CN103301636A - 飞轮电机和回旋离合器 - Google Patents

Abstract

一种用于玩具的惯性电机具有支撑旋转飞轮的壳体。该飞轮具有盘，其具有大体径向移动的构件，该构件的移动改变盘的惯性力矩。另一个构件由壳体支撑以朝向或远离所述盘而移动，且被设置成在所述飞轮足够地减慢时可与可移动构件中的至少一个接合。在接合时飞轮中的角动量和能量被传递至壳体。该壳体还可包括诸如齿轮系的传动装置，以将飞轮与玩具的多个构件中的一个连接，从而被飞轮驱动。

Description

飞轮电机和回旋离合器

技术领域

本发明涉及一种具有可变惯性飞轮电机的玩具车。

背景技术

在玩具工业中，配置了飞轮的电机是已知的。例如，在美国专利第1,538,205、3,650,067、3,932,957和4,631,041号中示出了通常被称作摩擦电机的玩具车。该飞轮与外轮啮合，可通过推动或驱动所述车来加速飞轮，然后飞轮驱动该外轮来加速该外轮。如美国专利第3,229,413和3,932,957号中所示的，可通过诸如拉绳等的其他装置来加速用于玩具中的其他飞轮电机。

已经设计了其他玩具车以从移动方向滑出，作为一种特技。例如，包括美国专利第3,984,939、4,582,171、4,850,032、6,565,409号。因此，已知怎样使用飞轮电机以向玩具车提供打滑的动力。该电机还可用于在其他类型的玩具中提供多种动作，如陀螺、玩偶和角色，这些玩具之前也使用飞轮电机。

发明内容

一种玩具车具有可变惯性飞轮电机。提供一种机械装置，以当在所述飞轮推动车之后充分地减速时，单独在车中从飞轮传递角动量至车，以使在车的行程结束时车在飞轮的旋转方向旋转。

附图说明

接合附图，上述简介和下文中本发明的优选实施方式的说明将更容易理解。为了示出本发明的目的，在附图中示出了当前优选的实施方式。然而，应该理解本发明不限于所示的具体配置和工具。

图1是玩具车的顶部、正面和右侧的透视图，车的另一侧是镜像；

图2是图1的车的底视图；

图3是顶视图，其中车的本体以前端从底盘向上枢转，露出摩擦电机/飞轮驱动组件的顶部；

图4是车的侧视图，其中将摩擦电机/飞轮驱动组件移除；

图5是将摩擦电机/飞轮驱动组件从车的底盘和本体移除后的侧视图；

图6是图5中所示的摩擦电机/飞轮驱动组件反转以示出其底侧的透视图；

图7是摩擦电机/飞轮驱动组件壳体的上部分的内部面向下侧的大体平面图；

图8是摩擦电机/飞轮驱动组件壳体的下部分的内部面向上侧的大体平面图；

图9是摩擦电机/飞轮驱动组件的回旋离合器的弯曲铁丝部件或爪（catch）的透视图；

图10是电机的具有可枢转地安装的配重臂的可变惯性飞轮的顶平面图；

图11是示出了飞轮盘的底侧的图10的可变惯性飞轮的底平面图；

图12是被抓持的玩具车的透视图，其中在罩的前端被枢转地按下以松开弯曲铁丝部件或回旋离合器的爪以让飞轮加速。

具体实施方式

在以下说明中仅为方便使用一些术语而不作为限制。词诸如“左”、“右”、“上”、“下”指示附图中进行参考的指定方向。词“向内”和“向外”分别指朝向和远离所述部件及其指定部分的几何中心。该术语包括上述具体地提及的词，从其派生的和类似重要的词。

参考图1至3，根据本发明的玩具车10包括安装在前轴13上的一对前轮12，以在车10的轴上或与车10的轴共同自由旋转，以及安装在车10的后轴15上的一对后轮14。将伞齿轮16（图4）固定至后轴15以与后轴15和一对后轮14共同旋转。车10优选地为底盘18和本体20的构造，但可使用成对的壳体和其他单壳构造。本体20的前端优选为通过图4中所示的销24铰接至底盘18的前端，但可使用另外的常规的固定或可释放或可移除连接。将远离铰接销24的在底盘18的后端的凸片18a可释放地容纳在本体20的后端上的槽20a中，以可释放地一起固定后端。

参考图1、3和4，本体20包括在21处通过铰链固定至本体20的剩余部分26的罩22，从而在其前端处枢转或至少向下弯。参考图3-4，凸片22a从罩22的内侧朝向底盘18向下和向内突起。凸片22a用于操作具有可变惯性飞轮的惯性电机的离合器，具有可变惯性飞轮的惯性电机在图3、4-6中大体以30指示，且被支撑在本体20下方的底盘18上。

可变的惯性轮电机30包括具有匹配的顶部32a和底部32b部件的壳体32。参考图5-7和9，弯曲铁丝部件40由壳体32枢转地支撑。其传动系包括一组齿轮36、38、54，其将接触道路的后轮14与电机30的飞轮旋转地接触。铁丝部件40基本上是具有前和后的曲柄式杆，通过横向部分42c连接的大体平行的臂42a、42b，该横向部分42c通过可枢转地固定在壳体部件32a、32b之间而与壳体32可移动地固定。前臂42a从横向部分42c（图6和7）沿着电机壳体32的右侧向前/向外延伸，而后臂42b从部分42c沿着壳体32的左侧向内/向后延伸。后臂42b的最内自由端最接近飞轮并横向于臂42b地向下弯至大体由部分42a-42c形成的平面，以形成钩42d（图9）。臂42b的具有钩42d的最内端44经由顶部32a（图3）中的开口延伸进入壳体32，且经由该开口可向上和向下移动。前臂42a优选地与弹性铁丝48（图5、6和8）一段的形式的偏压部件接合，该弹性铁丝48优选地由壳体32横向优选支撑在部件32a、32b之间，从而在前臂42a下方延伸并将其向上偏压。这相应地将钩42d向下偏压更深地进入壳体32。这样，通过且经由壳体32支撑弯曲铁丝部件40，以移动进入或远离与壳体32中的飞轮的接合。

主要参考图6、7和8，齿轮系36、38、54的形式的传动装置将后轮14经由后轴15和后轴伞齿轮16（参见图4）与电机30的飞轮连接。更具体地，示例性齿轮系包括支撑在壳体部件32a、32b之间在两个竖直、平行的轴的每一个上的两组固定地成对的齿轮。后轴伞齿轮16与伞齿轮36a（图6）啮合，该伞齿轮36a与较大直径的正齿轮36b（图8）共轴地成对。正齿轮36b与较小的小齿轮38a（图9）啮合，该较小的小齿轮38a与较大的正齿轮38b共轴地成对。正齿轮38b与固定在竖直轴56上的小齿轮54啮合，该竖直轴56构成由图8中大致以50指示的飞轮的中心轴。

参考图8和10，飞轮50是组件且包括支撑在壳体32中的较重的盘52（优选为金属），以与竖直轴56和与轴56共轴的凸起的枢轴64（图11）水平地旋转，该轴56从盘52的面向底部侧向下延伸。提供半球形的槽33（图2和6），其从底部壳体部件32b的面向底部侧突起以接收枢轴64。其还经由底盘18（图2）中的开口18b（参见图4）突起，并用于固定电机30以限制其相对于底盘18的横向移动。通过诸如螺栓或铆钉等的常规方式将电机壳体32固定地连接至车10的剩余部分，但还可通过装配至本体和底盘之间的合适配置的舱而将电极壳体32不可移动地固定。如图8和10中所示，将多个优选地直径相反的构件对58枢转地安装至盘52以相对于飞轮50和盘52的中心轴线大体径向地移动。各构件58优选地为包括拱形臂58a的配重（weight）58，该拱形臂58a具有最接近盘52的中心且通过诸如销59等的适合方式枢转地固定至盘52的内端。各臂58a的相对的外端或自由端远离枢转销59，支撑向上延伸的挡块（dog）58b形式的另一个配重。该挡块58b和支撑其的臂58a也是大体较重的，优选地由金属制成，且大体相对于盘52的旋转轴线径向地移动，盘52的旋转轴线是轴56和枢轴64的中心轴线。通过隐藏在附图中但位于各臂58a的下方且在相对端与盘52和臂58a接合的螺旋弹簧将各臂58a径向地向内朝向轴56偏压。各配重构件58被配置成在盘52足够高的转速下，各配重58的离心力克服弹簧的偏压，且各臂58a径向向外克服弹簧偏压以将挡块58b从初始静止位置径向向外移动到展开的、径向上更向外的位置，其中初始静止位置在图10中以实线所示的上臂58a维持，在此挡块58b将与弯曲铁丝部件40的钩42d接合，而展开的、径向上更向外的位置由在相同的图中以虚线表示的标为58a’的臂保持，在此挡块58b被设置成从钩42d径向向外以避免与钩42d接合。柱62（图10）可被设置成在盘52的外周围向上延伸，其中柱62可与臂58a接合以防止臂58a的过度伸展。因此，构件/配重58是离合器的回转式构件，其通过移动来改变飞轮50的惯性力矩。该挡块58b是与作为离合器致动器的弯曲铁丝部件40可释放地结合的挡块。

车10如下操作。参考图12，抓持住车本体20，其中在前端将罩22向内按压，且在支撑表面上优选地反复推动车10，其中支撑表面与至少后轮14接合以加速飞轮盘52的旋转。在罩22下方的凸片22a按压在弯曲铁丝部件42的前臂42a上，克服了弹簧48的偏压且将前臂部分42a向下枢转，其将前臂部分42b向上枢转并将钩42d从飞轮盘42的上侧枢转离开并至挡块58b的上方。这允许飞轮50加速而不与弯曲铁丝部件42抵触。这样，齿轮和飞轮50像常规的摩擦/飞轮电机一样作用。当飞轮50实现要求的快速旋转时，释放车10，并通过飞轮50的连续旋转驱动后轮14而将车10沿着大体线性的移动路径推动。由于从飞轮50获得能量而推动车10，所以飞轮盘52失去速度且通过加速向外伸展的臂58a向内移动。随着后轮14通过旋转飞轮50旋转，车10继续沿着移动路径移动，直到配重臂58a中的一个充分向内径向移动使得其挡块58b与钩42d接合。该接合突然地停止飞轮盘52，以及与飞轮50啮合的后轮14的旋转，并在接合时使得保持在飞轮50中的角动量和能量在车10中完全转移至车10的剩余部分（即，底盘18和本体20），使得在车10刹车至移动路径上的停止点（halt）而停止时车在飞轮50旋转的旋转方向短暂地绕转（spin）。应该理解，枢转地固定至壳体32的弯曲的铁丝部件40通过壳体32固定地连接至底盘18。与飞轮组件50的挡块58b中的一个接合的是机械装置，通过该机械装置，将飞轮50中的剩余的角动量和能量在车中从飞轮50经由弯曲铁丝部件40传递至车10。该可移动的配重构件由可枢转地固定至壳体32中的弯曲铁丝部件40可选地接合，构成用于在通过部件40与电机壳体32接合处传递飞轮50中剩余的转动能量和动量的装置。

尽管公开了本发明的优选实施方式，其中可变惯性飞轮电机用于进行推进，然而应该理解可在其他配置和方向中和为了其他目的将惯性飞轮电机结合至飞轮。例如，除了弹簧，可将弹性或挠性部件用于偏置停止臂58a。此外，除了上述枢转曲柄杆40，可将其他机械装置设置在回旋器50和电机壳体32之间，如提供在飞轮50静止时由壳体支撑的与盘52和挡块58b相反的弹簧加载制动部件（spring biased catch）。该制动部件可由楔、凸轮等升起，或者还可由分开的枢转地安装的杆升起，或者通过相同或相似的机械部件从盘枢转离开。另外，可将支撑臂58a止动构件58b或其等同物安装至配重部件，以沿着槽大体径向移动进或穿过飞轮的盘，该飞轮的盘通过不同类型的偏压部件沿着槽径向向内偏压。此外，玩具10可另外地设置有拉绳以将飞轮加速。另外，可将本发明结合至关于所设置的横向水平轴线旋转的飞轮，其有时被提供至双轮玩具车以稳定该车，如自行车和摩托车。根据该飞轮所安装的位置和其旋转的方向，可使得车翘起一端（flip end），短暂停止，或执行其他特技（stunt）。另外，尽管在玩具车10中公开的可变惯性飞轮电机50的优选实施方式横向地居于车的中间，然而其并不必须要这样设置。将飞轮设置成偏离中心可提供其他不一般的绝技能力和反应。如最初地提及地，可将该可变惯性飞轮电机用于其他玩具，包括但不限于陀螺、玩偶和其他形象。

本领域技术人员应该理解，可对上述实施方式进行改变而不偏离其广泛的发明概念。因此，应该理解，本发明不限于上述具体的实施方式，但旨在覆盖本发明的实质和范围中的修改。

Claims (20)

1.一种惯性电机，包括：

壳体；

飞轮，其包括由所述壳体支撑的盘以关于中心轴线旋转；和

当所述飞轮的旋转减慢到足够程度时用于将角动量从所述飞轮传递至所述壳体的装置。

2.如权利要求1所述的惯性电机，其中所述装置包括：

通过所述壳体支撑的部件，以移动至接合所述飞轮和远离与所述飞轮的接合。

3.如权利要求2所述的惯性电机，其中所述装置还包括：

多个构件，其由所述盘支撑以相对于所述中心轴线至少大体径向移动，从而所述构件径向地位于静止位置以在飞轮的盘停止的状况下与所述部件接合，并且在所述飞轮以足够高的转速旋转时将所述构件的位置相对于所述部件在径向上进一步向外设置，以避免与所述部件发生接合。

4.如权利要求3所述的惯性电机，其中所述部件被充分紧固至壳体，从而在所述构件中的一个与所述部件接合时所述旋转飞轮中剩余的旋转动量通过所述部件从所述飞轮传递至所述壳体。

5.如权利要求4所述的惯性电机，其中所述部件是由所述壳体枢转地支撑的杆，从而将所述杆最接近所述飞轮的端部移动至与所述构件接合和远离与所述构件的接合。

6.如权利要求5所述的惯性电机，还包括由所述壳体支撑的偏压部件，从而将所述杆最接近所述飞轮的所述端部偏压至与所述构件中的一个接合，以停止所述飞轮的旋转。

7.如权利要求5所述的惯性电机，其中各飞轮构件包括枢转地连接至所述盘的臂，以相对于所述中心轴线大体径向地移动，且还包括设置在所述臂上的挡块，以与所述杆接合从而停止所述飞轮的旋转。

8.如权利要求1所述的惯性电机，还包括在所述壳体中与所述飞轮连接的齿轮系。

9.如权利要求1所述的惯性电机，其安装在玩具车中。

10.如权利要求9所述的惯性电机，其中所述玩具车具有至少一个道路接合轮，且还包括将所述至少一个道路接合轮与所述飞轮旋转地连接的传动装置。

11.如权利要求10所述的惯性电机，其中所述传动装置被设置在所述壳体中。

12.如权利要求9所述的惯性电机，其中所述部件是由所述壳体枢转地支撑的杆，以从所述玩具车的外部被致动。

13.如权利要求12所述的惯性电机，其中所述杆被设置成通过所述玩具车的本体部分被致动。

14.一种玩具车，包括：

多个道路轮，其支撑所述车以在支撑表面上移动；

设置在所述玩具车中的电机，所述电机包括壳体，该壳体容纳有具有盘的飞轮，该盘关于中心轴线旋转；

传动装置，其可旋转地将所述飞轮与所述道路轮中的至少一个连接，使得所述飞轮与任何所连接的道路轮共同旋转；和

被可移动地支撑的部件，从而与所述飞轮接合，并停止所述飞轮和任何所连接的道路轮的旋转，并使得在接合时飞轮中剩余的角动量被传递至所述壳体，以在所述飞轮在接合时所旋转的方向上旋转所述壳体。

15.如权利要求14所述的玩具车，其中所述壳体由所述车不可移动地支撑，且其中所述剩余的角动量经由所述壳体被传递至所述车，以在所述飞轮旋转的所述方向上旋转所述车。

16.如权利要求14所述的玩具车，其中所述传动装置是容纳在所述壳体中的齿轮系。

17.如权利要求14所述的玩具车，其中所述飞轮为一组件，该组件还包括多个配重，其可在所述盘上大体径向移动以改变所述飞轮的惯性力矩。

18.如权利要求17所述的玩具车，其中在所述盘以足够高的速度旋转时，所述配重可从所述盘上的静止径向位置移动至所述盘上在径向上更加向外的位置，其中在静止径向位置所述配重将与所述部件接合，在径向上更加向外的位置所述配重避免所述部件接合。

19.一种操作在本体内具有可变惯性电机的玩具的方法，包括以下步骤：

将所述电机的可变惯性飞轮加速；

允许被加速的飞轮旋转并为所述玩具的至少一个动作提供动力；和

接合旋转的飞轮，并将接合时所述飞轮中剩余的一定量的角动量从所述飞轮自动传递至所述本体，以在停止向所述玩具的所述至少一个动作提供动力时使所述本体旋转。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述玩具是车，且其中：

所述允许步骤包括让所述被加速的飞轮沿着移动路径推动所述玩具车；以及

所述接合步骤包括将接合时所述飞轮中剩余的所述一定量的角动量从所述飞轮自动传递至所述车，以使得所述车在沿着所述移动路径停止时旋转。

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