专利名称:一种飞行玩具和一种中性浮力飞行玩具的制作方法
技术领域：
本发明的领域是飞行玩具,尤其是遥控中性浮力(neurally buoyant) /悬浮飞行玩具。
背景技术：
中性浮力/悬浮飞行玩具已经享有相当大的流行性。例如，从http://www.americantoning, com/balloon/index7. html可以看见，UFO形状的玩具具有两个小的独立受控的电机以因此提供类似软式小型飞船的控制。类似地，遥控鲨鱼在http://WWW.raidentech. com/skaiexairshs. html中示出，其中小的推进器组件提供飞行玩具的推进カ和方向。同样，如在美国专利No. 5，240，206中所教导的，类似软式小型飞船飞行玩具具有多个推进器以提供推进カ和方向控制。然而，这些机构在概念上都比较简单，它们最适合用于模仿已经具有基于推进器的推进系统的飞行物体(例如，软式小型飞船、飞机等)的玩具。然而，在飞行玩具构型为鱼或者其它的游泳的动物的情况下，基于推进器的推进不太现实，因此经常并不是所期望的。
为了克服该缺点，如美国专利No. 5，194，029所描述的，飞行玩具设定形状为鱼且具有向玩具提供向前运动的往复运动的尾鰭。虽然，该机构明显地更现实，但是仍然存在几个缺点。除了其它情况中，使用该鳍机构不可能进行方向控制(侧向和上/下方向)。明显改进的飞行玩具从Festo的空气玩具(例如，飞行企鹅、飞行鳐(ray)、飞行水母，如从www. youtube, com/watch v=UxPzodKQays, www. youtube, com/watch v=F_cItFkSNtk, www.youtube. com/watch v = jPGgl5VH5go可见)可知。这里，多个控制构件明显地扭曲飞行玩具的整个主体以制造使人震惊的现实的飞行运动。然而，该装置几乎不被考虑为玩具，因为制造相当昂贵且需要高度专门操作技能的人员。
因此，即使存在用于本领域已知的悬浮飞行玩具的许多装置和方法，所有或者几乎所有这些玩具遭受各种缺点。因此，仍然需要提供改进的中性浮力/悬浮飞行玩具。
发明内容
发明人已经发现了多个飞行玩具可以以简单和有效的方式制造，其中可以在水平方向和竖直方向两个方向控制玩具的飞行。最优选地，该飞行玩具在其自然栖息地模仿高度真实的运动。
在本发明的主题的ー个优选方面，一种飞行玩具包括主体部分，该主体部分充填有比空气轻的气体且具有足够提供玩具悬浮的容积。运动表面与第一促动器和主体部分连接，其中第一促动器允许以相对于玩具的向前方向轴的可变的和不同角度的表面运动。第二促动器进一步与主体部分连接并且相对于向前方向轴平行的或者垂直的方向移动配重构件以使得配重构件的运动改变飞行中玩具的斜度因此控制飞行玩具的上升或下降。
最优选地，运动表面与优选地可拆卸的尾部组件连接，尾部组件反过来优选地以允许向主体施加压缩力的方式与主体部分通过弹性构件连接。在进一步的优选方面，第一促动器也与尾部组件连接。然而，不限制于本发明的主题，通常优选配重构件与主体部分通过具有一曲率的轨道或者I型梁连接，该曲率最通常与在导轨或I型梁与主体部分连接的地方的主体部分的曲率相同。也优选配重构件进一步包括可拆卸的压载物构件。
虽然多个形状被认为适合用于飞行玩具，通常优选飞行玩具具有鱼的形状(例如，鲨鱼、鲸鱼、小丑鱼)，以及运动表面配置为作为鱼的尾部。此外,优选主体部分包括或者连接至少一个稳定空气箔(例如，背鳍、胸鳍等)，第一和第二促动器可通过RF遥控系统控制。
因此，发明人也构思了用于飞行玩具的尾部鳍组件，其中该组件包括具有与运动表面连接的促动器的基板，以使得运动表面相对于玩具的向前方向轴以可变的和不同的角度可运动。进一步优选弹性构件与基板连接并且构型为允许尾鳍组件与玩具的充气的和可压缩的主体部分可逆的连接。
在具体的优选方面，促动器采用遥控伺服机构，运动表面构型为鳍并且形成在充填有比空气轻的气体的尾部分。更优选地，基板和玩具构型为使得允许通过弹性构件向主体施加压缩力，玩具构型为鱼，运动表面构型为尾鳍。
在本发明的主题的另一个方面，中性浮力飞行玩具包括主体部分，该主体部分至少部分地充填有比空气轻的气体，气体量会有效地使得玩具悬浮。促动器然后与主体部分连接并构型为允许配重构件与玩具的向前方向轴的平行或者垂直地运动以使得当玩具飞行时，配重构件的运动改变了玩具相对于向前方向轴的斜度，因此控制飞行玩具的上升或下降。
在进一步的优选方面，配重构件进一步包括可拆卸的压载物构件。通常，当玩具具有运动表面时，该运动表面构型为从一侧到另一侧的运动用于向前的玩具的推进，促动器构型为允许与玩具的向前方向轴平行的配重构件的运动。在该构型中，通常优选配重构件与主体部分通过具有一曲率的轨道或者I型梁连接，该曲率大致与在导轨或I型梁与主体部分连接的地方的主体部分的曲率相同。然而不限于本发明的主题，优选玩具构型为鲨鱼以及配重构件构型为鯽鱼(remora)。
本发明的各种目的、特征、方面和优点从接下来的优选实施例与附图一同的详细描述变得明显，其中相同的附图标记表示相同的部件。
图1是根据本发明的主题的示例性飞行玩具的示意性说明。
具体实施方式
根据本发明，各种中性浮力/悬浮飞行玩具，尤其是遥控悬浮飞行玩具呈现为具有推进模式，其中玩具的至少一个运动表面(最通常为尾鳍)以受控的方式来回摆动因此提供向前和侧向运动控制。该运动表面优选与玩具的充气的和可压缩的主体部分通过塑料构件可拆卸地连接，该塑料构件向主体部分施加压缩力，其在玩具使用比空气轻(LTA)的气体充气的情况下帮助保持主体部分的足够的刚性。在特别的优选方面，飞行玩具也具有可运动的配重构件，该配重构件控制飞行玩具的斜度，因此允许控制飞行玩具的升高或降低。
图1是形状为鱼的示例性飞行玩具100的示意性说明。玩具100具有主体部分HO以及以尾鳍的形状用于向前推进和侧向运动控制的运动表面120。运动表面120与尾鳍组件130连接。配重构件140与主体部分110通过I型梁144可运动地连接从而调整斜度和竖直运动控制的。在优选实施例中，尾鳍组件130与LTA气体充气和可压缩的主体部分110通过塑料构件134连接。应当理解的是，塑料构件不仅允许尾鳍组件进行简单的连接和移除，甚至当一些LTA气体已经从主体部分漏出时，也帮助保持主体部分的刚性。稳定空气箔112可以添加到玩具作为装饰的和/或功能的构件以改进侧向的和/或垂直运动控制。
在进一步优选方面，玩具通过运动表面120关于玩具的向前方向轴102的如箭头108A和108B所示的来回摆动运动被推进。侧向控制(即，转向至左右)通过以可变的和不同的角度改变运动表面120得以实现。例如，在需要鲨鱼转动的情况下，表面仅在如角度108A所示的方向以重复的方式运动，其中表面120可以回到中立位置或者可以从第一运动到第二角度。另一方面，在需要小转弯的情况，表面120可以以角度108A和108B从一侧向另一侧运动，在那里108A始终大于108B。在需要玩具正向前方运动的情况，表面120可以以角度108A和108B从一侧向另一侧运动，在那里108A与108B相同。因此，应当理解的是，运动表面120不仅推进玩具，也允许侧向运动控制。表面120的运动通常由第一促动器136作用(例如，伺服机构驱动)，如本领域公知的那样，促动器由遥控电路控制。例如，可购买得到的遥控汽车的左右转向机构可以用于控制表面120的运动。通常优选促动器136与尾鳍组件130的基板132连接，其又与主体部分110通过一个或者多个塑料构件134 (例如，橡胶带)连接。
类似地，配重构件140可以使用第二促动器146 (例如，伺服机构驱动)沿着引导结构运动，例如，塑料I型梁144，该促动器由本领域公知的遥控电路控制。例如，可购买得到的遥控汽车的前后驱动机构可以用于控制配重构件140的运动。通常优选引导构件(在这里是I型梁144)大致平行于(例如，在30度内，更通常的15度的偏移)玩具的向前方向轴102，引导元件相对于玩具重心与主体部分连接，以使得重量元件的移动改变玩具相对于玩具向前方向轴的斜度。沿着I型梁144，配重构件140的示例性运动通过箭头106说明，导致玩具100如箭头104所示的向上斜度。表面120以升高斜度的持续的来回摆动运动将引起玩具的向上运动。因此，应当理解的是，当玩具飞行时，配重构件的运动改变了玩具相对于向前方向轴的斜度，因此控制了飞行玩具的升高或者降低。为了进一步补偿LTA气体的潜在的损失或者调整局部高度，优选配重构件进一步包括包含可移动的压载物构件142 (例如，铅粒)的隔舱。
例如，在本发明的主题的特别的优选方面，飞行玩具由MYLAR (双向聚乙烯对苯二酸盐)膜或者其它的机械地有弹性的材料制作，并成形为鲨鱼的形状。该玩具优选成形如此以使得玩具可使用LTA气体充气至中性浮力。因此，所构思的玩具最典型地将具有30cm的最小长度，更典型地至少50cm,最典型的至少80cm,至少IOcm的高度和厚度,更典型地至少25cm,最典型地至少30cm。从不同的角度看出，所构思的玩具会具有至少5升的内容积,更典型地至少10升，最典型的至少25升，但是通常少于500升，更通常少于300升，最通常少于200升。因此，玩具的重量会通常不超过200g (没有LTA气体)，更通常不超过120g，最通常不超过80g。
在需要的情况下，玩具的至少一些部分可以使用更厚的材料或者其它加强材料(例如，碳纤维)加强。更通常优选飞行玩具会具有一个或者多个(稳定)空气箔，空气箔可以或者不可以作为控制表面。该稳定空气箔优选形状为鳍，其可以或者不可以被充气，且其可以或者不可以具有有效提供升力的轮廓。然而不限于本发明的主题，也通常优选至少其中一个空气箔是固定表面(即，不通过促动器促动)，而至少一个其它的控制表面是运动表面(即，通过促动器促动)，其提供了推进和/或方向控制。因此，应该指出的是固定表面可以作为固定翼以通过空气引导玩具，而运动表面可以提供推进。
在一个具体的优选方面，运动表面配置为鲨鱼或者其它鱼的垂直的尾鳍，并且通过伺服电机驱动以使得运动表面能够运动到飞行玩具的任何一侧，相对于向前的方向轴具有相同或不同的摆幅。因此，在鳍以不对称的来回摆动运动的情况下，可以控制侧向运动(例如，通过限定鳍的摆幅向左30度并限定鳍的摆幅向右50度)。当然，应当理解的是，该运动可以被分配跨过额外的表面(其可以或者不可以形成作为鳍)以增加运动的真实性。在玩具领域中存在控制鳍的从一侧到另一侧运动的多种方式，所有的这些被认为适合在此使用。例如，适合的机构包括R/C玩具的伺服控制，其可以与电线或者另外的弹性装置连接以迫使鳍运动。可选择地，鳍可以直接与伺服机构连接。类似地，尾鳍也可以构型为鲸鱼的鲸尾叶突，鲸尾叶突的运动会然后相对于向前方向轴上下。因此，应当理解的是，在优选方面的尾鳍运动不通过往复运动机构控制，仅提供运动表面相对于向前方向轴的相同摆幅。相比较地，应当理解的是，控制运动表面运动的促动器构型为在向前方向轴的任一方向允许使用者控制运动表面的运动的摆幅。最通常地，该控制使用与使用在遥控汽车操纵中的类似或者相同的遥控伺服电机执行。
此外，通常优选中性浮力飞行玩具也包括第二机构，当玩具在空气中时，该第二机构能够转换玩具相对于向前方向轴的斜度。因此，特别地在玩具具有额外地(固定的)控制表面的情况下，玩具的斜度的变化会导致玩具飞行向上或向下。特别优选第二机构包括其中配重沿着引导结构被移动的那些机构，弓I导结构优选与向前方向轴平行。在本领域已知多种引导结构，适合的引导结构包括I型梁，平的导轨，蛇形传动装置(snake gear)、齿轮齿条传动装置等，配重构件随后优选通过(伺服)电机驱动机构被运动，(伺服)电机驱动机构包括齿轮、曲柄等，其允许配重构件沿着引导结构进行相对运动。在特别的优选方面，引导构件的曲率具有追随玩具的主体部分的曲率。可替换地，然而，引导构件也可以构型作为与主体部分连接的至少部分的外部构件。然而，多种其它机构也被认为适合且包括流体配重的转换(例如，液体或者粒)，不对称平衡盘的局部转动等。在进一步构思的方面，也应意识到这种第二机构可以用于补偿氦充填的玩具的浮力的逐渐损失，当伴随浮力损失，能够改变斜度为向上斜度，其提供了向前飞行的向上矢量。可替换地，或者此外，可选的和可移除的压载物构件可以被包括以补偿浮力的损失(例如，由于LTA气体的损失或者高纬度使用)。在尾鳍构型为鲸鱼的鲸尾叶突的情况下，应该理解的是第二机构将需要适合于鲸尾叶突的上下运动。例如，竖直运动控制可以通过在相对于玩具的向前方向轴垂直或者有角度的方向设置引导构件得以实现，这样，引导构件相对于玩具重心与主体部分连接，以允许改变玩具相对于玩具向前方向轴的斜度。[0025]然而不限于本发明的主题，通常优选飞行玩具是遥控的以使得(a)往复运动的鳍的控制提供向前运动且允许使玩具转向到向前方向轴的左或者右，以及(b)第二机构的控制改变了玩具的斜度，因此允许向上和向下飞行(也补偿了浮力的损失)。如之前指出的，本领域已知存在多个遥控装置和系统，它们全部被认为适合在此使用。应该指出遥控接收器可以与飞行玩具的任何部分连接。然而，通常优选接收器和相关的电力供给或者与尾鳍组件的基板连接，或者优选被包括在配重构件中。当然，如果适合，接收器和/或相关的电力供给也可以设置在主体部分内部。在本发明的主题的更少的优选方面，飞行玩具也可以包括使用(机械地或者电地)预编程的方式的控制单元，或者可以包括一个或者多个传感器。由传感器产生的信号可以随后被使用于在预定的空间沿预定的路径或者沿随机的路径移动飞行玩具。
当然，应该理解，根据本发明的主题的玩具可以以多种方式改进而不偏离本发明呈现在此的概念。例如，虽然通常优选玩具构型为鱼，运动表面构型为鳍，所构思的玩具也可以构型为其它动物，尤其通过波形运动运动的那些动物(例如，爬行动物例如蛇、产于美洲的鳄鱼等，鳗鲡等)，如UF0，飞船等。因此，根据本发明的主题的玩具可以包括附加的推进机构，如推进器(其可以或者不可以是可操作的)，压缩空气喷气机等。类似地，在通常优选玩具仅具有一个运动表面(通常为鳍)的情况下，多个运动表面也可以被认为是适合的，其可以以协作的方式运动，或者彼此独立地运动。而且，运动表面可以被分段，因此允许协作运动，其优选在段之间协作。当然，应该指出的是运动表面可以是充气的也可以是不充气的。
玩具需要的能量通常通过使用机载电池满足，然而，考虑到能量的至少一部分也可以通过与玩具或者玩具的形状部分连接的光电或者光化电池提供。又进一步的，考虑到虽然本玩具主要用于娱乐，各种其他的使用也可以被认为是适合的，且尤其包括监视操作。因此，可以包括额外的部件，如发送接收器、相机、传声器、扬声器等。
最优选地，飞行玩具包括主体部分，尾鳍组件与主体部分可移除的连接，其中尾鳍组件优选包括相对刚性的基板(例如，聚乙烯或者聚碳酸酯板，l_2mm厚)，在基板上安装可运动的表面和使表面运动的促动器。最优选地，用于至少可移动表面的RC电路(但是也优选地可移动的配重构件)也设置在尾鳍组件上。在进一步优选的方面，尾鳍组件与玩具的主体部分通过塑料构件连接以允许容易地安装和移除组件。此外，应该指出塑料构件也提供机构以施加压力到主体部分，压力大小是以保持玩具的充气的和可压缩的主体部分的足够的刚性。可替换地，基板与主体部分可以是一体的。在这种情况中，外部塑料构件可以提供以保持玩具的充气的和可压缩的主体部分的足够的刚性。在此使用的术语“可压缩的”指的是当包含LTA气体时，使用适度的手动力进行压缩的能力。例如，可购买得到的氦气充填的MYLAR 气球在上述定义的范围下被认为是可压缩的。
对本领域技术人员明显的是除了那些已经说明的更多的改进不偏离在此的本发明的概念是可以的。因此，本发明的主题除了在附随的权利要求
的范围内的，不被限制。此夕卜，在解释说明书和权利要求
书时，所有的术语应以与内容一致的最宽的可能的方式解释。特别，术语“包括”和“包括”应解释为指的是以非限制性方式的构件、部件或者步骤，表示引用的构件、部件或者步骤可以呈现，或者使用、或者与没有明确地引用的其它构件、部件或者步骤结合。在说明书权利要求
书提及选自于一组由A、B、C...和N构成的组的至少一个某物，内容应该解释为从该组要求仅ー个构件，而不是A加N或者B加N等。
权利要求
1.一种飞行玩具，包括包括比空气轻的气体的主体部分，其中所述主体部分具有足以为玩具提供中性浮力的容积；与第一促动器和所述主体部分连接的运动表面，其中所述第一促动器构型为使得以相对于所述玩具的向前方向轴的可变的和不同角度可运动；与主体部分连接的第二促动器，所述第二促动器构型为允许配重构件相对于所述向前方向轴以平行的或者垂直的方向运动；以及其中，所述配重构件与所述主体部分连接以使得当所述玩具飞行时，所述配重构件的运动改变所述玩具的斜度，因此允许所述飞行玩具进行受控的上升或下降；其中，所述运动表面与尾部组件连接，其中所述尾部组件可从所述主体部分移除；其中，所述尾部组件与所述主体部分通过塑料构件连接，以使得允许向所述主体施加压缩力。
2.根据权利要求
1所述的玩具，其中，所述第一促动器与所述尾部组件连接。
3.根据权利要求
1所述的玩具，其中，所述配重构件与所述主体部分通过具有曲率的轨道或者I型梁连接。
4.根据权利要求
3所述的玩具，其中，在所述轨道或者所述I型梁与所述主体部分连接的情况下，所述曲率大致与所述主体部分的曲率相同。
5.根据权利要求
3所述的玩具，其中，所述配重构件进一步包括可移除的压载物构件。
6.根据权利要求
1所述的玩具，其中，所述主体部分包括或者连接至至少一个稳定空气箔。
7.根据权利要求
1所述的玩具，其中，所述第一和第二促动器可通过RF遥控系统控制。
8.—种中性浮力飞行玩具，包括主体部分，所述主体部分至少部分充填有比空气轻的气体，气体量有效地为所述玩具提供中性浮力；以及促动器，所述促动器与所述主体部分连接并构型为允许配重构件平行或者垂直于所述玩具的所述向前方向轴运动，以使得当所述玩具飞行时，所述配重构件的运动改变玩具相对于所述向前方向轴的斜度，由此控制所述飞行玩具的上升或下降；以及其中，所述配重构件进一步包括可移除的压载物构件。
9.根据权利要求
8所述的飞行玩具，其中，当所述玩具具有构型为从一侧到另一侧运动以向前推进所述玩具的运动表面时，所述促动器构型为允许所述配重构件平行于所述玩具的所述向前方向轴的运动。
10.根据权利要求
8所述的飞行玩具，其中，所述配重构件与所述主体部分通过具有曲率的轨道或者I型梁连接，所述曲率大致与在所述轨道或者所述I型梁与所述主体部分连接的地方的所述主体部分的曲率相同。
专利摘要
一种中性浮力飞行玩具，包括主体部分，所述主体部分至少部分充填有比空气轻的气体，气体量有效地为所述玩具提供中性浮力；以及促动器，所述促动器与所述主体部分连接并构型为允许配重构件平行或者垂直于所述玩具的所述向前方向轴运动，以使得当所述玩具飞行时，所述配重构件的运动改变玩具相对于所述向前方向轴的斜度，由此控制所述飞行玩具的上升或下降；以及其中，所述配重构件进一步包括可移除的压载物构件。以及一种飞行玩具，包括主体部分、第一、二促动器、运动表面、配重构件、尾部组件。
文档编号A63H27/00GKCN202876352SQ201090000927
公开日2013年4月17日 申请日期2010年11月5日
发明者B.英格里希 申请人:威廉马克公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan