一种绳索牵引机构及应用有该绳索牵引机构的推拉窗 【技术领域】
本发明涉及一种绳索牵引机构特别是涉及一种以绳索作为牵引动力的绳索牵引机构，以及应用有该绳索牵引机构的推拉窗。
背景技术
在人类生活、生产中，摩擦力无处不在。摩擦力按其性质可分为滑动摩擦力、静摩擦力和滚动摩擦力三种。其中，滑动摩擦力等于动摩擦因数与正压力相乘，即
f＝u×N
其中，u是动摩擦因数，N为正压力；其中动摩擦因数是由两个有相互作用摩擦力的物体之间接触面粗糙程度决定的。
力学告诉我们，缠在桩上的绳索，在滑动的时候，摩擦力可以达到极大的程度。绳索绕的圈数越多，摩擦力也就越大。摩擦力增长的规律是：如果圈数按照算术级数加多，摩擦力就按照几何级数增长。十八世纪著名数学家欧拉，曾经确定了摩擦力跟绳索绕在桩子上的圈数之间的关系，这就是著名的欧拉公式：
F＝f×eka
在这个公式里，f代表我们所用的力，F代表我们所要对抗的力。e代表常数2.718……(自然对数的底)，k代表绳索和桩子之间的摩擦系数。α代表绕转角，也就是绳索绕成的弧的长度跟弧的半径的比。
上述欧拉公式经常应用到绳索牵引机构中，特别是应用到一些需要拖动重量较大的外部负载的绳索牵引机构当中，绳索一般缠绕多圈，绳索绕的圈数越多，摩擦力也就越大，实际所需要的牵引力也就越小。
现有的以绳索作为牵引动力的绳索牵引机构，其结构一般可以分成两种类型：第一类中，绳索在牵引过程中采用“开环”结构；第二类中，绳索在牵引过程中采用“闭环”结构。
在第一类的绳索牵引机构中，绳索采用“开环”结构一般包括两种：
第一种参见附图10所示，绳索201的一端固定在绕线轮202上，绳索201的自由端在绕线轮202上缠绕几圈后拉出，绳索201的自由端上可以用来拖动外部负载的牵引架203，绕线轮202在外接动力机构204的作用旋转，从而带动绳索201的自由端上的牵引架203运动；这种结构常用于类似“轱辘井”中，从附图10可以看出，绕线轮202在不断转动带动牵引架203的过程中，绳索201不断缠绕在绕线轮202上，绕线轮202转动一圈，绳索201多缠绕一圈；这种绳索牵引机构的缺点是显而易见的，随着绕线轮202的不断转动，绳索在绕线轮202上缠绕的圈数越多，绕线轮202外部的体积也会越来越大，并且还需要长度较长的绳索，这种结构不适用于对绕线轮体积有限制的需要绳索牵引机构做为牵引动力的装置中。
为了克服第一种绳索为“开环”结构的绳索牵引机构的缺点，人们一般采用如附图11所示的第二种绳索牵引机构，它采用两个附图10中的“开环”结构组成类似“闭环”结构，即第一段绳索201的一端固定在绕线轮202的一端，第二段绳索205的一端则固定在绕线轮202的另一端，第一段绳索201和第二段绳索205分别在绕线轮202上缠绕几圈后，第一段绳索201的自由端与第二段绳索205的自由端连接在一起，并绕过收线尾轮206上，可以用来拖动外部负载的牵引架203固定在收线尾轮206与绕线轮202之间的第一段绳索201或者第二段绳索205上。绕线轮202在外接动力机构204的作用旋转，从而带动第一段绳索201和第二段绳索205在绕线轮202上做缠绕或释放动作，进而带动牵引架203运动；这种绳索牵引机构的两段绳索如果距离较近，在缠绕过程中容易打结，两段绳索一旦打结，整个绳索牵引机构就不能输出牵引动力；并且两段绳索在绕线轮上缠绕的圈数越多，绕线轮的体积也会不断增加，同样适用于对绕线轮体积有限制的需要绳索牵引机构做为牵引动力的装置中；尤为重要的是，由于用来拖动外部负载的牵引架是固定在收线尾轮与绕线轮之间地第一段绳索或者第二段绳索上的，而这两段绳索在运动过程中摩擦力的方向不是始终与绕线轮的转动轴轴向之间保持正向相切，多数时间是会与绕线轮的转动轴轴向之间存在一个偏移角度，特别是偏转到缠绕在绕线轮上的第一段绳索全部释放完以后的位置(参见附图12所示)时；或者偏转到缠绕在绕线轮上的第二段绳索全部释放完以后的位置(参见附图13所示)时；绳索对牵引架的牵引动力会因为这个偏移角度而大大减少；并且绳索与绕线轮之间容易打滑。
而第二类的绳索牵引机构中，绳索采用“闭环”结构一般也包括两种：
第一种参见附图14所示，绳索201缠绕在绕线轮202上数圈以后，两个自由端首尾闭合相接成一个闭合带，从而形成“闭环”结构，封闭的绳索201再绕过收线尾轮206，绕线轮202外周壁上也可以设置螺旋形凹槽，方便绳索缠绕；绕线轮202由外接动力机构204带动旋转，而可以用来拖动外部负载的牵引架203固定在收线尾轮206与绕线轮202之间的绳索201上；工作时，外接动力机构带动绕线轮旋转，绕线轮带动绳索运动，绳索带动牵引架运动；这样，缠绕在绕线轮上的绳索势必会沿着绕线轮外周壁向上或向下运动，当绳索牵引机构在实际使用过程中，绳索与绕线轮之间的摩擦力方向不是始终与绕线轮的转动轴轴向之间保持正向相切，多数时间是会与绕线轮的转动轴轴向之间存在一个偏移角度，特别是绳索运动到附图15或附图16所示的位置时，绳索与绕线轮外周壁之间摩擦力与绕线轮的转动轴轴向之间不是正向相切，而是存在一个角度差，这个角度差会使绳索对牵引架的牵引动力会因为这个“角度差”的原因而大大减少；另外，这个“角度差”会对绳索本身造成额外负担，影响绳索的使用寿命；同时，绳索与绕线轮之间容易打滑。
第二种参见附图17所示，与第一种绳索采用“闭环”结构的绳索牵引机构不同的是，绳索201不会沿着绕线轮202转轴轴向上下来回移动，但是绕线轮202本身会在外接动力机构204带动下沿着转轴轴向向上或向下移动；其具体结构为：绕线轮202为空心管状结构，并套设在一具有外螺纹的转轴207外，转轴207上端固定，绕线轮202的内壁上制有与转轴207上外螺纹配合的内螺纹，参见附图18所示；绕线轮202下端与外接动力机构204的转轴输出端相联，外接动力机构204带动绕线轮202旋转，这时，绕线轮202会沿着转轴207上的外螺纹向上或向下移动；这种结构的绳索牵引机构的缺点也是显而易见的，绕线轮在工作过程中会沿着转轴向上或向下移动，这就需要较大空间来安装绕线轮；并且绳索与绕线轮外周壁之间摩擦力同样会存在与第一种绳索采用“闭环”结构的绳索牵引机构同样的问题。
【发明内容】
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种工作过程中绳索既不会在绕线轮上沿着绕线轮转轴轴向来回移动、绕线轮自身也不会沿着转轴轴向来回移动的绳索牵引机构，并且绳索与绕线轮之间能产生较好张紧力、不易打滑。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种应用上述绳索牵引机构的推拉窗。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的第一个技术方案为：该绳索牵引机构，其特征在于包括有
第一张紧轮，其外周壁上设置有至少两个间隔设置的环形槽；
第二张紧轮，其外周壁上也设置有至少两个间隔设置的环形槽；并且所述的第一、第二张紧轮相互邻近并排间隔设置且两者的转轴平行，至少其中一个张紧轮由外接的动力驱动机构驱动旋转；
转向轮，远离所述的第一张紧轮和第二张紧轮；
绳索，其进入第一张紧轮的进线端自所述的转向轮而来并以靠近第一张紧轮的方向绕过第一张紧轮的第一环形槽后，再以远离第一张紧轮、靠近第二张紧轮的方向绕过第二张紧轮的第一环形槽，然后以远离第二张紧轮、靠近第一张紧轮的方向绕回第一张紧轮的第二环形槽，从而形成一个完整的绕圈；而后，绕过第一张紧轮的第二环形槽后的绳索，再以远离第一张紧轮、靠近第二张紧轮的方向绕向第二张紧轮的第二环形槽，依次类推，继而形成后续的至少一个绕圈；绳索最终绕出第一张紧轮或第二张紧轮的出线端，再绕回转向轮后，与进线端构成首尾闭合相连。
采用外周壁上设置环形槽的第一张紧轮和第二张紧轮来代替现有技术中的绕线轮，可以很好保证绳索与两个张紧轮之间的张紧力，绳索与两个张紧轮之间不易打滑，并且绳索既不会在两个张紧轮上沿转轴轴向来回移动、两个张紧轮也不会沿着转轴轴向来回移动。
为了调整外部负载的运动方向，本方案还可以包括至少一个导向轮，所述的绳索绕过所述的导向轮，所述导向轮与所述转向轮之间或者所述导向轮与所述第一张紧轮之间或者所述导向轮与所述第二张紧轮之间的绳索段用来连接外接的外部负载牵引架。
较好的，所述第二张紧轮的外周壁直径小于所述第一张紧轮的外周壁直径。
而两个张紧轮在安装时，可以让所述第一张紧轮和所述第二张紧轮稍微错开一点放置，从而使第一张紧轮外周壁上的第一环形槽与所述第二张紧轮的第一环形槽齐平。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的第一个技术方案为：该绳索牵引机构，其特征在于包括有
第一张紧轮，其外周壁上设置有至少两个间隔设置的环形槽；
第二张紧轮，其外周壁上设置有至少一个环形槽；并且所述的第一、第二张紧轮相互邻近并排间隔设置且两者的转轴平行，至少其中一个张紧轮由外接的动力驱动机构驱动旋转；
转向轮，远离所述的第一张紧轮和第二张紧轮；
绳索，其进入第一张紧轮的进线端自所述的转向轮而来并以靠近第一张紧轮的方向绕过第一张紧轮的第一环形槽后，再以远离第一张紧轮、靠近第二张紧轮的方向绕过第二张紧轮上的环形槽，然后以远离第二张紧轮、靠近第一张紧轮的方向绕回第一张紧轮的第二环形槽，从而形成一个完整的绕圈；而后，绕过第一张紧轮的第二环形槽后的绳索，再以远离第一张紧轮的方向绕出第一张紧轮的出线端，再绕回转向轮后，与进线端构成首尾闭合相连。
同样的，为了调整外部负载的运动方向，本方案还可以包括至少一个导向轮，所述的绳索绕过所述的导向轮，所述导向轮与所述转向轮之间或者所述导向轮与所述第一张紧轮之间或者所述导向轮与所述第二张紧轮之间的绳索段用来连接外接的外部负载牵引架。
所述第二张紧轮的外周壁直径小于所述第一张紧轮的外周壁直径。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：应用有上述绳索牵引机构的推拉窗，包括有窗框、能在窗框内移动的窗扇以及设置在窗框上的电机，其特征在于：所述的电机作为动力源驱动至少其中一个张紧轮旋转，所述的窗扇上固定有一牵引架，该牵引架同时也固定在所述的绳索上。
作为改进，所述的窗框底边设置有滑轨，所述的窗扇底边设置有可在该滑轨上滚动的滚轮。
与现有技术相比，本发明的优点在于：采用外周壁上设置环形槽的第一张紧轮和第二张紧轮来代替现有技术中的绕线轮，可以保证绳索既不会在两个张紧轮上沿转轴轴向来回移动，同时两个张紧轮也不会沿着转轴轴向来回移动；并且绳索与两个张紧轮之间能够保持较好的张紧力，绳索与两个张紧轮之间不易打滑。
【附图说明】
图1为本发明实施例中第一张紧轮和第二张紧轮的结构示意图；
图2为本发明绳索牵引机构实施例一的结构示意图；
图3为电机与本发明实施例一中绳索牵引机构与外接动力机构的连接图一；
图4为电机与本发明实施例中绳索牵引机构与外接动力机构的连接图二；
图5为本发明实施例一中绳索牵引机构在实际应用过程中的装配图；
图6为本发明绳索牵引机构实施例二的结构示意图；
图7为本发明实施例一中绳索牵引机构应用在推拉窗中的平面结构图；
图8为本发明实施例一中绳索牵引机构应用在推拉窗中的立体结构图一；
图9为本发明实施例一中绳索牵引机构应用在推拉窗中的立体结构图二；
图10为现有技术中绳索采用“开环”结构的第一种绳索牵引机构的结构示意图；
图11为现有技术中绳索采用“开环”结构的第二种绳索牵引机构的结构示意图；
图12为图11中第一段绳索全部释放完以后绳索牵引机构的结构示意图；
图13为图11中第二段绳索全部释放完以后绳索牵引机构的结构示意图；
图14为现有技术中绳索采用“闭环”结构的第一种绳索牵引机构的结构示意图；
图15为图14中绳索移动到绕线轮底部后绳索牵引机构的结构示意图；
图16为图14中绳索移动到绕线轮顶部后绳索牵引机构的结构示意图；
图17为现有技术中绳索采用“闭环”结构的第二种绳索牵引机构的结构示意图；
图18为现有技术中绳索采用“闭环”结构的第二种绳索牵引机构的剖视图。
【具体实施方式】
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：
如图1和2所示的绳索牵引机构，是以绳索作为牵引动力带动外部负载运动，它包括有第一张紧轮1、第二张紧轮2、绳索3、转向轮4，其中第一张紧轮1的外周壁上设置有五个间隔设置的环形槽11，第二张紧轮2的外周壁上也设置有五个间隔设置的环形槽21；并且第一张紧轮1和第二张紧轮2相互邻近并排间隔设置且两者的转轴平行；而转向轮4则远离第一张紧轮1和第二张紧轮2设置；而所述绳索3进入第一张紧轮1的进线端自所述的转向轮4而来并以靠近第一张紧轮1的方向绕过第一张紧轮1的第一环形槽后，再以远离第一张紧轮1、靠近第二张紧轮2的方向绕过第二张紧轮2的第一环形槽，然后以远离第二张紧轮2、靠近第一张紧轮1的方向绕回第一张紧轮1的第二环形槽，从而形成一个完整的绕圈；而后，绕过第一张紧轮1的第二环形槽后的绳索3，再以远离第一张紧轮2、靠近第二张紧轮2的方向绕向第二张紧轮2的第二环形槽，绕过第二张紧轮2的第二环形槽后的绳索3，再以远离第二张紧轮2、靠近第一张紧轮1的方向绕回第一张紧轮1的第三环形槽，而后，绕过第一张紧轮1的第三环形槽后的绳索3，再以远离第一张紧轮1、靠近第二张紧轮2的方向绕向第二张紧轮2的第三环形槽，绕过第二张紧轮2的第三环形槽后的绳索3，再以远离第二张紧轮2、靠近第一张紧轮1的方向绕回第一张紧轮1的第四环形槽，而后，绕过第一张紧轮1的第四环形槽后的绳索3，再以远离第一张1紧轮、靠近第二张紧轮2的方向绕向第二张紧轮2的第四环形槽，从而形成了后续的三个绕圈；绳索3最终绕出第二张紧轮2的第四环形槽后的出线端，再绕回转向轮4后，与进线端构成首尾闭合相连。
第一张紧轮1和第二张紧轮2上外周壁上间隔设置的环形槽可以为多个，这里第一张紧轮1的第一环形槽指的是绳索3从进线端开始首次缠绕在第一张紧轮上的那个环形槽，而不是第一张紧轮从上到下数的第一个环形槽；例如第一张紧轮1外周壁上间隔设置有12个环形槽，绳索可以只缠绕12个环形槽中第5～8这4个环形槽。第二张紧轮2的第一环形槽的概念与第一张紧轮1的第一环形槽的概念类似。绳索3在第一张紧轮1、第二张紧轮2上的绕圈数至少为2圈，并且绕圈数不限定为整数，也可以为2.5、3.2、4.8等等。
本实施例中绳索3在第一张紧轮1和第二张紧轮2上的绕圈的外形近似为一椭圆形，但是在实际使用过程中，绳索3在第一张紧轮1和第二张紧轮2上的绕圈也可以绕成横8字形，绕成横8字形时，绳索3与两个张紧轮之间可以保持更好的张紧力，更加不易打滑。
另外，本发明的绳索牵引机构在实际应用过程中，张紧轮的个数可以不局限为两个，也可以为三个，四个或多个，只要多个张紧轮的外周壁上均设置有间隔设置的环形槽，并且相互邻近并排间隔设置即可；而绳索3在多个张紧轮的外周壁上一次顺序缠绕后再绕向转向轮，最后形成首尾闭合相连即可。
两个张紧轮1、2中，至少其中一个张紧轮由外接的动力驱动机构驱动旋转；这里可以有两种方式：
第一种方式中，第一张紧轮1为主动轮，与外接的动力驱动机构驱动联接，在外接的动力驱动机构驱动旋转，这里外接动力机构为一电机5，电机5的转动输出轴可以直接与第一张紧轮1联接带动第一张紧轮旋转，参见图3所示；而第二张紧轮2为从动轮，可以在绳索的带动下，由第一张紧轮1驱动转动；当然第二张紧轮2也可以通过皮带或链条与第一张紧轮1联接，在第一张紧轮1的带动转动；并且这里，可以让第二张紧轮2的外周壁直径制成比第一张紧轮1外周壁直径略小，并且两个张紧轮在安装时，第一张紧轮1和第二张紧轮2在转轴轴向上稍微错开一点放置，从而使第一张紧轮1外周壁上的第一环形槽与第二张紧轮2外周壁上的第一环形槽齐平。
第二种方式中，电机5的转动输出轴与一中间齿轮6联接；而第一张紧轮1和第二张紧轮2上均设置有与中间齿轮6相齿合的齿轮12、22，这样电机5带动中间齿轮6转动，中间齿轮6再带动两边的第一张紧轮1和第二张紧轮2同步转动，参见图4所示，这时，两个张紧轮均为主动轮。
转向轮4与第二张紧轮2之间的绳索段则可以用来连接外接的外部负载牵引架7。本实施例的绳索牵引机构在实际使用时，可以通过一个安装架8固定，参见图5所示。可应用于电动开合窗帘轨道、电动弧型弯曲轨道、电动遮阳帘、电动天棚帘、电动舞台帘、电动罗马帘等等。
实施例二：
与实施例一不同的是，本发明至少还包括一个导向轮9，导向轮9同样远离两个张紧轮设置，封闭的绳索同样需要绕过导向轮9，这样，导向轮9与转向轮4之间的绳索段用来连接外接的外部负载牵引架7，导向轮9与所述第二张紧轮2之间的绳索段也用来连接外接的外部负载牵引架，参见图6所示。这样，就可以自由的调整外部负载的运动方向。
实施例三：
与实施例一不同的是，绳索在第一张紧轮和第二张紧轮上的绕圈数为1圈或1圈到2圈之间，如1.5圈。而第二张紧轮外周壁上的环形槽可以只有一个，也可以为多个，但是绳索在第二张紧轮上只缠绕一次，其具体的缠绕方式为：绳索进入第一张紧轮的进线端自所述的转向轮而来并以靠近第一张紧轮的方向绕过第一张紧轮的第一环形槽后，再以远离第一张紧轮、靠近第二张紧轮的方向绕过第二张紧轮上的环形槽，然后以远离第二张紧轮、靠近第一张紧轮的方向绕回第一张紧轮的第二环形槽，从而形成一个完整的绕圈；而后，绕过第一张紧轮的第二环形槽后的绳索，再以远离第一张紧轮的方向绕出第一张紧轮的出线端，再绕回转向轮后，与进线端构成首尾闭合相连。
本实施例可以应用在一些加载在绳索上的牵引力不是非常大的牵引设备中。
图7、8、9给出了本发明实施例中绳索牵引机构的一个具体应用，它应用在推拉窗上，该推拉窗包括窗框101、能在窗框101内移动的窗扇102以及设置在窗框101上的电机103，绳索牵引机构固定在窗框101上方，电机103作为动力源驱动至少其中一个张紧轮(1和/或2)旋转，窗扇102上方固定所述牵引架7，该牵引架7同时也固定在绳索3上，窗框101底边设置有滑轨104，窗扇102底边设置有可在该滑轨104上滚动的滚轮105，窗扇102的重量可以通过滚轮105承载在窗框下侧的轨道104上，滑轨104和滚轮105共同组成了推拉窗窗扇102的滑动承重机构。
通过上述推拉窗实施例，本发明提供的绳索牵引机构在应用时可以只用作产生牵引动力的部件，而对于重量特别大的外部负载来说，本发明中的绳索不宜用作提升或吊挂外部负载，外部负载可以单独设计承重机构来承重。
而对于一些重量较轻的外部负载来说，例如窗帘，本发明提供的绳索牵引机构在应用时不仅可以用作产生牵引动力，还可以用于对窗帘布本身的承重，即在具体实用过程中，可以将窗帘布直接悬挂在牵引架上。