很低时，陀螺会倒下，然而陀螺的高速度和长时间运转是受限制的。而且，该轴的磨损增加了陀螺整体的更换，或者当旋转轴的轴端被磨损时，它被从陀螺上取下，更换一个新的轴。

陀螺开始很难抽动，因为速度为零时，陀螺没有竖直轴，从速度为零开始抽陀螺需要特殊的技巧，通过手或鞭子手动操作陀螺的筒体，然后用鞭子准确的移动和控制，否则陀螺会倒下，这对于初学者来说是很难的。

另外，陀螺的轴在地面会滑出印记，会损坏地面，将来公共场所会有可能不再允许玩陀螺，而在室内玩陀螺也会损坏私人的场地。

现有技术不能提供陀螺的实时速度信息、最高速度和平均速度，不能根据速度时间关系推测陀螺转动的时间。不能显示陀螺的转速会使玩家没有乐趣或达不到玩家的要求。当到达临界低速后，陀螺会有倒下的危险。

一些陀螺只有一个与地面静止接触的大的球状体。这个球状体支撑陀螺的整体和重量，具有明显的摩擦力矩；单球装置摩擦力矩比深沟球轴承的摩擦力矩高出约3倍，因为它们的内部设计和密封技术不同。“旋转的单球支撑装置”减少了自由旋转的持续时间、速度性能和陀螺使用寿命，并且水和灰尘可以很容易地进入到单球装滚动轴承里。现有的陀螺具体来说有以下问题：

地面损害：

现有的陀螺会对公共场地和私人场所产生地面划痕。除了很少的具有“旋转的单球支撑装置”，而且即使当单一的大球装入“旋转的单球支撑装置”中，污染物和俯视也会减少陀螺的使用寿命，会使陀螺在地面上旋转时，如同其他在地面上旋转的地面支撑轴一样会损害地面。这些地面损害的出现是由于地面支撑轴在地面上旋转时的磨损划痕。这种情况会导致在公共场合禁止玩陀螺。

速度和自由旋转持续时间：

现有的陀螺自由旋转时间根据地面与转轴端自己的不同摩擦情况而变化。由于陀螺的筒体还在倒地的时候还在转动，很难在陀螺倒在地面之前预测地面可能的损害状况。现有的陀螺转动的实际时间和最高速度是无法知道的

使陀螺开始转动：

陀螺的停止和倒下之前的持续时间。现有的陀螺开始转动非常困难，需要耐心和仔细的用鞭子抽打陀螺筒体，首先要用手慢慢的拖动，然后逐步的采用加速的角加速度使旋转开始，然后由于回转力量稳定旋转。

由于上述问题的存在，现有的陀螺操作起来存在许多麻烦。

发明内容

本发明为陀螺提供了为陀螺提供速度测量装置，为开拓速度测量及速度测量在陀螺上的相关应用提供了关键和重要的基础。

为此目的，本发明提供一种陀螺，所述陀螺包括：支撑轴；第一轴承，套在所述支撑轴上；筒体，套在所述第一轴承之外；所述第一轴承位于所述支撑轴与所述筒体之间；其特征在于，所述的陀螺还包括，检测所述筒体转速的实时速度测量装置。

进一步，所述的实时速度测量装置由霍尔元件装置构成。

进一步，所述的霍尔元件装置由霍尔元件传感器和与其相对运动的磁铁构成。

进一步，所述的磁铁设置在与筒体上的顶盖中，所述的霍尔元件传感器固定设置在不与筒体旋转的筒体内。

进一步，所述的陀螺还包括速度显示装置，该速度显示装置与一个连接到所述筒体转速的实时速度测量装置的第一电子控制单元连接，以将所述筒体转速的实时速度测量装置测量到的速度，显示到该速度显示装置上。

进一步，所述的速度显示装置是固定不动地设置在所述筒体内的显示屏。

进一步，所述的陀螺还包括速度显示装置，所述的速度显示装置是在所述筒体之外的一种便携式显示装置，该便携式显示装置作为无线速度接收器，用于接收设置在陀螺筒体中的，用来发射所述筒体速度信号的无线发射器发来的信号，而显示所述筒体的转速，所述的无线发射器与一个连接到所述筒体转速的实时速度测量装置的第一电子控制单元连接，以对所述筒体转速的实时速度测量装置测量到的信号进行发射。

进一步，所述的陀螺还包括速度显示装置，所述的速度显示装置是设置在所述筒体内的一种全息3D投影机，所述全息3D投影机与一个连接到所述筒体转速的实时速度测量装置的第一电子控制单元连接，以将所述筒体转速的实时速度测量装置测量到的信号，投射到天空中。

本发明提供一种陀螺(或Tourbillon)，能够高速的长时间的旋转，以解决现有的陀螺在转动时，旋转轴发生磨损并可能划伤地面以及陀螺旋转时间短的问题。本发明还要解决现有的陀螺需要特殊的技巧才能启动的问题。另外，进一步地，作为本发明一种优选的方案，本发明还要解决现有陀螺无法了解其运行速度的问题。

为此，本发明通过在与地面接触的支撑轴和筒体之间安装一个轴承，以延长转动时间。为了帮助玩家估计在鞭打陀螺之前陀螺的旋转速度以及陀螺还会旋转多久，速度是可以实时的速度测量和显示的。速度显示装置可以设置在陀螺上，或者可以设置在远距离的玩家身上，就像手腕上的手表一样。

本发明提供一种陀螺，所述陀螺包括：

支撑轴；

第一轴承，套在所述支撑轴上；

筒体，套在所述第一轴承之外；

所述第一轴承位于所述支撑轴与所述筒体之间。

进一步地，所述陀螺还包括：吸盘，套在所述支撑轴的底部之外并位于所述筒体之下，所述吸盘具有包围在所述支撑轴的底部之外的吸盘空腔，所述支撑轴内部具有与所述吸盘空腔连通的气体通道。

进一步地，所述陀螺还包括：与所述气体通道连通的气泵。

进一步地，所述气泵包括：气泵阀门，设置在所述吸盘上，并与所述吸盘空腔连通。

进一步地，所述支撑轴包括：第一支撑轴与第二支撑轴，所述第一支撑轴连接在所述吸盘上，所述第二支撑轴位于所述第一支撑轴之上并与所述第一支撑轴同轴并且间隔设置，所述第一支撑轴与所述第二支撑轴之间形成间隔空间；所述陀螺还包括：设置在所述第一支撑轴与所述第二支撑轴之间的弹性装置；所述第一轴承位于所述弹性装置的上方并套在第二支撑轴上。

进一步地，所述陀螺还包括：支撑底盖，能拆卸的套接在所述第一支撑轴的底部。

进一步地，所述第一支撑轴与所述第二支撑轴分别设有凸台，所述弹性装置设置在所述第一支撑轴的凸台与所述第二支撑轴的凸台之间，所述陀螺还包括：弹性密封套，设置在所述第一支撑轴的凸台与所述第二支撑轴的凸台之间，所述第二支撑轴通过所述弹性装置支撑在所述第一支撑轴上；并且，所述弹性密封套包围和密封所述第一支撑轴与所述第二支撑轴之间的间隔空间，所述弹性装置包围在所述弹性密封套之外。

进一步地，所述弹性装置为螺旋弹簧，所述弹性密封套为橡胶套，所述气体通道包括：相连通的第一支撑轴的气体通道与第二支撑轴的气体通道，所述第一支撑轴的侧面具有与所述第一支撑轴的气体通道连通并与吸盘空腔连通的侧向开口，所述吸盘为橡胶材质，所述吸盘内具有套接在所述第一支撑轴之外的金属衬套，所述金属衬套与所述第一支撑轴螺纹连接。

进一步地，所述陀螺还包括：套在所述第二支撑轴之外并向上延伸的空心轴、支撑在所述空心轴内腔顶部的第三支撑轴，以及套在所述第三支撑轴上的第二轴承，所述第二轴承设置在所述第一轴承上方并位于所述第三支撑轴与所述筒体之间，所述第二轴承与所述第三支撑轴之间为间隙配合。

进一步地，所述陀螺还包括：设置在所述筒体内壁上的同步带，以及与所述同步带相配合的滚轮，所述滚轮连接在所述第一轴承上。

进一步地，所述陀螺还包括：测量所述筒体转速的实时速度测量系统。

进一步地，所述吸盘的底部设有空气过滤器，所述空气过滤器为碟形部件，所述吸盘空腔位于所述空气过滤器的上方。

进一步地，所述陀螺还包括：密封在所述筒体顶部的透明的顶盖，所述实时速度测量系统包括：设置在筒体中的霍尔元件和设置在所述顶盖中的第一磁铁，所述霍尔元件对所述第一磁铁的转动发生感应从而发出速度信号。

进一步地，所述陀螺还包括：固定在所述空心轴上的防水的电器盒，所述电器盒位于所述顶盖之下，所述电器盒内设有：显示所述筒体转速的速度显示装置、以及第一电子控制单元，所述速度显示装置与第一电子控制单元连接，所述第一电子控制单元连接所述霍尔元件并接受所述霍尔元件的信号，监测速度显示装置，并将实时速度转化为数字信号提供给速度显示装置。

进一步地，所述实时速度测量系统还包括：显示所述筒体转速的便携式显示装置和发射所述筒体速度信号的无线发射器，所述便携式显示装置设置在所述筒体之外，所述无线发射器设置在所述筒体中，所述便携式显示装置接受所述无线发射器发出的信号。

进一步地，所述便携式显示装置为手机。

进一步地，所述陀螺还包括：设置在所述筒体中的发电机，所述顶盖的材质为塑料。

进一步地，所述发电机包括：固定地设置在所述筒体中的线圈，以及设置在所述同步带上的第二磁铁，所述线圈对应所述第二磁铁设置。

进一步地，所述陀螺还包括：设置在所述筒体中的第一发光二极管，所述第一发光二极管与所述发电机连接，所述第一发光二极管发光强度随所述筒体速度的变化而变化。

进一步地，所述陀螺还包括：支撑轴连接螺栓，所述支撑轴连接螺栓贯穿所述第一支撑轴与第二支撑轴，所述支撑轴连接螺栓与所述第一支撑轴通过螺纹连接，第一支撑轴与第二支撑轴中设有轴向通孔，所述支撑轴连接螺栓能轴向移动的穿过所述第二支撑轴的轴向通孔，并且所述支撑轴连接螺栓的头部的外径大于所述轴向通孔的外径，所述支撑轴连接螺栓的头部位于所述空心轴的内腔中，限制所述第二支撑轴向上移出所述支撑轴连接螺栓；

第一支撑轴与第二支撑轴的轴向通孔直径大于支撑轴连接螺栓的直径：使得第一支撑轴与第二支撑轴的轴与支撑轴连接螺栓的直径差有利于支撑轴连接螺栓与第二支撑轴的相对上下运动与倾斜运动；

支撑轴连接螺栓为柔性材料，能够弯曲，使得第一支撑轴与第二支撑轴之间产生角偏转。

进一步地，所述陀螺还包括：安装在筒体底部的碗状体，所述碗状体位于所述吸盘的上方，所述碗状体为透明的，所述碗状体与筒体连接形成陀螺的外壳，所述弹性装置以及所述第一轴承均位于所述外壳中。

进一步地，所述陀螺还包括：连接所述滚轮与所述碗状体的弹性索。

进一步地，所述陀螺还包括：设置在电器盒的底端的第二发光二极管，所述第二发光二极管向下设置，所述滚轮上设有开孔，所述第二发光二极管发出的光通过所述开孔。

进一步地，所述陀螺还包括：设置在所述电器盒内的第二电子控制单元，所述第二电子控制单元连接并控制发电机，所述第一发光二极管与所述第二发光二极管与所述第二电子控制单元连接。

进一步地，所述速度显示装置是全息3D投影机，所述全息3D投影机位于电器盒内，并且与第一电子控制单元连接，全息3D投影机由所述发电机供电，全息3D投影机将陀螺旋转的速度值，以全息光束的形式，通过电器盒的透明盖与透明顶盖发出。

进一步地，所述陀螺还包括：安装在筒体底部的碗状体，所述碗状体位于所述吸盘的上方，所述碗状体为不透明的，所述碗状体与筒体连接形成陀螺的外壳，所述弹性装置以及所述第一轴承伸出所述外壳。

进一步地，全息3D投影机将陀螺旋转的速度值，以全息光束的形式，转化为数字或图案，通过电器盒的透明盖与透明顶盖发出。

本发明通过支撑轴固定支撑在地面或工作面上，通过套在所述支撑轴上的第一轴承使得筒体相对支撑轴转动，使得筒体的转动由支撑轴与第一轴承之间的转动来实现，而不是由筒体与地面或支撑轴与地面之间的转动来实现，支撑轴相对地面固定不动，支撑轴与地面之间没有转动和摩擦，不会损伤支撑轴，不会发生支撑轴的轴端磨损的问题，也不会损伤地面，无论是对公共场所还是私人的室内地面都不会有损害。由于采用了第一轴承完成了筒体的转动，这种转动比现有陀螺的旋转轴在地面上的旋转产生的滑动摩擦和能量损失要小得多，所以延长了筒体旋转的时间。地面不会损坏，因为吸盘和第一支撑轴是比地面柔软的材料。

通过轴承引导旋转相对于“旋转的单球支撑装置”节省了能量，所以能够产生更高速度和更长的自由旋转时间。在本发明中，设计了支撑轴和筒体连接，直接安装螺旋弹簧悬挂系统(与可选择的气泵相结合)。轴承选自汽车和自行车行业中的最好方案，具有低摩擦接触的腈化橡胶密封盖，不锈钢环，合适的润滑油和滚珠轴承分离环。这会提供长使用寿命，很好的防灰尘和水。作为较佳选择，第二个轴承位于陀螺中能够提供另外的导向，仅仅在需要的时候(当用鞭子用力抽打时)会在旋转中节省更多的能量，(当用鞭子用力抽打时，第二深沟球轴承内圈内径登陆到第三支撑轴外径)。

进而，本发明通过吸盘增加支撑轴的稳定性，吸盘用来贴附在地面而不会有任何损坏，保证初始速度为零时的竖直方向的稳定。即使启动时用鞭子抽打陀螺，支撑轴也不会轻易倒下，从而使得陀螺的启动更容易，便于陀螺操作的入门。本发明能够将空气系统和将陀螺粘在地面上结合起来，并且能够轻松的接触贴合通过手动的简单的阀门。粘在地面上转动会很容易的在开始启动时，从零速度的静止具有稳定的竖直位置，允许速度为零时，陀螺也不会倒下。这种稳定的支撑系统还能够很快速的从支撑轴上移动，当支撑底盖117盖上而吸盘111移走时，在鞭子的抽打下，陀螺可以移动和跳动。进而，由于采用吸盘，本发明有现有陀螺不能达到的效果：a、陀螺在转动时可以进行平移，而不影响陀螺的转动b、陀螺可以在斜面上转动；c、陀螺可以在墙上或与地面垂直的平面上转动；d、陀螺可以倒立着转动；这样，增加了陀螺适用的场合，增加了新的玩法。

进而，本发明设置了速度显示装置，显示陀螺的转速，能够了解陀螺的实时速度信息，可以推测陀螺转动的时间，可以进行陀螺之间的速度比较。本发明会提供对于玩家“有操纵兴趣”的信息，使玩家友好的比较速度。本发明能够提供在安全的距离通过顶盖就能直观的读出的速度信息，或者通过远距离的像屏幕一样的手表，或者通过具有专门应用的智能手机。

附图说明

图1为根据本发明第一实施例的陀螺的剖视结构示意图；

图2为根据本发明第二实施例的陀螺的剖视结构示意图；

图3为根据本发明第三实施例的陀螺的剖视结构示意图；

图4为根据本发明第四实施例的陀螺的剖视结构示意图；

图5为根据本发明第五实施例的陀螺的剖视结构示意图；

图6为根据本发明第六实施例的陀螺的剖视结构示意图。

附图标号说明：

1、第一支撑轴； 2、筒体； 3、第二支撑轴； 5、第三支撑轴(Landing shaft)； 6、顶盖； 7、空心轴； 8、第一电子控制单元(ECU-d)； 9、第二电子控制单元(ECU-g)；10、气体通道； 11、弹性密封套； 12、弹性装置； 20、碗状体； 21、同步带；22、滚轮； 23、第一轴承的轴承座； 30、密封圈(密封第二支撑轴和空心轴)； 31、第二支撑轴的凸台； 32、气体通道；51、衬套或第二轴承的轴套； 56、第二轴承；60、第二轴承与轴套的间隙或空气缝隙； 61、第一磁铁； 71、电器盒； 74、防水盘； 81、无线发射器； 82、速度显示屏； 86、霍尔元件； 90、第二磁铁；91、线圈； 100、横向的气体通道； 110、吸盘空腔； 111、吸盘； 112、金属衬套或插口； 113、气泵的吸气腔； 114、空气过滤器； 115、密封环； 117、支撑底盖； 119、气泵阀门； 130、支撑轴连接螺栓； 132、连接螺纹； 200筒体上的窗口； 210、弹性索； 230、第一轴承的排水孔； 328、第一轴承； 333、垫片； 552、密封圈； 561、第二轴承座； 562、轴承盖；620、密封圈； 710、竖直的排水孔； 711、螺钉； 712、电器盒的透明盖； 829、便携式显示装置； 830、全息3D投影机； 901、磁铁固定螺纹； 910、密封圈； 918、第二发光二极管； 919、第一发光二极管

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，根据本发明实施例的陀螺，包括：筒体2，所述陀螺还包括：

支撑轴(例如包括第一支撑轴1与第二支撑轴3这样的分体结构，或者也可以为一整体结构的轴)，设置在所述筒体2中，例如位于筒体2的轴线上；

第一轴承328，套在所述支撑轴上并位于所述支撑轴与所述筒体2之间，筒体2例如通过同步带21与第一轴承328连接(陀螺筒体通过同步带21、滚轮22、第一轴承的轴承座23与第一滚珠轴承连接)。

支撑轴固定支撑在地面或工作面上，支撑筒体2转动，通过套在所述支撑轴上的第一轴承328使得筒体2相对支撑轴转动，使得筒体的转动由支撑轴与第一轴承328之间的转动来实现，而不是通过筒体2与地面或支撑轴与地面之间的转动来实现，支撑轴相对地面固定不动，支撑轴与地面之间没有转动和摩擦(因为吸盘111和支撑底盖117的材料是柔性的)，不会发生支撑轴的轴端磨损的问题，不会损伤支撑轴，延长了陀螺的使用寿命，也不会损伤地面，无论是对公共场所还是私人的室内地面都不会有损害。由于采用了第一轴承328完成了筒体的转动，这种转动比现有陀螺的旋转轴在地面上的直接旋转产生的滑动摩擦和能量损失要小得多，所以延长了筒体旋转的时间。

筒体2可以为柱形的筒体或鼓形的筒体，材质可以为金属、木头、混凝土等，例如为铝、不锈钢、轴承的外环、竹子、混凝土管、高强度玻璃或透明的树脂。筒体2上可以开设窗口，以便在旋转时提供悦耳的声音。

进一步地，图1和图2示出了本发明的具有吸盘的陀螺。图3至图6示出了不具有吸盘的陀螺。

如图1和图2，所述陀螺还包括：吸盘111，套在所述支撑轴的底部之外并位于所述筒体2之下，所述吸盘111具有包围在所述支撑轴的底部之外的吸盘空腔110，所述支撑轴内部具有与所述吸盘空腔110连通的气体通道。如图1，吸盘111，例如为比筒体2的直径小，比支撑轴大的直径大的圆盘，所述吸盘为柔性的弹性材料，例如为橡胶材质，所述吸盘内具有套接在所述第一支撑轴1之外的金属衬套或插口112，所述金属衬套或插口112可以具有内螺纹，与所述第一支撑轴1通过螺纹连接，承担第一支撑轴1的负载，将第一支撑轴1的负载分散到吸盘的底部的支撑面上，合理的分担了陀螺的重力。如果操作者或玩家希望增加玩陀螺的难度，可以通过拆卸，去掉吸盘，然后可以在第一支撑轴1的末端，代之旋上柔性的弹性材料，例如为橡胶材质的支撑底盖117(具有螺纹)，包围住第一支撑轴1的末端，去掉吸盘后，支撑底盖117则承担第一支撑轴1或者陀螺的全部重力，可以在没有吸盘的时候保护地面。

本发明通过吸盘增加陀螺的稳定性，通过吸盘空腔的抽气，可以使吸盘稳固的将陀螺固定在地面上，提供了与地面稳定的静止不动的接触，即使启动时用鞭子抽打陀螺，支撑轴或陀螺也不会轻易倒下，从而使得陀螺的启动更容易，即使是初学者，也可轻易操作。与现有的单一的大球围绕着许多小球形成的平面单元的方式相比，陀螺可以有更长的旋转时间和更高的旋转速度。当玩陀螺的人抽陀螺希望它移动时，他可以把吸盘旋开拿走，然后在第一支撑轴的末端，代之旋上橡胶的支撑底盖117。这个弹性的橡胶支撑底盖117，是一个与支撑轴可拆卸连接的附件,它的作用是防止水和灰尘进入到侧向开口，并保护地面不受损坏。当吸盘连接在陀螺筒体上时，同样可以把弹性的橡胶支撑底盖117旋上并覆盖侧向开口，这样，在运输及储存时，起到保护水和灰尘的作用。建议，在玩陀螺时，不要同时使用吸盘与支撑底盖117。

进一步地，图1和图2示出了本发明的具有气泵的陀螺。图3至图6示出了不具有气泵的陀螺。如图1和图2，所述陀螺还包括：与所述气体通道连通的气泵。通过气泵可以对吸盘抽气，将吸盘空腔110的气体抽出，气泵的设置方式可以有各种形式。

如图1，本发明实施例采用的气泵包括：气泵阀门119，设置在所述吸盘111上，并与所述吸盘空腔110连通。通过气泵阀门119，形成吸气和排气的转换。气泵阀门119设置在所述吸盘111上，便于吸气和排气时，不影响陀螺筒体的转动，便于移动陀螺筒体。

进一步地，所述支撑轴包括：第一支撑轴1与第二支撑轴3，所述第一支撑轴1通过螺纹连接在所述吸盘111上，第一支撑轴1不旋转，承担轴向负载。所述第二支撑轴3位于所述第一支撑轴1之上并与所述第一支撑轴同轴并且间隔设置，所述第一支撑轴与所述第二支撑轴之间形成间隔空间，该间隔空间为气泵的吸气腔113，以配合吸盘吸气或排气时气体体积的变化，提高吸气或排气效率。气泵的吸气腔113与吸盘空腔同步吸气或排气，通过气泵阀门119完成陀螺内部与外部的气体交换，形成吸盘吸附或脱离工作面的动作。气泵的吸气腔113的容积可以随着第一支撑轴1与第二支撑轴3的轴向相对位置的变化而变化，从而充分利用了陀螺或支撑轴的轴向空间。

进一步地，所述吸盘111的底部设有空气过滤器114，所述空气过滤器114例如为碟形部件，空气过滤器114的中央具有突出的连接螺纹132或外螺纹，由于连接到第一支撑轴1底部的内腔中。所述吸盘空腔110位于所述空气过滤器114的上方。空气过滤器114，位于吸盘的内部最大的一个安装槽上，靠近地面设置。

在第一支撑轴1与第二支撑轴3的中间都开设有一个竖直的洞或内腔，这个竖直的洞是密闭的，与空气过滤器114螺纹连接，将空气过滤器固定和密封在第一支撑轴1的底部。水平的横向的气体通道100贯穿第一支撑轴的横向截面，并与吸盘空腔110连通，用于使空气进入到吸盘空腔110中从而使吸盘吸附在地面或工作面上。空气过滤器114中央具有不锈钢螺纹，以拧入到第一支撑轴1的竖直内腔中(内腔中设有螺纹孔)，形成可拆卸连接，以将空气过滤器固定和锁紧到陀螺筒体上。

可拆卸的空气过滤器防止气泵受到污染。可拆卸的空气过滤器是一个合成的碟形部件，具有细的丝网阻挡灰尘。空气过滤器由聚合体或橡胶类物质制成，是可移动的，以便作为一个耐用件清洗和更换。当空气过滤器拧紧到第一支撑轴的螺纹孔中时，空气过滤器与第一支撑轴的接触面被一个扁平的弹性密封环115或密封垫密封。

如图1至图6，所述陀螺还包括：设置在所述第一支撑轴与所述第二支撑轴之间的弹性装置12，以缓冲陀螺的振动或陀螺筒体所受的冲击；所述第一轴承328位于所述弹性装置的上方，使得陀螺的工作更加稳定。当抽打陀螺时，弹性装置12保护第一轴承328。

进一步地，所述第一支撑轴与所述第二支撑轴分别设有凸台或肩部支撑台，所述弹性装置12设置在所述第一支撑轴的凸台与所述第二支撑轴的凸台之间，所述陀螺还包括：弹性密封套11，设置在所述第一支撑轴的凸台与所述第二支撑轴的凸台31之间，所述第二支撑轴3通过所述弹性装置12支撑在所述第一支撑轴1上；并且，所述弹性密封套11包围和密封所述第一支撑轴与所述第二支撑轴之间的间隔空间，即弹性密封套11对气泵的吸气腔113形成密封。

所述弹性装置12包围在所述弹性密封套11之外。弹性密封套11保证吸盘吸气过程的密封以及适应支撑轴轴向空间的变化。所述弹性装置12包围在所述弹性密封套11之外，对弹性密封套11有径向的限定作用。第一支撑轴的凸台与所述第二支撑轴的凸台为弹性装置12的设置提供了支撑，第二支撑轴的凸台上设有间隔环或垫片333，以支撑第一轴承328，间隔环或垫片333承担轴向载荷而且不影响第一轴承328的密封。

进一步地，所述弹性装置12为悬挂弹簧或螺旋弹簧，适合缓冲轴向冲击，螺旋弹簧支撑轴向负载，还能缓冲玩家对筒体施加的横向冲击。螺旋弹簧在鞭打和其他冲击下允许具有倾角。螺旋弹簧能够在转动中过滤掉振动和不必要的噪音，有助于从陀螺筒体的窗口200中发出更为纯净的空气的声音。螺旋弹簧能够使内部的吸气腔113重复压缩，这些动作使得吸盘通过空气压缩吸附在地面上，形成吸气空间。当陀螺放在地面上时，通过压下陀螺的筒体可以压紧螺旋弹簧从而方便的产生向下吸气。由于底端吸盘111的气泵阀门119，当玩陀螺的人拉气泵阀门119的旋钮时，外部空气进入到吸盘111里,取消了陀螺对地面的吸附力，陀螺可以立刻从地面拿起和再放在地面上。

弹性装置12靠近地面不转动，缓冲了鞭子抽打筒体2时，支撑轴对地面的冲击，更好的保护了地面，允许支撑轴相对地面有角位移使陀螺能够正常旋转，而现有技术用鞭子抽打陀螺时则会使旋转轴倾斜容易导致陀螺倒下。

所述弹性密封套11为橡胶套，其厚度根据试验来定，以适应密封和弹性变形，围绕弹簧设置的胶套保证内部吸气腔113在压缩和扩张运动中的动态的空气密封。这种动态密封增强吸盘的吸附力，保持在陀螺旋转期间，螺旋弹簧轴向微小压缩出现时，吸盘能够吸附在地面上。螺旋弹簧使得径向的同心压缩转移到橡胶套的端部，橡胶套的端部压在肩部或凸台上，一端压在第一支撑轴(的肩部)上，一端压在第二支撑轴(的肩部)上，受第一支撑轴和第二支撑轴的肩部限位。

所述气体通道包括：相连通的第一支撑轴的气体通道(例如包括：竖直的气体通道10与横向的气体通道100)与第二支撑轴的气体通道32，所述第一支撑轴的侧面具有与所述第一支撑轴的气体通道连通并与吸盘空腔110连通的侧向开口，以便从侧向吸气和排气，保证吸附和解除吸附的性能。所述吸盘为柔性的弹性材料，例如为橡胶材质，所述吸盘内具有套接在所述第一支撑轴之外的金属衬套，所述金属衬套与所述第一支撑轴螺纹连接，所述第一轴承328为深槽滚珠轴承，套在第二支撑轴上。

通过手的竖直运动对陀螺的驱动，压缩弹性装置12(弹簧)和气泵的吸气腔113。气泵阀门119位于吸盘内，通过金属部件插入到吸盘的柔性的弹性材料，例如为橡胶材质层中。当气泵的吸气腔113通过弹簧压下时，气泵阀门119打开，从吸气腔113排气。当操作者松手，弹簧回复时，气泵阀门119关闭。这种状态下，吸气腔113中形成低压，吸盘空腔110也形成相同的低压。气泵阀门119可以采用汽车轮胎上的气体阀门的结构，气泵阀门119包括：设置在筒形内腔中的尾部为锥形的不锈钢活塞，和与不锈钢活塞轴向连接的小型的螺旋弹簧。在玩家拉开拧紧在活塞端部的活塞开关或按钮后，气泵阀门119打开。气泵阀门119打开动作缓和了吸盘的吸气室内的低压，使得陀螺得以从地面移动。

第一轴承328例如型号为ISO 6000型，尺寸较小，摩擦小，寿命长，适合陀螺使用。其中的滚珠可以采用飞机发动机的滚珠轴承中的陶瓷滚珠，以进一步减小摩擦增加筒体旋转时间。深槽滚珠轴承与第二支撑轴间的公差例如可以为10g6或10js6。

进一步地，所述陀螺还包括：套在所述第二支撑轴之外并向上延伸的空心轴7、支撑在所述空心轴7内腔顶部的第三支撑轴5，以及套在所述第三支撑轴上的第二轴承56，所述第二轴承56设置在所述第一轴承328上方并位于所述第三支撑轴5与所述筒体2之间，并设置在第二轴承座561中，所述第二轴承56与所述第三支撑轴5之间为间隙配合。密封圈30密封第二支撑轴和空心轴，第三支撑轴5压入到空心轴7中。当玩家的手向上松开陀螺筒体时，弹簧将陀螺从地面举起几毫米，地面支撑轴和主轴之间的体积增加了。气泵腔体内的体积扩展产生吸盘的低气压。低压空气还被传送到空心轴内，空心轴作为储存低压空气的另一个大的空间。

第二轴承56与所述第三支撑轴5之间具有一定的间隙或空气缝隙60，当空气缝隙60被消耗掉后，第二轴承56的内环开始接触衬套51的外径，衬套51包围在第三支撑轴5的顶部。随着鞭打陀螺力量的大小不同，在多次较短时间里，第二轴承56的内环的轴承内圈内径软着陆在衬套51的外径尺寸上。在更长的陀螺自由旋转的时间内，第二轴承56不消耗任何运动学能量：因为第二轴承56的内环和外环相对地面旋转，但在内环与外环之间却没有任何相对运动。滚珠和轴承隔离圈，尤其在这种情况下，在第二轴承56的轨道内根本不会转动，因而，第二轴承56中不产生任何摩擦扭矩。这种径向的小的空气间隙60和衬套51结构在受到不同的鞭打的人力时，提供了更长时间的陀螺的自由旋转，同时能够获得原有的方向并且保护第一轴承328过载，防止内环和外环的错位。

第二轴承56(深槽滚珠轴承)一般情况下不会产生摩擦，(原因在于深槽滚珠轴承的内径与套筒的外径不会永久接触。)它是用来承担鞭子抽打陀螺时的径向和旋转负载。在高速的鞭打的抽击下，被压缩的橡胶制成的同步带21具有轻微的径向变形和径向的移动：这种微小的移动迫使陀螺筒体上的第二轴承56的内环沿着位于内环与轴套之间的空气缝隙60移动，从而将冲击力化解。

第二轴承例如型号为ISO 61901型，能够分担鞭子猛烈抽击筒体时产生的巨大负载，增强对筒体的侧向导向，尤其适用于那些抽击力量很大的操作者。允许在鞭打陀螺时筒体2与滚轮22之间的错位，在筒体2与滚轮22之间的角偏移是由于同步带21的变形而产生的；这个同步带21的角偏移是在玩陀螺的人用力抽打的情况下发生的；同步带21被筒体2与滚轮22之间径向压缩；同步带21由具有高摩擦性能的弹性材料制成。通过额外的顶部的深槽滚珠轴承增加了陀螺的使用寿命和活力。

在第二轴承56上设置一个另外的盖子作为轴承盖562，摩擦小，密封好，防腐蚀，第二轴承56会支持侧向的鞭打时的高速转动。由于第二支撑轴3上配置的轴承的摩擦小，密封好，防腐蚀，减震，本发明的陀螺具有良好的转动性能(涉及速度，持续时间，振动状况)。

进一步地，所述陀螺还包括：支撑轴连接螺栓130(固定螺栓与第一支撑轴下端的螺母螺纹连接固定)，所述支撑轴连接螺栓130沿轴向贯穿所述第一支撑轴1与第二支撑轴3，第一支撑轴1具有螺纹孔，所述支撑轴连接螺栓130与所述第一支撑轴1通过螺纹连接，所述第二支撑轴3中设有轴向通孔，所述支撑轴连接螺栓130能轴向移动的穿过所述第二支撑轴的轴向通孔，并且所述支撑轴连接螺栓130的头部的外径大于所述轴向通孔的外径，所述支撑轴连接螺栓的头部位于所述空心轴7的内腔中，限制所述第二支撑轴3向上移出所述支撑轴连接螺栓130，以避免当用手拉起陀螺时，第二支撑轴3脱离第一支撑轴1。

第一支撑轴与第二支撑轴的轴向通孔直径大于支撑轴连接螺栓130的直径：使得第一支撑轴与第二支撑轴的轴与支撑轴连接螺栓130的直径差有利于支撑轴连接螺栓130与第二支撑轴的相对上下运动与倾斜运动。

支撑轴连接螺栓130控制悬挂运动和气泵运动，支撑轴连接螺栓130是弹性柔性材料的，就是可以弯曲的，也就是说，这个具有弹性并且柔性的支撑轴连接螺栓130能够使得第一支撑轴与第二支撑轴之间产生角偏转。

空心轴7与第二支撑轴形成过盈配合，使得空心轴7与第二支撑轴3能够结合得很牢固。在每次气泵压缩的过程中，支撑轴连接螺栓130允许第二支撑轴3相对第一支撑轴1向下移动。支撑轴连接螺栓130与第一支撑轴1的径向间隙，形成竖直的第一支撑轴的气体通道10，支撑轴连接螺栓130与第二支撑轴3之间的径向间隙，形成竖直的第二支撑轴的气体通道32，气体通道10和气体通道32沿轴向分别与气泵的吸气腔113连通，形成轴向的气体通道，并且，竖直的气体通道10与第一支撑轴中的横向的气体通道100连通，形成第一支撑轴的气体通道，并使得轴向的气体通道与第一支撑轴中的横向的气体通道100连通，形成与所述吸盘空腔110连通的气体通道。

进一步地，所述陀螺还包括：设置在所述筒体内壁上的同步带21，以及与所述同步带相配合的滚轮22，所述滚轮22连接在所述第一轴承的轴承座23上，随第一轴承328转动。第一轴承的轴承座23设有第一轴承的排水孔230，以排水。第一轴承的轴承座23的顶部设有防水盘74，防止进水。同步带21固定安装在筒体2上，滚轮22通过压下配合或压合安装在第一轴承的轴承座23的外环上，滚轮22可以具有咬合外齿，以与具有咬合内齿的同步带21咬合，从而使筒体的转动，通过同步带21和滚轮传动到第一轴承328上，使得第一轴承328转动。滚轮22可以利用汽车发电机上用过的凸轮轴滑轮(camshaft pully)。除此之外，筒体2与第一轴承328之间还可以采用现有的其他的机械连接方式实现连接。

进一步地，所述陀螺还包括：安装在筒体底部的碗状体20，所述碗状体位于所述吸盘的111上方，所述碗状体20与筒体2连接形成陀螺的外壳，所述弹性装置12以及所述第一轴承328均位于所述外壳中。半球形碗状体被按压在同步带的滚轮22上以形成陀螺外部柱状筒体的连续的无缝的外壳，以免鞭子陷入或被位于接近地面的陀螺承重机构挡住。碗状体可以被设计成为具有美感的设计，具有曲率和外部形状。

进一步地，所述陀螺还包括：连接所述同步带与所述碗状体20的弹性索210，以便在碗状体20损坏时可以方便的拆卸和维修。弹性索210具有伸入到同步带的滚轮22上的两个钩子。

进一步地，所述陀螺还包括：测量所述筒体转速的实时速度测量系统，以显示陀螺的实时速度信息，可以推测陀螺转动的时间，可以进行陀螺之间的速度比较。实时速度测量系统可以使用各种相关技术，尤其是霍尔元件与磁铁技术的测量系统，这样，体积较小，测速准确。

进一步地，所述陀螺还包括：密封在所述筒体2顶部的透明的顶盖6，顶盖6可以通过密封圈620密封在筒体2的顶部，防灰防水，保证筒体2内部的清洁。顶盖6的材质可以采用如同汽车车灯一样的材质，例如为聚碳酸脂(polycarbonate)，以在破碎时不会产生伤人的碎片。

如图1至图4所示，所述实时速度测量系统包括：霍尔元件86和设置在所述顶盖6中的第一磁铁61，所述霍尔元件86设置在筒体内，对所述第一磁铁61的转动发生感应从而发出速度信号。顶盖6随筒体2一同转动，霍尔元件86固定在电器盒71中，相对筒体2固定不动，第一磁铁61设置在顶盖6中，第一磁铁61随筒体2一同转动，因而，霍尔元件86与第一磁铁61之间有相对运动，从而霍尔元件86能够对所述第一磁铁61的转动发生感应从而发出速度信号。

霍尔元件，提供速度测量，霍尔元件被专门的旋转的磁铁激发，该磁铁扫过霍尔元件传感器和霍尔元件传感器与磁铁之间的空隙。这种速度测量技术在许多领域中应用，例如，自行车轮的速度测量，电机转子转速的测量。霍尔元件传感器的校准和调整可以完全结合在第一电子控制单元(ECU-d)8。

进一步地，所述陀螺还包括：固定在所述空心轴上的防水的电器盒71，所述电器盒71位于所述顶盖6之下，通过位于电器盒与第三支撑轴5之间的密封圈552固定在空心轴上。电器盒71例如为盘状，具有内腔和盖在内腔上的透明盖712，以及竖直的排水孔710，透明盖712通过螺钉711固定在电器盒上，并通过密封圈910密封电器盒。所述电器盒71内腔设有：显示所述筒体转速的速度显示装置(例如为速度显示屏82)、以及第一电子控制单元8(ECU-d)，所述速度显示装置与第一电子控制单元8连接，所述第一电子控制单元8连接所述霍尔元件86并接受所述霍尔元件的信号，监测速度显示装置(例如为速度显示屏82)，并将实时速度转化为数字信号提供给速度显示装置。透过透明的顶盖6可以清楚的看到速度显示装置显示的速度，可以在不接触陀螺时就能读到数值，例如，大约在距离陀螺两米而没有与陀螺接触的危险的情况下读到数值，这样尤其对儿童安全，而且不会破坏陀螺的运转。

速度显示装置(例如为速度显示屏82)可以采用在自行车等运动领域中使用的速度显示装置，自行车等运动领域中使用的速度显示装置可以显示实际时间、心率(heartrate)、自行车速度、踏板节奏(petal cadence)等参数(and other parameters)。

进一步地，如图1、图2和图3所示，所述实时速度测量系统还包括：显示所述筒体转速的便携式显示装置829(例如为便携式无线速度接收器)和发射所述筒体速度信号的无线发射器81，所述便携式显示装置设置在所述筒体2之外，所述无线发射器81设置在所述电器盒71中，所述便携式显示装置接受所述无线发射器81发出的信号，所述无线发射器81与所述第一电子控制单元8(ECU-d)连接，在第一电子控制单元8(ECU-d)的控制下，向外发出速度信号。这样，可以远距离的了解陀螺的速度和允许情况，更容易读取速度数值，可以和其他玩家比赛，或官方表演。无线信号对包括手机的附近领域的其他电子设备是没有损害的，通过防电磁和无线干扰(EMI),进行无线传送。

进一步地，所述便携式显示装置为手机，以能够充分利用现有手机的功能。

进一步地，所述发电机包括：固定地设置在所述筒体中的线圈91，以及通过磁铁固定螺纹901设置在所述同步带上的第二磁铁90，所述线圈91对应所述第二磁铁90设置。旋转时，第二磁铁90将诱发产生电流导入到线圈中。电器盒71中还安装有第二电子控制单元9(ECU-g)，以监视发电机和LED灯。第二磁铁90包括三组固定的磁铁，通过螺栓连接在滚轮的底面上，随陀螺筒体一同运转。线圈91，预定为3组，作为定子安装在电器盒的底面上，相对筒体2固定，并受安装在滚轮上的第二磁铁90激发产生电流，这些部件都被包含在柱形的陀螺筒体的内部空间内。

进一步地，所述陀螺还包括：设置在电器盒透明盖712下面的第一发光二极管919(第一LED灯)，第一发光二极管919向上设置，发出的光射向天空。所述第一发光二极管919与第二电子控制单元(9)连接，所述第一发光二极管919发光强度随所述筒体速度的变化而变化。通过陀螺发光的强弱就可以连接陀螺转速，还使得陀螺转动起来更加有趣和吸引人，也可以使操作者或玩家在夜晚玩陀螺。

进一步地，所述碗状体20为透明的，碗状体由质量好的透明的厚的透明及不易碎的材料，例如由合成树脂制成，以允许向下设置的第二发光二极管918能够照亮地面。所述陀螺还包括：设置在电器盒的底端的第二发光二极管918，所述第二发光二极管918向下设置，发出的光射向地面，所述滚轮上设有开孔，所述第二发光二极管发出的光通过所述开孔并穿出所述碗状体20。第二发光二极管发出的光束在滚轮窗口的边缘旋转期间被挡住，在地面上产生了闪烁。通过发射到地面上的光，也可以连接陀螺的转动情况，也可以照亮地面。

进一步地，所述陀螺还包括：设置在所述电器盒内的第二电子控制单元9(ECU-g)，所述第二电子控制单元连接并控制单元控制发电机，所述第二发光二极管918(第二LED灯)与第二电子控制单元9连接，这样，无需外部供电，即可实现陀螺的发光。

如图1所示，速度显示装置是小的全息3D投影机830，所述全息3D投影机830位于电器盒71内，并且与第一电子控制单元8连接，全息3D投影机830由所述发电机供电，全息3D投影机830将陀螺旋转的速度值，以全息光束的形式，通过电器盒的透明盖712与透明顶盖6发出，这样便于读取数值和好看。速度旋转的数值，如“8888rpm”或用字母的“rpm”，这些数值抛出来或发射出来，透射到空气中，就像放电影的效果。数值抛到空气中，由设置在陀螺里的全息3D投影机830发射出来，能够达到美的效果。另外在晚上，在公园玩陀螺，灯光较暗，有了全息3D投影机830，可以在比较远的地方读取到旋转数值，此外，如果几个玩陀螺的人在一起，他们之间可以相互比较陀螺的转速。

进而，本发明的全息3D投影机830发射出来的可以是速度值，也可以是图案，例如为十二生肖的图案，分别代表不同级别的速度，形成图案在空气中移动，就好像放电影或动画一样，使玩家或观赏者更具有趣味。

本发明的陀螺具有不同的可以选择的配置，就像汽车和电脑一样，顾客可以根据他们的配置要求来选择陀螺。

为了更明确的说明各实施例的特点，下面根据附图再详细介绍一下本发明涉及的实施例：

实施例一：

该实施例中，如图1，陀螺包括：设置在所述筒体2中的第一支撑轴1与第二支撑轴3、第一轴承328、吸盘、气泵、弹簧、同步带、显示所述筒体转速的速度显示装置(包括霍尔元件)、显示所述筒体转速的便携式显示装置829、第一电子控制单元8、无线发射器81、线圈91、第一发光二极管919、第二发光二极管918、和全息3D投影机830。该实施例配置全面，不损伤地面，能够实时显示速度，传递速度信号，远距离接受信号，能够像欣赏电影一样观赏全息3D投影机发出的数值信号和图案。

实施例二：如图2，该实施例与第一实施例的主要区别在于：取消了全息3D投影机830，其余结构和功能与第一实施例相同。这样，节省成本。

实施例三：如图3，该实施例与第二实施例的主要区别在于：取消了吸盘和气泵，这样的设置是提供给喜欢难度的玩家的。

实施例四：如图4，该实施例与第三实施例的主要区别在于：取消了无线发射器81和便携式显示装置829，也节省了成本。同时，陀螺的速度仍然可以通过霍尔元件86、速度显示屏82等的作用显示出来。

实施例五：如图5，该实施例与第四实施例的主要区别在于：取消了在线速度显示装置或功能，例如，取消了霍尔元件86、速度显示屏82，陀螺不再显示速度，以降低成本。

实施例六：如图6，该实施例与第五实施例的主要区别在于：取消了线圈91、激发线圈91的第二磁铁90、第一发光二极管919、第二发光二极管918，陀螺不再通过第一发光二极管919、第二发光二极管918发亮或发出图案。

根据上述实施例，本发明至少有6种不同功能的陀螺，就像汽车和计算机一样，有6种配置，将来的购买者可以根据他们的要求订购哪一种。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种陀螺，所述陀螺包括：

支撑轴；

第一轴承，套在所述支撑轴上；

筒体，套在所述第一轴承之外；

所述第一轴承位于所述支撑轴与所述筒体之间；

其特征在于，所述的陀螺还包括，检测所述筒体转速的实时速度测量装置。

2.一种如权利要求1所述的陀螺，其特征在于，所述的实时速度测量装置由霍尔元件装置构成。

3.一种如权利要求2所述的陀螺，其特征在于，所述的霍尔元件装置由霍尔元件传感器和与其相对运动的磁铁构成。

4.一种如权利要求3所述的陀螺，其特征在于，所述的磁铁设置在与筒体上的顶盖中，所述的霍尔元件传感器固定设置在不与筒体旋转的筒体内。

5.一种如权利要求1所述的陀螺，其特征在于，所述的陀螺还包括速度显示装置，该速度显示装置与一个连接到所述筒体转速的实时速度测量装置的第一电子控制单元连接，以将所述筒体转速的实时速度测量装置测量到的速度，显示到该速度显示装置上。

6.一种如权利要求5所述的陀螺，其特征在于，所述的速度显示装置是固定不动地设置在所述筒体内的显示屏。

7.一种如权利要求1所述的陀螺，其特征在于，所述的陀螺还包括速度显示装置，所述的速度显示装置是在所述筒体之外的一种便携式显示装置，该便携式显示装置作为无线速度接收器，用于接收设置在陀螺筒体中的，用来发射所述筒体速度信号的无线发射器发来的信号，而显示所述筒体的转速，所述的无线发射器与一个连接到所述筒体转速的实时速度测量装置的第一电子控制单元连接，以对所述筒体转速的实时速度测量装置测量到的信号进行发射。

8.一种如权利要求1所述的陀螺，其特征在于，所述的陀螺还包括速度显示装置，所述的速度显示装置是设置在所述筒体内的一种全息3D投影机，所述全息3D投影机与一个连接到所述筒体转速的实时速度测量装置的第一电子控制单元连接，以将所述筒体转速的实时速度测量装置测量到的信号，投射到天空中。