用于玩具车跑道装置的转弯助力器的制作方法

专利名称：用于玩具车跑道装置的转弯助力器的制作方法
技术领域：
本发明涉及玩具车领域。具体地说，本发明涉及一种用于玩具车 跑道装置的转弯助力器。
背景技术：
玩具车跑道装置可以包括一条或者多条跑道部分，它们相互连接 形成一条轨路， 一个或者多个玩具车可以环绕这条轨路走行。玩具车 可以半动力，或者是接收外部能源的能量。用于使环绕跑道的没有能
量的玩具车加速的装置常常被称为助力器(boosters)。
一般的助力器包括一对电机驱动的旋转轮，其位于所述跑道直线 部分的一侧。当玩具车经过助力器轮子之间时，旋转轮临时啮合玩具 车的侧面，使得玩具车向前加速。
一般的助力器轮会出现某些问题。 一般的助力器马达总是处于工 作状态，以保持所述的助力器轮在任何时候都旋转。这样会浪费大量 的能量。因此， 一般用电池供电的助力器需要频繁地更换电池。而且， 一般的助力器在跑道的直线部分使玩具车加速，而不能沿着跑道的转 弯使玩具车加速。另外，由于一般助力器啮合于玩具车的侧面，对于 具有不规则形状侧面的玩具车而言，助力器将不能良好地工作。

发明内容
本发明提供一种用于玩具车跑道装置的转弯助力器。所述的转弯 助力器包括玩具车进入该助力器的入口 ，以及玩具车离开该助力器的 出口。所述的入口和出口被定向成当玩具车从入口运行到出口时，能 够使玩具车转弯。转弯助力器还包括向所述的玩具车施加力的助力器 元件。当玩具车从入口向出口行进时，由该助力器元件施加的力提高 玩具车的速度。转弯助力器包括旋塞圆盘机构，其以预加的机械能拉 开助力器元件。该预加的机械能用于移动助力器元件以向玩具车施加助推力。


图1为玩具车跑道装置的一部分，其包括用于沿着跑道的转弯使 玩具车加速的转弯助力器。
图2A示出图1中180度构型的转弯助力器。 图2B示出图1的90度构型的转弯助力器。
图3A、 3B、 3C示出图1的转弯助力器沿着一个90度的转弯使玩 具车加速。
图4显示了用于为预加载荷的助力器操作杆示范的旋塞圆盘 (cocking)机构。
图5显示了当玩具车致动触发器组件时，图4中的旋塞圆盘机构。 图6显示了当助力器操作杆从拉开位置被释放时，图4中的旋塞 圆盘机构。
图7显示了当助力器操作杆于约180度的转弯处加速玩具车时， 图4中的旋塞圆盘机构。
图8显示了当助力器操作杆回到拉开位置时，图4中的旋塞圆盘 机构。
图9是图4的触发器组件的局部截面图，其中抓爪被移动到闭锁 位置。
图10是图5的触发器组件的局部截面图，其中抓爪被移动到打开 位置。
图11和12示意性地显示了图4的旋塞圆盘机构的致动组件。
具体实施例方式
图1示出了一个例示性的玩具车跑道装置10的一个部分。跑道装 置IO包括玩具车可以在其上行驶的一个或者多个跑道段12。跑道装置 10还包括转弯助力器16，它对跑道上的玩具车进行加速。出于简洁的 目的，图1示出的仅仅是毗邻转弯助力器16的跑道部分。具体地说， 图1显示出引导进入转弯助力器16的跑道的进入段12a (inbound section),以及引导离开转弯助力器16的离开段12b (outbound section)。应予理解的是，实际上可以在不偏离本发明披露的范围内采用任何数 量的不同跑道设计。这些设计包括封闭的环形跑道以及开放跑道。而 且，虽然图1仅仅示出一个单一的转弯助力器，应予理解的是，相同 的跑道装置实际上能够使用任意组合的转弯助力器与直线助力器。
助力器16包括入口 20，玩具车能经由该入口从跑道的进入段进入
助力器。助力器还包括出口22，玩具车经由该出口离开助力器而到达 跑道的离开段。助力器还包括一个介于出口和入口之间的弯道部分24。 当玩具车从入口到出口行进时，转弯助力器的弯道部分引导该玩具车
通过转弯。
入口和出口还可以包括分别对准跑道的进入段和离开段的滚动表 面(rolling surface)。这样，玩具车能够容易地从跑道的进入段行进到 入口处，然后从出口行进到该跑道的离开段。入口、出口和/或弯道部 分可选择地包括侧壁和/或其他引导元件，用来帮助玩具车进入或者离 开转弯。而且，入口、出口和/或弯道部分可以包括至少部分封闭转弯 助力器的车辆路径的顶部。
在所示的实施例中，入口 20位于转弯助力器的左侧，而出口 22 位于该转弯助力器的右侧。这样的配置使玩具车向右手转弯。可以理 解的是，转弯助力器也可以选择性地设计成使得玩具车向左手转弯。
转弯助力器16包括一个枢轴30，该枢轴允许选择性地调节位于入 口和出口之间的夹角。换言之，操作所述的转弯助力器可以使玩具车 以不同的角度转弯。图1显示转弯助力器16被设置成大约120度。图 1还用点划线显示转弯助力器16被设置成大约90度和大约180度。应 予理解的是，所述的转弯助力器可以设计成入口与出口之间的角度能 够调节到约90度和约180度之间的几乎任意角度。换言之，转弯助力 器16具有大约90度的可调节性。在另外的实施例中，该转弯助力器 能够被适配为用于在较大的、较小的和/或不同范围的角度内进行调节， 或者该转弯助力器可以具有不可调节的固定角度。
图2A示出助力器16的180度横截端面构型。该转弯助力器包括 基板40 (base plate)，其包括入口 20。该转弯助力器还包括可变板 (variable plate) 42，其包括出口22。当玩具车从入口向出口行进时， 其首先滚动经过基板40，然后滚动经过可变板42。枢轴30能够使所述的可变板相对基板移动。在示出的实施方案中，
枢轴30包括中央轴50，该中央轴位于相对基板固定的位置。枢轴还包 括导向装置52，该导向装置位于相对可变板固定的位置。导向装置52 被设置成可转动地啮合轴50，这样导向装置能够围绕所述轴转动。应 予理解的是，其他的枢转配置也落入本发明披露的范围当中，而枢轴 30用于作为一个非限制性的实例。虽然没有要求，所述的转弯助力器 可以包括一个或者多个止动机构或者指示器，用以协助将所述的转弯 助力器设定成所需的角度。
在示出的实施方案中，所述的可变板(variableplate)稍微高于基 板。为了将从基板滚动而来的玩具车接纳到可变板上，该可变板可以 包括带锥度的边缘，虽然这不是必需的。此外，可以用一个顶盖或者 内部导向装置来帮助维持当玩具车从基板转移至可变板时对玩具车的 控制。
当入口和出口之间的角度变小时，所述的可变板覆盖更多基板。 换言之，当调整转弯助力器使玩具车以不同的角度转弯时，该可变板 在基板上滑动。通过比较图2B至图2A可以认识到这一点。
固定壁60在基板上^"向上延伸，而可变壁62在可变板上方向上 延伸。如图2A所示，当转弯助力器被设置成相对大的角度时，所述的 固定壁能够帮助弓(导玩具车通过转弯的第一部分。随着玩具车转换进 入转弯的第二部分，所述的可变板可以帮助引导玩具车。
如图2B所示，当转弯助力器的角度变小时，可变壁能在固定壁内 侧旋转。这样，在转弯助力器设置成不同角度时，固定壁和可变壁能 够相互合作以引导玩具车。当转弯助力器设置为180度角度时，该固 定壁为该转弯大致界定出转弯的第一个90度，而可变板为该转弯大致 界定出转弯的最后一个90度。当转弯助力器设置成90度角度时，该 固定壁几乎完全被可变板覆盖，而可变板界定出几乎全部的转弯。
如图1最清楚地示出的那样，可变板部分可以被可变顶部66覆盖， 而基板部分可以被固定顶部68覆盖。随着转弯助力器的角度改变，可 变顶部可以在固定顶部下面滑动。顶部和/或所述的壁能够帮助引导玩 具车环绕回转。
在另外的实施方案中，入口和出口的相对方向可以是固定的。作为非限定性的实例，所述入口和出口之间的角度可以固定在180度。 这样的配置将引导玩具车通过完整的U-型转弯，从而玩具车能够以一 个方向行进而进入转弯助力器，并以相反的方向行进而离开转弯助力 器。在另一个实施例中，所述的入口和出口之间的角度可以被固定在
90度。这样的配置能使得玩具车通过直角转弯。作为另一个实施例， 入口与出口之间的角度可以被固定在120度。应予理解的是，入口与 出口之间的角度几乎可以被固定为任何其他角度，包括小于90度的角 度。
转弯助力器可包括助力器元件，它向玩具车施加力。当玩具车由 转弯助力器的入口行进到出口时，所施加的力能提高玩具车的速度。 这样，与沿着跑道的直线部分使玩具车加速的一般助力器相比，该转 弯助力器可以用于沿着跑道的转弯部分使玩具车加速。
如图3A、 3B以及3C所示，所述的助力器元件可以采用操作杆70
(paddle)的形式，它向玩具车72的尾部施加加速力。具体地说，操 作杆能够在从转弯助力器的入口到出口的一个弧内进行转动。虽然不 是必需的，每一次用来在转弯处使玩具车加速时，转弯助力器16被设 成在约360度的弧内旋转操作杆70。操作杆的旋转轴可以沿着轴50 定位。操作杆从静止位置启动，在这个位置操作杆从入口处被拉开
(cocked back away from the entrance)，从而不阻石寻玩具车的进入。当 操作杆被致动时，其在进入的玩具车之后迅速地转动。操作杆的转动 足够快以至于追上玩具车并从后面推动玩具车。操作杆连续转动直到 在其起始位置处停止。应予理解的是，操作杆70是可以用来对玩具车 施加力的助力器元件的一个非限定性的例子。在一些实施例中，助力 器元件可以包括当玩具车被助推时、设计用来覆盖玩具车的顶部，从 而帮助维持玩具车的控制并且防止玩具车从其在之上滚动的表面上抬 起。
根据本发明的公开能够采用各种各样的不同机构来致动助力器元 件。作为非限定性的例子，当玩具车经过触发器时，触发器可以致动 所述的助力器元件。在所示的例子中，该触发器包括机械性活门开关， 它能够检测玩具车何时滚过压力板80。玩具车的重量使压力板以能被 活门开关检测到的方式运动。在另外的实施例中，该触发器可以包括可选择的运动传感器、机械式闸门开关、或者其他能致动助力器的装 置。
虽然不是在所有的实施方案中必需的，所述的助力器元件可以机 械地连接到电动马达上，该马达能快速地转动(spin up)所述的助力 器，从而赶上经过的玩具车并从后面将其推动。在其他的实施方案中， 助力器元件可以是弹簧负载的，而且触发器可以通过引发弹簧释放其 储存的势能来致动所述的助力器元件。在这些情况下，可以选择性地 使用电动马达来对弹簧重新施加弹力。
在利用电动马达的实施方案中，马达可以是用电池供电的，或者 是用外部交流电供电的。如图1所示，转弯助力器16包括位于玩具车 轨道下面的马达架90，其用于装载马达。在其他的实施方案中，马达
可以位于玩具车轨道的上面或玩具车路径的侧面。
与当等待玩具车时连续地转动的典型玩具车助力器不同的是，本 发明披露的转弯助力器仅仅在玩具车移动到要加速的位置时才被致 动。这样则大大地节省了需要运行助力器的能量。 一般的玩具车助力
器会采用过长时间的提速转动(spin up)或者减速转动(spin down)来全 面利用本发明披露的自动致动系统。此外，使一般的助力器提速转动 或者减速转动可能会引起马达的不期望的磨损。
然而，本发明披露之外的玩具车助力器可以被设置成利用本发明 的自动致动系统。例如， 一种非常常规的助力器能够设置为响应经过 设定触发点的玩具车的行使而自动致动。可以选择设定触发点与助力 器间的距离，从而助力器具有足够时间来提速转动。助力器提速转动 和减速转动的速度至少部分地决定了对这种配置的满意程度。
图4至12显示了以图1的转弯助力器16为例的转弯助力器的下 侧。所显示的转弯助力器包括旋塞圆盘机构100的非限制性实例，所 述旋塞圆盘机构100拉开助力器操作杆，从而其可以沿着转弯助力器 的弯道给玩具车101加速。应理解的是旋塞圆盘机构IOO可以与除图1 所示的转弯助力器16以外的其他转弯助力器一起使用，并且图1所示 的转弯助力器16可以包括除旋塞圆盘机构100以外的其他旋塞圆盘机 构。
旋塞圆盘机构100配置为在准备位置中拉开助力器操作杆102，如图4所示。在该准备位置，助力器操作杆102被储存了机械能的弹簧
104预加载荷。换言之，该弹簧施加了促使助力器操作杆转动的力。图 4显示了一种传统类型的螺旋弹簧，虽然其并非是必需的。橡胶带或几
乎任何其他的弹簧类元件都可以用于为助力器操作杆预加载荷。
触发器组件106可以防止操作杆在来自弹簧104的能量的作用下 转动。触发器组件106几乎可以采取不背离本发明所公开的范围的任 何形式。在所示实施例中，触发器组件包括将活门弹簧压力板110机 械连接到大齿轮112的抓爪108。大齿轮112连接到助力器操作杆，从 而在大齿轮转动时，该助力器操作杆也转动。在所示实施例中，助力 器操作杆与大齿轮同轴。弹簧104连接到大齿轮和静止的锚之间，从 而促使大齿轮和助力器操作杆转动。抓爪选择性地防止大齿轮和助力 器操作杆的转动。这种设置并非是必须的。几乎任何机械、电子、磁 性、或其他机构都可以选择性地用于防止助力器操作杆的转动。
在所示实施例中，抓爪108可以在闭锁位置和打开位置之间运动， 在所述闭锁位置上，其防止助力器操作杆的转动，而在所述打开位置 上，其不妨碍助力器操作杆的转动。闭锁位置如图9所示，打开位置 如图10所示。在所示实施例中，抓爪108选择性地啮合大齿轮112， 该大齿轮连接到助力器操作杆。当被啮合时，该抓爪防止大齿轮的转 动，从而防止助力器操作杆的转动。当脱离啮合时，该抓爪不再防止 大齿轮的转动，从而允许弹簧引起大齿轮和助力器操作杆的转动。
抓爪108可以被活门弹簧压力板110移动到打开位置，从而允许 弹簧104转动所述的大齿轮和助力器操作杆。如图9所示，当处于闭 锁位置时，抓爪108啮合大齿轮112，从而防止大齿轮的转动。如图 IO所示，当玩具车101在活门弹簧压力板IIO上滚动时，玩具车的重 量导致活门弹簧压力板110压住抓爪的一端，从而抓爪绕枢轴114转 动到打开位置。抓爪的另一端与大齿轮112脱离啮合。当抓爪与大齿 轮脱离啮合时，不再限制助力器操作杆在弹簧的推动力作用下运动。
图5显示了在活门弹簧压力板110上滚动、从而将抓爪移动到打 开位置的玩具车IOI。如图6所示，在抓爪移动到打开位置之后，在弹 簧104的偏压作用下，大齿轮112和助力器操作杆102自由转动。弹 簧导致助力器操作杆快速转动，从而旋转到玩具车101后面，并推动玩具车绕过弯道，如图6至8所示。
在图7中，弹簧104完全收缩。 一旦助力器操作杆到达图7所示 的方位，就不会在弹簧104的推动力作用下而转动。当弹簧已将助力 器操作杆转动到图7所示的位置后，采用齿轮机构120为弹簧104加 载，从而助力器操作杆准备好为进入转弯助力器的下一个玩具车加速。
齿轮机构120包括转动驱动齿轮124的电动马达122。该电动马达 由电池供能，通过来自外部的交流电供能，或者通过其他合适的能源 供能。驱动齿轮啮合大齿轮的部分126，从而当驱动齿轮124转动时， 大齿轮转动从而为弹簧104加载。大齿轮的部分126包括相对于驱动 齿轮互补性配置的齿。但是，其他配置也在本发明所公开的范围内。 可以以允许电动马达转动大齿轮的任何方式合作性地配置驱动齿轮和 大齿轮。
齿轮机构转动大齿轮和助力器操作杆的方向与弹簧转动该大齿轮 和助力器操作杆的方向相同，虽然这并非所有实施例中必需的。
图7和8显示了在电动马达122的能量作用下转动的大齿轮112， 该大齿轮112为弹簧104加载。 一旦齿轮机构开始了大齿轮的转动， 其继续转动该大齿轮直到弹簧处于其预加载荷的位置，如图4所示。
图11和12显示了可用于打开和关闭电动马达122的机构的非限 制性实施例，该机构可用于打开和关闭电动马达122，从而只有在弹簧 104需要被加载时，电动马达122才转动驱动齿轮124。换言之，当助 力器操作杆被拉开并且弹簧被预加载荷时，电动马达自动关闭。通过 这种方式，可以节省能量。
特别地，图11和12显示了打开和关闭电动马达122的开关130。 大齿轮112包括具有延长的半径的部分，该部分可被称作"启动区域(on zone)"。该启动区域启动开关130，从而引起驱动齿轮转动大齿轮112。 启动区域的尺寸和位置使得在弹簧104被完全压縮的点或者该点附近 启动开关，如图12所示；并在弹簧被预加载荷并且触发器组件已啮合 大齿轮以防止其在弹簧的能量作用下转动的点处或者该点附近不启动 该开关，如图11所示。
大齿轮还包括具有相对较小半径的部分，该部分可被称作"关闭区 域(offzone)"。当该大齿轮在来自弹簧的能力的作用下转动时，关闭区域经过开关130而不将其启动。通过这种方式，当助力器操作杆沿 着弯道为玩具车加速时，开关不妨碍该大齿轮和助力器操作杆的转动。
大齿轮112可以包括没有任何齿的部分140。该部分的尺寸和位置
可以对应于当该大齿轮在来自弹簧的能量的作用下转动时，在驱动齿 轮的作用下运行的该大齿轮的部分。通过这种方式，驱动齿轮不限制 大齿轮的自由转动。
虽然已经使用具体实施方案对本发明加以描述，应予理解的是， 本发明的精神和保护范围并非限于这些实施方案。本发明的保护范围 由所附的权利要求给出。落入权利要求的等效方案的范围和意思表达 之内的主题应被包括在权利要求的范围之内。
权利要求
1、一种转弯助力器，其包括入口，玩具车由该入口进入所述转弯助力器；出口，玩具车由该出口离开所述转弯助力器；其中所述入口和出口成一定角度，使玩具车从入口行进到出口时，令该玩具车转弯；助力器元件，配置为在玩具车从入口行进到出口时，啮合该玩具车；旋塞圆盘机构，用于给所述助力器元件预先加载所存储的机械能；以及触发器组件，用于在准备位置保持所述助力器元件具有存储的机械能，其中在玩具车驶入入口之后，所述触发器组件释放助力器元件，从而允许所存储的机械能使助力器元件转动，以在玩具车从入口行进到出口时向玩具车的后部施加助推力。
2、 如权利要求1所述的转弯助力器，其中所述旋塞圆盘机构包括 弹簧，当所述助力器元件在准备位置被拉开时，弹簧操作性地连接到 所述助力器元件并且被配置为存储机械能。
3、 如权利要求2所述的转弯助力器，其中在所述触发器组件将助 力器元件从准备位置释放之后，弹簧收縮，并且在玩具车从入口行进 到出口时，该弹簧的收縮转动所述助力器元件以向玩具车的后部施加 助推力。
4、 如权利要求2所述的转弯助力器，其中所述旋塞圆盘机构包括 连接到助力器元件的大齿轮。
5、 如权利要求4所述的转弯助力器，其中所述触发器组件包括抓 爪，当所述助力器元件处于准备位置时，抓爪啮合所述大齿轮，从而 防止所述大齿轮和所述助力器元件在来自弹簧的力的作用下转动。
6、 如权利要求5所述的转弯助力器，其中所述助力器元件包括压 力板，该压力板操作性地连接到抓爪，并且配置为当玩具车在所述压 力板上滚动时，使所述抓爪从所述大齿轮脱离啮合。
7、 如权利要求4所述的转弯助力器，其中所述旋塞圆盘机构包括电动马达，用于克服所述弹簧的偏压而将所述大齿轮和所述助力器元 件转动到所述准备位置，从而在所述弹簧中存储机械能。
8、 如权利要求7所述的转弯助力器，其中所述电动马达由电池供
9、 如权利要求7所述的转弯助力器，其中所述电动马达由交流电 供能。
10、 如权利要求7所述的转弯助力器，进一步包括选择性地致动 所述电动马达的开关。
11、 如权利要求10所述的转弯助力器，其中所述大齿轮包括具有 延长的半径的部分，该部分配置为啮合所述开关并致动所述电动马达。
12、 如权利要求4所述的转弯助力器，其中所述大齿轮与所述助 力器元件共轴。
13、 如权利要求1所述的转弯助力器，进一步包括允许选择性地 调节入口和出口之间的角度的枢轴。 '
14、 如权利要求13所述的转弯助力器，其中所述枢轴允许入口和 出口之间的角度被设置为约180度。
15、 如权利要求13所述的转弯助力器，其中所述枢轴允许入口 和出口之间的角度被设置为约90度。
16、 如权利要求13所述的转弯助力器，其中所述枢轴允许入口和 出口之间的角度在大约90度的范围内被调节。
17、 如权利要求1所述的转弯助力器，其中所述助力器元件在从至少入口到至少出口的弧内旋转，并且其中所述助力器元件旋转得足 够快以从后面推动玩具车。
全文摘要
一种用于玩具车加速的转弯助力器，该转弯助力器包括玩具车进入助力器的入口和离开该助力器的出口。该入口和出口定向成当玩具车从入口行进到出口时使玩具车转弯。该转弯助力器还包括向玩具车施力的助力器元件。当玩具车从入口向出口行进时，该助力器元件所施加的力提高玩具车的速度。该转弯助力器包括旋塞圆盘机构，其以预加的机械能拉开助力器元件。该预加的机械能用于移动助力器元件以向玩具车施加助推力。
文档编号A63H18/08GK101301529SQ20081000941
公开日2008年11月12日 申请日期2008年2月1日 优先权日2007年5月8日
发明者陆国祐 申请人:马特尔公司