专利名称：自动平衡管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种延时自动平衡装置，尤其是涉及一种管状的基于弹簧与空气阻尼作用的具有延时功能的自动平衡管。
背景技术：
现有的玩具，普遍采用电子装置，将玩具所需表达的自动功能设计到电子装置内，以实现丰富而复杂的玩具自动功能。但由于电子装置的工作原理隐藏在电路设计中，不能直观地陈示给玩具用户，不能展现人类高智慧、高技术的魅力，使用户玩耍玩具的过程显得很平淡，不能很好地启迪和开发儿童智力；因此，开发一种基于机械作用原理的自动控制装置，将玩具本身所蕴含的技术与智慧直观地呈现出来，必将对玩具工业产生一次重大的变革，使玩具用户获得更多的知识和启迪。
发明内容为了克服现有玩具将工作原理隐藏在电子装置的电路设计中，不能直观地陈示给玩具用户的缺点，本发明提供一种基于机械作用原理的自动平衡管。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种自动平衡管，包括管体和端盖，端盖与与管体之间环槽楔合，在所述管体内设有单向阀、弹簧和铁芯，所述单向阀安装在端盖内，通过端盖与管体的楔紧，单向阀与管体压实形成密封，所述铁芯采用间隙配合方式自由地装在管体内，能移动，所述弹簧自由地装在管体内，能自由伸缩或移动。
所述管体采用非铁材料，管体上开有两个小孔，当管体内铁芯移动后，一端的孔被封闭，另一端的孔则开放，避免同时形成两个气密腔。
所述管体采用铝质材料。
所述端盖为塑料件，该端盖中心开孔，端盖内孔靠近边缘处设有凸棱，端盖与管体之间环槽楔合联接。
所述单向阀为软质胶体材料，具有凸起的头部并在该凸头中心开有十字口，当管体内的气体在受压时可向外顶开凸头而形成排气口，顺利将管体内气体排出，当管体内铁芯反向运动时，胶体在外部气压作用下向内收缩，将十字口压实密封。
所述单向阀的外径与端盖内孔大小相等。
所述铁芯两端具有小轴肩，一方面是靠近端面以使磁力驱动更可靠，另一方面保护弹簧以避免被压实。
所述弹簧为铜质件，该弹簧的一端与铁芯接触，另一端被端盖与单向阀挡住。
本发明的有益效果是采用弹簧与胶体单向阀结构，构成弹簧与空气阻尼系统，实现了双向对称的快动慢回的自动平衡功能，经过结构尺寸的合理设计及采用特定的材质，实现了平衡管的小尺寸、轻质量及磁力驱动；本发明为基于机械作用原理的自动控制装置，将玩具本身所蕴含的技术与智慧直观地呈现出来，由此获得了在玩具上的成功应用。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明结构示意图；图2是本发明单向阀正面结构示意图；图3是本发明单向阀纵向剖视图；图4是本发明铁芯结构示意图。
图中1-端盖、2-胶体单向阀、21-凸头、22-十字口、3-弹簧、4-铁芯、41-轴肩、5-管体、51-孔。
具体实施方式参见图1，图1所表示的是本发明的结构示意图，一种自动平衡管，包括管体5和端盖1，管体5采用非铁材料，绝不可用铁质材料，一方面减轻质量，另一方面是保证铁芯4可被磁力驱动，避免在磁铁与铁芯4之间形成封闭磁路，在本实施例中管体5采用铝质材料，管体5上开有两个小孔51，管体5内铁芯4移动后，一端的孔51被封闭，另一端的孔51则开放，以免同时形成两个气密腔。端盖1为塑料件，端盖1内孔靠近边缘处有对称的三条凸棱，与管体5上的环槽楔合以实现联接，端盖1中心开孔。
在所述管体5内设有单向阀、弹簧3和铁芯4，在本实施例中，该单向阀为软质胶体材料，如图2和图3所示，胶体单向阀2具有凸起的头部21并在该凸头21中心开有十字口22，该结构保证管体5内的气体在受压时可向外顶开凸头21而形成排气口，顺利将管体5内气体排出，当管体5内铁芯4反向运动时，胶体在外部气压作用下向内收缩，胶体单向阀2的外径大小与端盖1内孔大小一样，将十字安装在端盖1内，通过端盖1与管体5的楔紧，胶体单向阀2与管体5压实形成密封。通过端盖1的中心开孔，以容胶体单向阀2的凸头21外露并可顺利排气。
如图4所示，铁芯4为铁质材料，是磁力驱动的对象，管体5质量失衡及自动回复平衡的控制对象，为保证其在管体5内的自由运动及运动过程中的气密性，铁芯4与管体5之间具有很小的间隙配合，此也是本发明具有快动慢回特性的关键参数之一，铁芯4装在管体5内，与管体5之间是间隙配合，能够自由移动，铁芯4两端具有小轴肩41，一方面是靠近端面以使磁力驱动更可靠，另一方面保护弹簧3以避免被压实，延长弹簧3的使用寿命。
铁芯4两端的两根弹簧3完全相同，自由地装在管体5内，与管体5的内孔51间有较大的间隙，可自由伸缩或移动；管体5两端的端盖1则通过凸棱与管体5外圆柱面上的环槽楔合，使端盖1与管体5连成一体，两者之间不能再有自由运动。
弹簧3为铜质件，簧丝直径小，公称直径大，具备很小的刚度系数，以保证磁力(外力)驱动时铁芯4所受的阻力不大及铁芯4自动回复平衡时弹性驱动力不大，是本发明具有快动慢回特性的关键参数之一；而两根弹簧3一端与铁芯4接触，一端被端盖1与胶体单向阀2挡住，在正常情况下，两根弹簧2受力相同，产生的变形量相同，共同作用将铁芯4推到管体5的对称中心。
本发明具有对称结构，铁芯4与管体5之间具有非常精密的间隙配合，既保证铁芯4可在管体5内自由滑移，又保证在铁芯4两端的空腔间有一定的气体密封性能；在两根完全相同的弹簧3作用下，铁芯4在常态下处于管体5的对称中心即平衡位置，所采用的弹簧3刚度系数极小；当强力磁铁从平衡管外的任意一侧靠近本发明时，在磁力作用下，管体5中的铁芯4被驱动，压缩该侧的弹簧3，并将该侧管中的气体由胶体单向阀2凸头21中心开有十字口22顺利排出，快速偏离平衡位置，使平衡管出现质量偏心，因失衡而导致管体5偏转，从而迅速接合玩具中的电路开关，以完成一系列的动作；在撤除外力(磁力)后，由于胶体单向阀2及铁芯4与管体5精密配合形成的密封作用，铁芯4在弹簧3作用下往平衡位置回复时，受到一定的空气阻尼作用，铁芯4在弹簧3与空气阻尼的综合作用下，缓慢地从失衡状态回复到初始平衡位置，管体5则从偏转状态回复到水平状态，使处于闭合状态的电路经过3-5秒以上的延时后自动断开，保证有足够的时间完成预先设计好的一套动作；由此实现快动慢回的自动平衡功能。本发明实现了双向对称的快动慢回的自动平衡功能，经过结构尺寸的合理设计及采用特定的材质，实现了平衡管的小尺寸、轻质量及磁力驱动；由此获得了在玩具上的成功应用。
权利要求
1.一种自动平衡管，包括管体和端盖，端盖与与管体之间环槽楔合，其特征是在所述管体内设有单向阀、弹簧和铁芯，所述单向阀安装在端盖内，通过端盖与管体的楔紧，单向阀与管体压实形成密封，所述铁芯采用间隙配合方式自由地装在管体内，能移动，所述弹簧自由地装在管体内，能自由伸缩或移动。
2.根据权利要求1所述的自动平衡管，其特征是所述管体采用非铁材料，管体上开有两个小孔，当管体内铁芯移动后，一端的孔被封闭，另一端的孔则开放，避免同时形成两个气密腔。
3.根据权利要求1或2所述的自动平衡管，其特征是所述管体采用铝质材料。
4.根据权利要求1所述的自动平衡管，其特征是所述端盖为塑料件，该端盖中心开孔，端盖内孔靠近边缘处设有凸棱，与管体之间环槽楔合联接。
5.根据权利要求1所述的自动平衡管，其特征是所述单向阀为软质胶体材料，具有凸起的头部并在该凸头中心开有十字口，当管体内的气体在受压时可向外顶开凸头而形成排气口，顺利将管内气体排出，当管内铁芯反向运动时，胶体在外部气压作用下向内收缩，将十字口压实密封。
6.根据权利要求1或5所述的自动平衡管，其特征是所述单向阀的外径与端盖内孔大小相等。
7.根据权利要求1所述的自动平衡管，其特征是所述铁芯两端具有小轴肩，一方面是靠近端面以使磁力驱动更可靠，另一方面保护弹簧以避免被压实。
8.根据权利要求1所述的自动平衡管，其特征是所述弹簧的一端与铁芯接触，另一端被端盖与单向阀挡住。
全文摘要
本发明涉及自动平衡管，包括管体和端盖，端盖与与管体之间环槽楔合，在所述管体内设有单向阀、弹簧和铁芯，所述单向阀安装在端盖内，通过端盖与管体的楔紧，单向阀与管体压实形成密封，所述铁芯采用间隙配合方式自由地装在管体内，能移动，所述弹簧自由地装在管体内，能自由伸缩或移动。采用弹簧与胶体单向阀结构，构成弹簧与空气阻尼系统，实现了双向对称的快动慢回的自动平衡功能，经过结构尺寸的合理设计及采用特定的材质，实现了平衡管的小尺寸、轻质量及磁力驱动；基于机械作用原理的自动控制装置，将玩具本身所蕴含的技术与智慧直观地呈现出来，由此获得了在玩具上的成功应用。
文档编号A63H33/26GK1739838SQ20051003577
公开日2006年3月1日 申请日期2005年7月15日 优先权日2005年7月15日
发明者肖耘亚, 周志雄, 神翠楠 申请人:韶关学院