CN105435461A - 益智凸轮记忆块控制轨迹玩具小车 - Google Patents

Abstract

一种益智凸轮记忆块控制轨迹玩具小车，主要由车壳、车底板、前轮组、凸轮控制转向机构、变速齿轮组、干电池电源、后轮组件、马达等部件组成。主要特征在于基于凸轮记忆块方向控制方案，玩具小车其行进速度与控制方向的凸轮记忆块转速比值为一常数。凸轮记忆块可由玩家自主设计或雕刻，由凸轮记忆块固化预先设计行进轨迹。凸轮的设计需要遵从一定的规律，需要玩者进行简单的计算，并将计算结果固化在凸轮记忆块上，然后进行雕刻，最后在玩具小车中验证，检查路线是否符合构想。因此，具有益智、娱乐、促进玩者身心发展的功能。

Description

益智凸轮记忆块控制轨迹玩具小车

技术领域

本发明涉及一种益智玩具，符合采用凸轮记忆块控制玩具小车行进轨迹的一种玩具车。

背景技术

目前大多数的玩具小车分为几类，其一，固定直线运动，或者采取翻转机构，令其在碰到障碍物后翻转换向；其二，采取旋转换向机构，玩具车可以在碰到障碍后，偏转方向行进；其三，采用电子遥控、声、光控等技术，由玩者自主控制玩具车路线，其四，采用轨道限制玩具车的行进轨迹，等等。这些玩具益智效果有限，玩者适合的人群年龄普遍偏小，这些玩具都没有将玩家书本所学知识与其动手能力系统的结合起来，或者说非常有限，因此对玩者的智力开发，动手能力锻炼的作用不多。

发明内容

本发明提供一种玩具小车，其行进轨迹用凸轮记忆块控制，凸轮记忆块由玩家根据自己想要的行进轨迹进行设计、雕刻。将凸轮安装在玩具车内，就可以控制玩具小车，令其按照设计的路线行进。

凸轮的设计需要遵从一定的规律，需要玩者进行简单的计算，并将计算结果固化在凸轮上，然后进行雕刻，最后在玩具小车中验证，检查路线是否符合构想。小车行进路线设计可以千变万化，可以让玩家充满想象空间，当玩家自己动手达到预想目标时，是可以愉悦身心的。在把玩过程中，不知觉间就开动了玩者的脑筋、锻炼了玩者设计与动手能力，考验了玩者耐心、心里素质等，有益于玩家的综合素质的提高。

本玩具小车设定的玩家是小学三年级以上青少年，具备一定的加减乘除运算能力及动手能力。更小的玩家应在大人的陪同或引导下参与。

技术方案：

玩具小车由驱动马达、干电池、齿轮组、凸轮机构、车体、轮系等组成。干电池提供玩具小车行进动力，驱动马达带动齿轮组，齿轮组带动后轮轴，由后轮旋转令小车前进。另外，齿轮组还驱动凸轮低速旋转，凸轮推动从动杆，从动杆一端设计成齿条，由齿条推动大齿轮组转动，而大齿轮带动两个前轮扇形转向齿轮绕各自的立轴中心转动，由此实现前轮转向。

凸轮根据预想路线设计，并可以很方便的安装到玩具车特定的位置上。由于后轮的转速与凸轮转速比始终为一定值，由凸轮控制前轮方向，就确定小车前进的路线长度与换向时间，形成特定的运行轨迹。

凸轮材料选取利于切削的软木，塑料，橡胶等，用普通的工具即可雕刻，方便玩者动手实践。

有益效果：

锻炼玩家的设计计算能力，启发玩者的想象空间，培养玩者的动手能力，是集娱乐、益智、动手实践的一款互动性很强的功能玩具。在玩具中附带一定的设计说明，设计实例，让接触到的少年儿童能快速掌握玩具设计要领，在玩乐中丰富知识，促进玩者各方面全面发展。并可以通过组织有关动，例如：完成特定的行进轨迹方案竞赛等，都可以激发玩者更大的参与本益智游戏的热情，在竞赛中开发少年玩者的潜能。

【附图说明】

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1：益智凸轮记忆块控制轨迹玩具小车结构示意图

1、车底板2、前轮组3、扇形齿轮转向机构4、大齿轮5、小齿轮

6、干电池7、后轮8、电线9、电源开关10、齿轮组件11、后轮轴

12、弹簧13、齿条凸轮从动杆14、凸轮15、凸轮卡紧装置16、凸轮盒盖板17、马达18、车壳安装螺孔

图2：凸轮记忆块转向功能区示意图

1、左转最小回转半径控制线2、左转控制区3、直行控制线4、右转控制区5、右转最小回转半径控制线6、凸轮记忆块安装孔

图3：凸轮记忆块转向时间及转向回转半径刻度线示意图

1、转向时间控制刻度线2、转向回转半径控制刻度线

图4：几种典型行进轨迹的凸轮记忆块外形图

1、右转最小回转半径凸轮记忆块2、右转凸轮记忆块3、直行凸轮记忆块4、左转凸轮记忆块5、左转最小回转半径凸轮记忆块6/7/8、复杂行进轨迹凸轮记忆块举例

图5：扇形齿轮转向机构零件图

图6：路线设计举例示意图

图7：凸轮记忆块设计的举例示意图

【实施方式】

本发明“益智凸轮记忆块控制轨迹玩具小车”主要由车壳、车底板、前轮组、凸轮控制转向机构、变速齿轮组、干电池电源、后轮组件、马达等部件组成。

其中车壳（图中未画出）与车底板转配，通过螺钉与车底板上件18固定，用于将玩具车所有传动组件隐藏其中。

其中的件1车底板作为其它部件的安装基座：有供安装干电池的电池盒；有供安装变速齿轮组件的齿轮箱体结构；有供前轮、后轮安装的支撑结构；有供齿条凸轮从动推杆安装用的滑槽支撑结构，滑槽顶端装有压簧；有供大齿轮、小齿轮安装定位的轴承孔结构；还有供车壳安装用的件18车壳安装螺孔结构。此外，车底板上对应凸轮位置开有可拆盖板，方便凸轮的拆卸、安装。电源开关也安装在车底板上。

马达安装在齿轮箱体壁上，其输出轴端装有小齿轮，齿轮组件一方面将动力传到玩具车的后轮轴，提供前进驱动；一方面带动装有凸轮记忆块的齿轮轴转动，因此，后轮轴的转速与凸轮的转速的比值为一个常数。当凸轮记忆块转动控制玩具车行进方向时，玩具车前进的距离与方向保持时间，使小车形成特定的行进轨迹。

凸轮记忆块通过其上的安装孔与齿轮输出轴装配，输出轴端应有限位结构，防止凸轮块滑出。凸轮记忆块与齿条凸轮从动杆形成凸轮机构，凸轮记忆块转动时，推动齿条凸轮从动杆做往复直线运动。齿条凸轮从动杆为长方体结构，一面设计有齿条，安装在车底板上专用滑槽中，滑槽端部与齿条凸轮从动杆之间留有一定的空位，安装有弹簧，将齿条凸轮从动杆推向凸轮记忆块，始终保持贴合状态。齿条凸轮从动杆做往复直线运动时，齿条带动与之啮合的小齿轮转动，大齿轮与小齿轮固定在一起，也随之转动，大齿轮与小齿轮的转动轴安装在车底板的轴承座孔中。大齿轮转动时，带动与之啮合的两个扇形齿轮转向机构绕其各自的立轴转动，从而带动安装在扇形齿轮转向机构上的两个前轮绕立轴转动，至此，两前轮实现联动，玩具车方向改变。

凸轮记忆块由方便切削、雕刻的材料制作，具备一定的硬度。凸轮记忆块有定的厚度，其外沿凸轮轮廓根据所需控制的方向进行设计、雕刻。其回转中心的为孔状结构，可以是方孔，也可以是其他形式的孔，主要取决于凸轮记忆块与齿轮组件的输出轴之间的连接设计与锁位设计，本方案只提出了其中一种形式。

前轮与扇形齿轮转向机构之间采用轴承连接，即前轮轴心为轴承孔状，扇形齿轮转向机构上有供其安装的轴，轴的一端与扇形齿轮转向机构固定形成一个整体，另一端设计由限位装置，防止前轮从轴上滑出。

凸轮记忆块的设计，是先有玩者设计的玩具车路线，再根据一定设计方法确定凸轮记忆块外形，再进行雕刻。以下结合图6、图7举例说明：

设：玩具车后轮转速为n₁，后轮直径d₀，凸轮转速n₂，后轮轴的转速与凸轮的转速的比值为一个常数，现令n₁/n₂=1/360，即后轮每转动一圈，凸轮记忆块转动角度为1°，则对于图6中玩具车行进的轨迹（直行S1、左转弯以最小回转半径转一圈S2、直行S3、右转弯以最小回转半径转一圈S4、直行S5），计算凸轮记忆块在各路段的控制时间，将其转换成雕刻控制角度计算如下：

α1=（S1/πd₀）*（n₁/n₂）*360°=（S1/πd₀）°

α2=（S2/πd₀）*（n₁/n₂）*360°=（d₁/πd₀）°

α3=（S3/πd₀）*（n₁/n₂）*360°=（S3/πd₀）°

α4=（S4/πd₀）*（n₁/n₂）*360°=（d₂/πd₀）°

α5=（S5/πd₀）*（n₁/n₂）*360°=（S5/πd₀）°

根据计算结果，在图3凸轮记忆块初始刻度面上找到角度、回转半径对应刻度线，然后进行雕刻的结果如图7所示。在方向转化时，应当要注意凸轮轮廓的过渡线处理，因为过大的角度不利于凸轮从动推杆的滑动，这部分过渡线处理与玩具车路线轨迹影响很大，需要玩家在游戏中总结、摸索、调整，故而能很好的促进玩者的智力发展、忍耐性、坚韧性格及解决问题能力的养成。

Claims (4)

1.一种益智凸轮记忆块控制轨迹玩具小车，主要由车壳、车底板、前轮组、凸轮控制转向机构、变速齿轮组、干电池电源、后轮组件、马达等部件组成。

2.根据权利要求1所述，本发明的主要特征在于基于凸轮记忆块方向控制方案，玩具小车其行进速度与控制方向的凸轮记忆块转速比值为一常数，凸轮记忆块可由玩家自主设计或雕刻，由凸轮记忆块固化预先设计行进轨迹。

3.根据权利要求1、2所述，本说明书只提供了其中一种具体结构及实施方案，凡采用基于凸轮记忆块方向控制方案的具体实施个案设计，均应落入本发明的权利要求范围。

4.根据权利1、2、3所述，本说明书提供的凸轮记忆块除在用于控制玩具车的方向以形成特定行进轨迹之外，仍可在本发明说明书的实施方案基础上，再在变速齿轮组中增加一组或若干组凸轮记忆块，用于控制在玩具车行进轨迹上的特定点加入声、光、电等开关触点，例如，转向等闪、转向提示音、延时停止开关等，均应视为落入本发明的权利保护范围。