專利名稱：合葉式立軸玩具風車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種風車玩具。
背景技術(shù)：
市售的風車玩具大多是水平軸的。而仿氣象用G個半球)的立軸式風車玩具，很少見。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種有利于開發(fā)兒童智力，結(jié)構(gòu)合理、形象逼真的合葉式立軸玩具風車。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的它包括主立軸、風車轉(zhuǎn)架、水平樞軸、風翼限位器、合葉式風翼；其特征是它還包括擋帽及立軸支座；主立軸為豎直軸，風車轉(zhuǎn)架安裝于主立軸的上端，主立軸插入風車轉(zhuǎn)架中心的孔中；主立軸的下端的端面上安裝在立軸支座上；立軸支座的上口的孔與主立軸動配合，主立軸可在其中轉(zhuǎn)動；所述的風車轉(zhuǎn)架由η個風車轉(zhuǎn)臂做成俯視為正η角形或星形的形狀構(gòu)成，η ^ 2 ；在風車轉(zhuǎn)架的對應每個風車轉(zhuǎn)臂的角位上，都設(shè)有一個水平樞軸插入孔，從里到外，水平樞軸上套有風翼限位器、合葉式風翼及擋帽。本風車的風翼，在風車旋轉(zhuǎn)的一個周期中，在順風區(qū)能自動展開，在逆風區(qū)能自動閉合，故本實用新型具有一定的新穎、趣味性，是較好的科學教育益智玩具。

圖1-1，是雙臂式風車轉(zhuǎn)架的運轉(zhuǎn)時的立面圖。圖1-2，是圖1-1的俯視圖。圖2-1，是圖1-2的M-M局部放大剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2-2，是圖1-2的P-P局部放大剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2-3，是圖1-2的N-N局部放大剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2-4，是圖1-2的K-K局部放大剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3-1，是風翼限位器的剖視圖。圖3-2，是圖3-1的側(cè)視圖。圖4-1，是主風葉的合葉式鉸鏈E的背面視圖。圖4-2，是圖4-1的側(cè)視圖。圖5-1，是副風葉的合葉式鉸鏈H的正面視圖(圖5-2的R-R剖視圖)。圖5-2，是圖5-1的側(cè)視圖。附圖標記1-水平樞軸；2-擋帽；3-副風葉平衡塊；4-副風葉鉸鏈H的軸套；5_副風葉；6-主風葉；7-主風葉鉸鏈E的軸套；8-主風葉平衡塊；9-風翼限位器；10-固定水平樞軸的小螺釘；11-風車轉(zhuǎn)臂；12-主立軸；13-固定風葉用的小螺釘；14-副風葉平衡桿；15-主風葉平衡桿；16-立軸支座；17-主風葉鉸鏈E靠風翼限位器一端的凸臺；18-風翼限位器的凸臺； 19-主風葉鉸鏈E靠副風葉鉸鏈H —端的凸臺；20-副風葉鉸鏈H靠主風葉鉸鏈E —端的凸臺；21-固定風葉用的小孔；22-主風葉鉸鏈E的連接板；23-副風葉鉸鏈H的連接板。a_風翼限位器的半周凸臺18的止位面；b-主風葉鉸鏈E靠風翼限位器一端的凸臺17的與a配對的止位面；C-主風葉鉸鏈E靠副風葉鉸鏈H—端的凸臺19的止位面；d-副風葉鉸鏈H靠主風葉鉸鏈E—端的凸臺20的與c配對的止位面；e_風翼限位器的半周凸臺18的另一個止位面；f_主風葉鉸鏈E靠風翼限位器一端的凸臺17的另一個與e配對的止位面；g-主風葉鉸鏈E靠副風葉鉸鏈H—端的凸臺19的另一個止位面；h-副風葉鉸鏈H靠主風葉鉸鏈E 一端的凸臺20的另一個與g配對的止位面。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖的實施例進一步說明。如圖1-1、1_2所示，它包括主立軸(12)、風車轉(zhuǎn)架、水平樞軸(1)、風翼限位器
(9)、合葉式風翼、擋帽( 及立軸支座(16)。主立軸(1 為豎直軸，在主立軸(1 的上端帶有鍵，風車轉(zhuǎn)架(11)安裝于主立軸的上端，主立軸插入風車轉(zhuǎn)架中心的帶有與主立軸 (12)上端的鍵相配合的鍵槽的孔中；主立軸的下端的端面上，有一錐形凹孔，立軸支座底部設(shè)有錐形支承凸，主立軸支撐在立軸支座底部的錐形支承凸上；立軸支座(16)的上口的孔與主立軸(1 動配合，主立軸可在其中轉(zhuǎn)動；所述的風車轉(zhuǎn)架由η個風車轉(zhuǎn)臂(11)做成俯視為正η角形或星形的形狀構(gòu)成，η > 2。本實施例的風車轉(zhuǎn)架(11)為雙轉(zhuǎn)臂的風車轉(zhuǎn)架，即η = 2，做成俯視為橄欖形，在風車轉(zhuǎn)架的兩頭，在風車轉(zhuǎn)架的對應每個風車轉(zhuǎn)臂(11) 的角位上，都設(shè)有一個帶有鍵槽的水平樞軸插入孔，以便配合插入所述的水平樞軸(1)，在風車轉(zhuǎn)架上的水平樞軸插入孔的上方有一小螺孔，以便在所述的水平樞軸插入后，用螺釘
(10)將其固定；從里到外，水平樞軸上套有風翼限位器、合葉式風翼及擋帽O(jiān))。所述的水平樞軸(1)，其插入風車轉(zhuǎn)架(11)水平樞軸插入孔的一端帶有鍵，與水平樞軸插入孔相配合，水平樞軸(1)在緊靠水平樞軸插入孔端面處，有一凸肩，緊靠凸肩還帶有鍵，其與風翼限位器(9)的鍵槽相配合；水平樞軸(1)的末端帶有與擋帽相配合的螺紋，以便在套入風翼限位器及合葉式風翼后，用擋帽(2)旋緊。如圖3-1、3_2所示，所述的風翼限位器(9)，是一個設(shè)有內(nèi)孔的、套在水平樞軸(1) 上的軸套，內(nèi)孔有鍵槽；它在靠合葉式風翼的一端的端面上，有一個半周的凸臺(18)，起著對主風葉的限位作用。所述的合葉式風翼，包括主風葉(6)、副風葉(5)、主風葉鉸鏈E的軸套(7)、副風葉鉸鏈H的軸套(4)及主、副風葉的平衡重。所述的主風葉(6)與副風葉(5)均是長條形，其橫斷面做成中空的弓形，即一面為弧面形、另一面為平面形，平面形的一面在順風區(qū)朝風，主、副風葉均各有一個合葉式鉸鏈——主風葉鉸鏈E(圖4)和副風葉鉸鏈Η(圖5)， 主風葉和副風葉分別通過主風葉鉸鏈E和副風葉鉸鏈H安裝在水平樞軸的徑向兩側(cè)，副風葉(5)的縱向長度比主風葉(6)短；如圖4所示，主風葉鉸鏈E的連接板(22)，有4個通孔 (21)，用4個螺釘(13)緊固在主風葉的一端的平面上，副風葉鉸鏈H的連接板(23)，有4個通孔(21)，用4個螺釘(1 緊固在副風葉的一端的平面上；主風葉鉸鏈E的軸套(7)，在靠風翼限位器的一端的端面上，有一個1/4周的凸臺(17)，該凸臺與風翼限位器端面上的凸臺(18)等高，并與之互相套合，如圖2-1、圖2-3與圖4所示，主風葉鉸鏈E軸套(7)靠風翼限位器一端端面的凸臺(17)的止位面(b)與風翼限位器一端凸臺(18)的止位面(a)相配對，起著主風葉在順風區(qū)止位于垂直位置的作用；主風葉鉸鏈E軸套(7)靠風翼限位器一端端面的凸臺(17)的另一個止位面(f)與風翼限位器一端凸臺(18)的另一個止位面(e)相配對，起著主風葉在逆風區(qū)止位于水平位置的作用。主風葉鉸鏈E軸套(7)靠風翼限位器一端端面的凸臺(17)與主風葉鉸鏈E的連接板02)的邊沿之間的主風葉鉸鏈E的軸套(7) 上，在主風葉的反方向，連接著主風葉平衡桿(1 ，該平衡桿垂直于水平樞軸，且該平衡桿的中心線通過水平樞軸中心的延長線還通過主風葉這一頭的重心，在平衡桿(1 的末端， 固定著平衡塊(8)，該平衡重的設(shè)置，要使得主風葉一頭的重力力矩與平衡重一頭的重力力矩相等，即兩頭的合成重心與水平樞軸中心重合；如圖4所示，主風葉鉸鏈E的軸套(7)的、 在靠副風葉鉸鏈H的一端的端面上有一個1/4周的凸臺(19)；如圖5所示，副風葉鉸鏈H 的軸套的、在靠主風葉鉸鏈E—端的端面上有一個1/4周的凸臺(20)，該凸臺00)與主風葉鉸鏈E的靠副風葉鉸鏈H的一端的端面上的凸臺(19)等高，并與之互相套合。如圖 2-2、圖2-4與圖5所示，副風葉鉸鏈H的軸套(4)靠主風葉鉸鏈E —端的端面的凸臺QO) 的止位面(d)與主風葉鉸鏈E的軸套(7)靠副風葉鉸鏈H的一端的端面上的凸臺(19)的止位面(c)相配對，起著副風葉在順風區(qū)止位于垂直位置的作用；副風葉鉸鏈H的軸套的、靠主風葉鉸鏈E—端的端面的凸臺OO)的另一個止位面(h)與與主風葉鉸鏈E的軸套(7)靠副風葉鉸鏈H的一端的端面上的凸臺(19)的另一個止位面(g)相配對，起著副風葉在逆風區(qū)止位于水平位置的作用。副風葉鉸鏈H的軸套的另一端，即其末端的端面與副風葉鉸鏈H的連接板03)的邊沿之間的副風葉鉸鏈H軸套(4)上，在副風葉的反方向，連接著副風葉平衡桿(14)，該平衡桿垂直于水平樞軸，且該平衡桿的中心線通過水平樞軸中心的延長線、還通過副風葉這一頭的重心，在平衡桿(14)的末端，固定著平衡塊(3)， 該平衡重的設(shè)置，要使得副風葉一頭的重力力矩與平衡重一頭的重力力矩相等，即兩頭的合成重心與水平樞軸中心重合。上述描述，是將主風葉安裝在水平樞軸上方時的本風車的結(jié)構(gòu)描述。也可以將主風葉安裝在水平樞軸下方，此時只要將套在水平樞軸上的風翼限位器、合葉式風翼，都旋轉(zhuǎn) 180°，就變成主風葉位于水平樞軸的下方，這時，風車反向旋轉(zhuǎn)。本風車在一個旋轉(zhuǎn)周期中風翼的運行情況如下作用于主副風葉平面上的風力有兩種一種是垂直于風葉平面的壓力；另一種是因為弓形的風葉背面而產(chǎn)生的垂直于風葉平面的壓力(伯努利原理)，為了與前者區(qū)別，將后者稱之為升力。如圖1-2所示，在與風向平行的方向上、沿風車中心，將風車劃分為順風區(qū)ABC與逆風區(qū)CDA兩個區(qū)間；當風翼(同時包含主風葉和副風葉的情況下的稱謂)在A點時，垂直作用于風葉平面的風力，升力達到最大，壓力為O ；此時主風葉鉸鏈E軸套(7)靠風翼限位器一端端面的凸臺(17)的一個止位面(b)止位于風翼限位器(9)的凸臺(18)的止位面(a)處，主風葉呈垂直狀態(tài)，而副風葉的朝風面積比主風葉小，副風葉鉸鏈H的軸套(4)靠主風葉鉸鏈E—端的凸臺OO)的止位面(d)止位于主風葉鉸鏈E軸套(7)的凸臺(19)的止位面(c)處，也呈垂直狀態(tài)；主風葉和副風葉從A轉(zhuǎn)動到B處時，垂直作用于主風葉和副風葉平面的風力，升力從最大降到0，壓力從O升到最大；再從B轉(zhuǎn)動到C處時，升力又從O升到最大，壓力從最大又降到0，在這期間(從A轉(zhuǎn)動到C處)風翼都處于垂直狀態(tài)，所以在順風區(qū)間，風翼都始終以最大面積受到風的壓力與升力的疊加作用獲得正轉(zhuǎn)矩；當風翼從C轉(zhuǎn)動到D處時，升力逐漸減小，風葉背面(弓形面)的阻力逐漸增加，主、副風葉均逐漸向順風的水平方向傾斜，在D點處時，主、 副風葉均呈水平狀態(tài)，升力與壓力均為0，此時僅主、副風葉的縱向受到阻力，從D轉(zhuǎn)動到A 處時，升力逐漸增加，風葉背面的阻力逐漸減小，主、副風葉的平面均受升力的作用而逐漸由水平狀態(tài)展開而變?yōu)榇怪睜顟B(tài)，所以在逆風區(qū)間，風翼減小其逆風面積，將負轉(zhuǎn)矩減至最小。本風車的風翼，在風車旋轉(zhuǎn)的一個周期中，在順風區(qū)能自動展開，在逆風區(qū)能自動閉合，故本實用新型構(gòu)思獨特，具有一定的新穎、趣味性，是較好的科學教育益智玩具。本實用新型除了上述實施例外，還可以是η = 3、4、5等的情況，其具體結(jié)構(gòu)與上述實施例相似。
權(quán)利要求1.一種合葉式立軸玩具風車，包括主立軸(12)、風車轉(zhuǎn)架(11)、水平樞軸(1)、風翼限位器(9)、合葉式風翼；其特征是它還包括擋帽( 及立軸支座(16)；主立軸(1 為豎直軸，風車轉(zhuǎn)架(11)安裝于主立軸的上端，主立軸插入風車轉(zhuǎn)架中心的孔中；主立軸的下端的端面上安裝在立軸支座上；立軸支座的上口的孔與主立軸動配合，主立軸可在其中轉(zhuǎn)動； 所述的風車轉(zhuǎn)架由η個風車轉(zhuǎn)臂(11)做成俯視為正η角形或星形的形狀構(gòu)成，η >2 ；在風車轉(zhuǎn)架的對應每個風車轉(zhuǎn)臂(11)的角位上，都設(shè)有一個水平樞軸插入孔，從里到外，水平樞軸上套有風翼限位器(9)、合葉式風翼及擋帽O(jiān))。
2.按權(quán)利要求1所述的合葉式立軸玩具風車，特征是在主立軸(1 的上端帶有鍵， 主立軸插入風車轉(zhuǎn)架中心的帶有與主立軸(1 上端的鍵相配合的鍵槽的孔中；主立軸的下端的端面上，有一錐形凹孔，立軸支座底部設(shè)有錐形支承凸，主立軸支撐在立軸支座底部的錐形支承凸上；在風車轉(zhuǎn)架上的水平樞軸插入孔的上方設(shè)有一小螺孔，以便在所述的水平樞軸插入后，用螺釘(10)將其固定。
3.按權(quán)利要求2所述的合葉式立軸玩具風車，特征是插入風車轉(zhuǎn)架(11)內(nèi)的水平樞軸(1)的一端帶有鍵，與水平樞軸插入孔相配合；水平樞軸在緊靠水平樞軸插入孔端面處， 有一凸肩，緊靠凸肩還帶有鍵，其與風翼限位器(9)的鍵槽相配合；水平樞軸的末端帶有與擋帽相配合的螺紋，用擋帽( 將風翼限位器及合葉式風翼擋在水平樞軸上。
4.按權(quán)利要求3所述的合葉式立軸玩具風車，特征是所述的風翼限位器(9)是一個設(shè)有內(nèi)孔的、套在水平樞軸(1)上的軸套，內(nèi)孔有鍵槽；它在靠合葉式風翼的一端的端面上，有一個半周的凸臺(18)，起著對主風葉的限位作用。
5.按權(quán)利要求4所述的合葉式立軸玩具風車，特征是所述的合葉式風翼包括主風葉 (6)、副風葉(5)、主風葉鉸鏈E、副風葉鉸鏈H及主、副風葉的平衡重，所述的主風葉(6)與副風葉( 均是長條形，其橫斷面做成中空的弓形，即一面為弧面形、另一面為平面形，平面形的一面在順風區(qū)朝風，主、副風葉均各有一個合葉式鉸鏈——主風葉鉸鏈E和副風葉鉸鏈H，主風葉和副風葉分別通過主風葉鉸鏈E和副風葉鉸鏈H安裝在水平樞軸的徑向兩側(cè)， 副風葉的縱向長度比主風葉短；主風葉鉸鏈E的連接板0 用4個螺釘(1 緊固在主風葉的一端的平面上，副風葉鉸鏈H的連接板03)用4個螺釘(13)緊固在副風葉的一端的平面上；主風葉鉸鏈E的軸套(7)，在靠風翼限位器(9)的一端的端面上，有一個1/4周的凸臺(17)，該凸臺與風翼限位器端面上的凸臺(18)等高，并與之互相套合，該凸臺(17)與主風葉鉸鏈E的連接板02)的邊沿之間的主風葉鉸鏈E的軸套(7)上，在主風葉的反方向， 連接著主風葉平衡桿(15)，該平衡桿垂直于水平樞軸，且該平衡桿的中心線通過水平樞軸中心的延長線還通過主風葉這一頭的重心，在平衡桿(1 的末端，固定著平衡塊(8)，并且主風葉一頭的重力力矩與平衡重一頭的重力力矩相等；主風葉鉸鏈E的軸套(7)的、在靠副風葉鉸鏈H的一端的端面上有一個1/4周的凸臺(19)；副風葉鉸鏈H的軸套的、在靠主風葉鉸鏈E—端的端面上有一個1/4周的凸臺(20)，該凸臺OO)與主風葉鉸鏈E靠副風葉鉸鏈H的一端的端面上的凸臺(19)等高，并與之互相套合；副風葉鉸鏈H的軸套的另一端端面與副風葉鉸鏈H的連接板03)的邊沿之間的副風葉鉸鏈H軸套(4)上、在副風葉的反方向、連接著副風葉平衡桿(14)，該平衡桿垂直于水平樞軸，且該平衡桿的中心線通過水平樞軸中心的延長線、還通過副風葉這一頭的重心；在平衡桿(14)的末端，固定著平衡塊(3)，并且副風葉一頭的重力力矩與平衡重一頭的重力力矩相等。
專利摘要本實用新型是一種合葉式立軸玩具風車。它包括主立軸、風車轉(zhuǎn)架、水平樞軸、風翼限位器、合葉式風翼；其特征是它還包括擋帽及立軸支座；主立軸為豎直軸，風車轉(zhuǎn)架安裝于主立軸的上端，主立軸插入風車轉(zhuǎn)架中心的孔中；主立軸的下端的端面上安裝在立軸支座上；立軸支座的上口的孔與主立軸動配合，主立軸可在其中轉(zhuǎn)動；所述的風車轉(zhuǎn)架由n個風車轉(zhuǎn)臂做成俯視為正n角形或星形的形狀構(gòu)成，n≥2；在風車轉(zhuǎn)架的對應每個風車轉(zhuǎn)臂的角位上，都設(shè)有一個水平樞軸插入孔，從里到外，水平樞軸上套有風翼限位器、合葉式風翼及擋帽。本實用新型構(gòu)思獨特，具有一定的新穎、趣味性，是較好的科學教育益智玩具。
文檔編號A63H33/40GK202223907SQ20112038544
公開日2012年5月23日 申請日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者吳光生 申請人:吳光生