益智凸輪記憶塊控制軌跡玩具小車的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種益智玩具，符合采用凸輪記憶塊控制玩具小車行進軌跡的一種玩具車。
【背景技術】
[0002]目前大多數的玩具小車分為幾類，其一，固定直線運動，或者采取翻轉機構，令其在碰到障礙物后翻轉換向；其二，采取旋轉換向機構，玩具車可以在碰到障礙后，偏轉方向行進;其三，采用電子遙控、聲、光控等技術，由玩者自主控制玩具車路線，其四，采用軌道限制玩具車的行進軌跡，等等。這些玩具益智效果有限，玩者適合的人群年齡普遍偏小，這些玩具都沒有將玩家書本所學知識與其動手能力系統的結合起來，或者說非常有限，因此對玩者的智力開發，動手能力鍛煉的作用不多。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種玩具小車，其行進軌跡用凸輪記憶塊控制，凸輪記憶塊由玩家根據自己想要的行進軌跡進行設計、雕刻。將凸輪安裝在玩具車內，就可以控制玩具小車，令其按照設計的路線行進。
[0004]凸輪的設計需要遵從一定的規律，需要玩者進行簡單的計算，并將計算結果固化在凸輪上，然后進行雕刻，最后在玩具小車中驗證，檢查路線是否符合構想。小車行進路線設計可以千變萬化，可以讓玩家充滿想象空間，當玩家自己動手達到預想目標時，是可以愉悅身心的。在把玩過程中，不知覺間就開動了玩者的腦筋、鍛煉了玩者設計與動手能力，考驗了玩者耐心、心里素質等，有益于玩家的綜合素質的提高。
[0005]本玩具小車設定的玩家是小學三年級以上青少年，具備一定的加減乘除運算能力及動手能力。更小的玩家應在大人的陪同或引導下參與。
[0006]技術方案:
玩具小車由驅動馬達、干電池、齒輪組、凸輪機構、車體、輪系等組成。干電池提供玩具小車行進動力，驅動馬達帶動齒輪組，齒輪組帶動后輪軸，由后輪旋轉令小車前進。另外，齒輪組還驅動凸輪低速旋轉，凸輪推動從動桿，從動桿一端設計成齒條，由齒條推動大齒輪組轉動，而大齒輪帶動兩個前輪扇形轉向齒輪繞各自的立軸中心轉動，由此實現前輪轉向。
[0007]凸輪根據預想路線設計，并可以很方便的安裝到玩具車特定的位置上。由于后輪的轉速與凸輪轉速比始終為一定值，由凸輪控制前輪方向，就確定小車前進的路線長度與換向時間，形成特定的運行軌跡。
[0008]凸輪材料選取利于切削的軟木，塑料，橡膠等，用普通的工具即可雕刻，方便玩者動手實踐。
[0009]有益效果:
鍛煉玩家的設計計算能力，啟發玩者的想象空間，培養玩者的動手能力，是集娛樂、益智、動手實踐的一款互動性很強的功能玩具。在玩具中附帶一定的設計說明，設計實例，讓接觸到的少年兒童能快速掌握玩具設計要領，在玩樂中豐富知識，促進玩者各方面全面發展。并可以通過組織有關動，例如:完成特定的行進軌跡方案競賽等，都可以激發玩者更大的參與本益智游戲的熱情，在競賽中開發少年玩者的潛能。
[0010]【【附圖說明】】
下面結合附圖對本發明進一步說明。
[0011]圖1:益智凸輪記憶塊控制軌跡玩具小車結構示意圖1、車底板2、前輪組3、扇形齒輪轉向機構4、大齒輪5、小齒輪
6、干電池7、后輪8、電線9、電源開關10、齒輪組件11、后輪軸12、彈簧13、齒條凸輪從動桿14、凸輪15、凸輪卡緊裝置16、凸輪盒蓋板17、馬達18、車殼安裝螺孔
圖2:凸輪記憶塊轉向功能區示意圖
1、左轉最小回轉半徑控制線2、左轉控制區3、直行控制線4、右轉控制區5、右轉最小回轉半徑控制線6、凸輪記憶塊安裝孔
圖3:凸輪記憶塊轉向時間及轉向回轉半徑刻度線示意圖1、轉向時間控制刻度線2、轉向回轉半徑控制刻度線圖4:幾種典型行進軌跡的凸輪記憶塊外形圖1、右轉最小回轉半徑凸輪記憶塊2、右轉凸輪記憶塊3、直行凸輪記憶塊4、左轉凸輪記憶塊5、左轉最小回轉半徑凸輪記憶塊6/7/8、復雜行進軌跡凸輪記憶塊舉例圖5:扇形齒輪轉向機構零件圖圖6:路線設計舉例示意圖圖7:凸輪記憶塊設計的舉例示意圖 【實施方式】
本發明“益智凸輪記憶塊控制軌跡玩具小車”主要由車殼、車底板、前輪組、凸輪控制轉向機構、變速齒輪組、干電池電源、后輪組件、馬達等部件組成。
[0012]其中車殼(圖中未畫出)與車底板轉配，通過螺釘與車底板上件18固定，用于將玩具車所有傳動組件隱藏其中。
[0013]其中的件I車底板作為其它部件的安裝基座:有供安裝干電池的電池盒;有供安裝變速齒輪組件的齒輪箱體結構;有供前輪、后輪安裝的支撐結構;有供齒條凸輪從動推桿安裝用的滑槽支撐結構，滑槽頂端裝有壓簧;有供大齒輪、小齒輪安裝定位的軸承孔結構;還有供車殼安裝用的件18車殼安裝螺孔結構。此外，車底板上對應凸輪位置開有可拆蓋板，方便凸輪的拆卸、安裝。電源開關也安裝在車底板上。
[0014]馬達安裝在齒輪箱體壁上，其輸出軸端裝有小齒輪，齒輪組件一方面將動力傳到玩具車的后輪軸，提供前進驅動;一方面帶動裝有凸輪記憶塊的齒輪軸轉動，因此，后輪軸的轉速與凸輪的轉速的比值為一個常數。當凸輪記憶塊轉動控制玩具車行進方向時，玩具車前進的距離與方向保持時間，使小車形成特定的行進軌跡。
[0015]凸輪記憶塊通過其上的安裝孔與齒輪輸出軸裝配，輸出軸端應有限位結構，防止凸輪塊滑出。凸輪記憶塊與齒條凸輪從動桿形成凸輪機構，凸輪記憶塊轉動時，推動齒條凸輪從動桿做往復直線運動。齒條凸輪從動桿為長方體結構，一面設計有齒條，安裝在車底板上專用滑槽中，滑槽端部與齒條凸輪從動桿之間留有一定的空位，安裝有彈簧，將齒條凸輪從動桿推向凸輪記憶塊，始終保持貼合狀態。齒條凸輪從動桿做往復直線運動時，齒條帶動與之嚙合的小齒輪轉動，大齒輪與小齒輪固定在一起，也隨之轉動，大齒輪與小齒輪的轉動軸安裝在車底板的軸承座孔中。大齒輪轉動時，帶動與之嚙合的兩個扇形齒輪轉向機構繞其各自的立軸轉動，從而帶動安裝在扇形齒輪轉向機構上的兩個前輪繞立軸轉動，至此，兩前輪實現聯動，玩具車方向改變。
[0016]凸輪記憶塊由方便切削、雕刻的材料制作，具備一定的硬度。凸輪記憶塊有定的厚度，其外沿凸輪輪廓根據所需控制的方向進行設計、雕刻。其回轉中心的為孔狀結構，可以是方孔，也可以是其他形式的孔，主要取決于凸輪記憶塊與齒輪組件的輸出軸之間的連接設計與鎖位設計，本方案只提出了其中一種形式。
[0017]前輪與扇形齒輪轉向機構之間采用軸承連接，即前輪軸心為軸承孔狀，扇形齒輪轉向機構上有供其安裝的軸，軸的一端與扇形齒輪轉向機構固定形成一個整體，另一端設計由限位裝置，防止前輪從軸上滑出。
[0018]凸輪記憶塊的設計，是先有玩者設計的玩具車路線，再根據一定設計方法確定凸輪記憶塊外形，再進行雕刻。以下結合圖6、圖7舉例說明:
設:玩具車后輪轉速為m，后輪直徑do，凸輪轉速m，后輪軸的轉速與凸輪的轉速的比值為一個常數，現令m/ n2=l/360，即后輪每轉動一圈，凸輪記憶塊轉動角度為1°，則對于圖6中玩具車行進的軌跡(直行S1、左轉彎以最小回轉半徑轉一圈S2、直行S3、右轉彎以最小回轉半徑轉一圈S4、直行S5)，計算凸輪記憶塊在各路段的控制時間，將其轉換成雕刻控制角度計算如下:
al=(Sl/3rdo)*(ni/ Π2)*360° =(Sl/jrdo)° a2=(S2/3ido)*(ni/ n2>*360° =(diAdo)° a3=(S3Ado)*(ni/ n2)*360° =(S3/jrdo)。 a4=(S4/3rdo)*(ni/ n2)*360° =(d2Ado)° a5=(S5/3ido)*(m/ n2)*360° =(S5/jrdo)。
根據計算結果，在圖3凸輪記憶塊初始刻度面上找到角度、回轉半徑對應刻度線，然后進行雕刻的結果如圖7所示。在方向轉化時，應當要注意凸輪輪廓的過渡線處理，因為過大的角度不利于凸輪從動推桿的滑動，這部分過渡線處理與玩具車路線軌跡影響很大，需要玩家在游戲中總結、摸索、調整，故而能很好的促進玩者的智力發展、忍耐性、堅韌性格及解決問題能力的養成。
【主權項】
1.一種益智凸輪記憶塊控制軌跡玩具小車，主要由車殼、車底板、前輪組、凸輪控制轉向機構、變速齒輪組、干電池電源、后輪組件、馬達等部件組成。2.根據權利要求1所述，本發明的主要特征在于基于凸輪記憶塊方向控制方案，玩具小車其行進速度與控制方向的凸輪記憶塊轉速比值為一常數，凸輪記憶塊可由玩家自主設計或雕刻，由凸輪記憶塊固化預先設計行進軌跡。3.根據權利要求1、2所述，本說明書只提供了其中一種具體結構及實施方案，凡采用基于凸輪記憶塊方向控制方案的具體實施個案設計，均應落入本發明的權利要求范圍。4.根據權利1、2、3所述，本說明書提供的凸輪記憶塊除在用于控制玩具車的方向以形成特定行進軌跡之外，仍可在本發明說明書的實施方案基礎上，再在變速齒輪組中增加一組或若干組凸輪記憶塊，用于控制在玩具車行進軌跡上的特定點加入聲、光、電等開關觸點，例如，轉向等閃、轉向提示音、延時停止開關等，均應視為落入本發明的權利保護范圍。
【專利摘要】一種益智凸輪記憶塊控制軌跡玩具小車，主要由車殼、車底板、前輪組、凸輪控制轉向機構、變速齒輪組、干電池電源、后輪組件、馬達等部件組成。主要特征在于基于凸輪記憶塊方向控制方案，玩具小車其行進速度與控制方向的凸輪記憶塊轉速比值為一常數。凸輪記憶塊可由玩家自主設計或雕刻，由凸輪記憶塊固化預先設計行進軌跡。凸輪的設計需要遵從一定的規律，需要玩者進行簡單的計算，并將計算結果固化在凸輪記憶塊上，然后進行雕刻，最后在玩具小車中驗證，檢查路線是否符合構想。因此，具有益智、娛樂、促進玩者身心發展的功能。
【IPC分類】A63H31/08, A63H17/36, A63H17/26
【公開號】CN105435461
【申請號】CN201511001745
【發明人】劉紅霞, 羅映波, 郭洪澈, 劉玉華, 徐誠, 周洪波
【申請人】湖南理工學院
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月29日