CN2092456U

CN2092456U - 抗倾倒平衡装置

Info

Publication number: CN2092456U
Application number: CN 91202486
Authority: CN
Inventors: 蔡德和; 李娜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1991-02-20
Publication date: 1992-01-08

Abstract

本实用新型是一种防止重心不稳定物体倾倒的自动平衡装置，具有动力驱动的陀螺和陀螺架，陀螺架通过活动绞结与被平衡物体联系，活动绞结的轴与陀螺轴互成交角，由装在被平衡物体上的进动加速器，对陀螺的进动加速，而产生抗倾倒力。该装置可用在车辆特别是两轮车辆、船只特别是轻型船只、飞行器、机器人、工程机械、玩具及游艺器械上。其中一种简易结构特别适宜制成各种新型表演杂技的玩具，产生一种特殊的平衡现象。

Description

本实用新型涉及一种使重心不稳定的物体一直保持平衡的装置，具体来说，这种装置是由电动机或发动机驱动的陀螺、陀螺架及进动加速构成，利用加速陀螺的进动，而产生与倾倒方向相反的运动。

在重心不稳定的物体上安装一般的有动力的陀螺装置，在倾倒力的作用下，会暂时维持摆动不倾倒，但在外界摩擦力的作用下，摆动会越来越大，直到倾倒。该实用新型首次采用了进动加速器，在有倾倒力的作用时，因为加速了陀螺的进动，产生与倾倒力相反的力，纠正倾倒从而装有该装置的物体自动恢复到平衡位置，并一直保持平衡。

本实用新型的目的是，使装上这种平衡装置的重心不稳定的物体稳定。即使两个活动支撑点的，总重心在两支点之上的（包括平衡装置的重量）物体也能保持平衡，并抵抗一定的倾倒干扰力。这种现象只有在杂技表演中的走钢丝和高台定车的节目中可以看到。这种装置可用在车辆、特别是两轮车辆、船只特别是快速轻型船只、飞行器、机器人、工程机械、以及玩具游艺器械上，使之保持平衡不倾倒。

现对照以下附图详细描述本实用新型的解决方案及具体实施例：

图1是解决方案的附图，图2是解决方案的侧视图。图3是第一实施例的附图，图4是第一实施例的侧视附图。图5是第二实施例的附图，图6是第二实施例的剖视附图。图7是第三实施例的附图，图8是第三实例的侧视附图，图9是第三实施例的电路原理图。

本实用新型的上述目的是通过以下方案实现的：如图1，图2所示由电动机或液压马达或汽油发动机或其它动力机构构成的陀螺驱动器1，和被驱动的陀螺2装在陀螺架4上，陀螺架4有活动绞结5与被平衡的物体6联接，该活动绞结的旋转轴与陀螺2的旋转轴互成交角，一般应在30°～150°之内，以90°最佳。在陀螺架4与被平衡物体6之间装有进动加速器7，如图1，图2所示，进动加速器7是控制绞结5的轴的转动实现进动加速，作为另一种方式7也可设置在陀螺轴的顶端，控制其顶端的摆动实现进动加速。加速陀螺2的进动，使W进＞ (mgrc)/(IW自) ，陀螺产生与倾倒方向相反的运动。W进：进动角速度，rc：总质量重心到支点8的距离，I：陀螺旋转惯量，W自：陀螺旋转角速度，m：装置与被平衡物的总质量，g：重力加速度。

本实用新型的实例1：参照图3、图4驱动陀螺的电机或液压马达21与陀螺22共用一根轴，并通过轴27.2与陀螺架24联接，陀螺架的下部有结绞25与被平衡的物体26联接。在陀螺架与被平衡的物体之间装有进动加速器，是一根中间有槽的弧形导轨27.1或二根平行的弧形导轨构成，导轨27.1与被平衡的物体固定。陀螺22轴的上端或装其上的摩擦轮伸入导轨27.1的槽中，使陀螺架24以25为轴在弧形的导轨27.1的槽中摆动。

实施例2：参照图5、图6该实用新型的进动加速器是由弧形的固定在被平衡物体36上的导轨37.1和陀螺架34，平衡架37.5构成的。陀螺架34下端装有一与导轨平面垂直的小轴35与被平衡物体36联接，使陀螺架34可在导轨37.1的平面上摆动。在陀螺架34的上端装有两个摩擦轮37.2，在其轴的上部还有小摩擦轮37.3，小摩擦轮可在导轨37.1槽内摆动，摩擦轮37.2的轴的中部和下部通过可摆动轴承37.4分别装在陀螺架34和平衡架37.5上。平衡架37.5中部装有一与导轨平面平行的轴37.7，其两端分别装在陀螺架34上，使平衡架37.5与陀螺架34之间可在垂直于导轨37.1的平面方向摆动。电动机32上固定的轴37.6与导轨平面垂直，并装在平衡架37.5上，陀螺轴上端装的另一摩擦轮37.8位于两摩擦轮37.2之间。这一结构是陀螺架上端可以在导轨平面上摆动，并把电动机32的旋转动力按陀螺31进动的方向传给摩擦轮37.2。

实施例3：参照图8、图7该实用新型是由陀螺41，驱动电机42及做进动加速器的可逆电机47.1和传感放大器47.2～47.6构成。可逆电机47.1固定在被平衡的物体46上，其输出轴与陀螺架或驱动电机42联接。传感放大器47.2～47.6是由电子开关47.2，放大器47.3，功率放大器47.4和记忆电容 47.5，微分电容47.6构成。电子开关快速的在A、B间换转，当搬向B时，可逆电机47.1起传感器作用将进动的速度信号经微分电容47.6送到放大器47.3，放大信号存于记忆电容47.5，电子开关搬向A时，可逆电机47.1起电动机作用，由记忆电容 47.5上的信号经功率放大器47.4放大，驱动可逆电机47.1，起到对进动的加速作用。

实施例4：如上述的自动平衡器，采用两只相互成90°的装在被平衡物体上，可以组成二维平衡器，这时被平衡物体只要一个支撑点就可以保持平衡。

实施例5：将该平衡装置的陀螺或连驱动电机一起装在一个抽为真空的壳体内以清除空气阻力，这时，电力通过密封导线引入真空壳内。

实施例6：上述的平衡装置的驱动电机采用即可以作为发电机又可以作为电动机的可逆电机，这时陀螺不但起平衡作用，还起到贮能作用。

Claims

1、一种防止重心不稳定物体倾倒的抗倾倒平衡装置，具有：动力驱动旋转的陀螺和陀螺架，陀螺安装在陀螺架上，陀螺架与被平衡物体有活动绞结联接，其特征在于：该活动绞结(5)、(25)、(35)(45)的旋转轴与陀螺的旋转轴互成交角，并且在陀螺和被平衡物体之间装有进动加速器(7)、(27、1)、(37、1)，(47、1)，用于实现对陀螺进动的加速，该进动加速器固定在被平衡物体上，输出端与陀螺或陀螺架联接。

2、按权利要求1所述的防止重心不稳定物体倾倒的抗倾倒平衡装置，其特征在于：进动加速器由弧形的导槽（27.1）组成，导轨两端被固定在平衡物体（26）上，陀螺的轴的上端伸在导槽的两侧壁之间。

3、按权利要求1所述的防止重心不稳定物体倾倒的抗倾倒平衡装置，其特点在于：进动加速器由圆弧形的固定在被平衡物体上的导轨（37.1）、和陀螺架（34）、平衡架（37.5）构成陀螺架下端装一与导轨平面垂直的小轴（35）与被平衡物体（36）联接，上端装有两摩擦轮（37.2）摩擦轮轴上部还有小摩擦轮（37.3）并装在导轨（37.1）之间，摩擦轮（37.2）轴的中部和下部通过可摆动轴承（37.4）分别装在陀螺架（34）和平衡架（37.5）上，平衡架中部有一轴（37.7）与导轨平面平行，并装在陀螺架上平衡架的轴（37.6）与导轨平面垂直并装在电机（32）上，陀螺轴上端装的另一摩擦轮（37.8）在两摩擦轮（37.2）之间。

4、按权利要求1所述的防止重心不稳定物体倾倒的抗倾倒平衡装置，其特征在于：进动加速器由可逆电机（47.1）和传感放大器（47.2）～（47.5）构成，传感放大器是由电子开关（47.2），放大器（47.3）和功率放大器（47.4），记忆电容（47.5）构成。

5、根据权利要求4所述的抗倾倒平衡装置，其特征在于陀螺与既可作为发电机又可作为电动机的可逆电机联接。