专利名称：一种变速传动机构及使用该变速传动机构的玩具汽车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变速传动机构，该变速传动机构一般可用于玩具汽车的驱动系统中。
背景技术：
可行驶的玩具汽车一般包括车身、车轮、悬挂系统、驱动系统、电源装置以及控制系统，对于某些玩具汽车还可进一步包括转向系统等。其中，车身通过悬挂系统与车轮相连，而且在某些情况下车身是可拆卸或者可更换的。悬挂系统是车身与车轮之间一切传力连接装置的总称，一般由各种杆件和弹簧元件构成。在本文中为了叙述方便，将底盘和车桥壳体(包括前桥壳体和后桥壳体)等有关部件也认为是悬挂系统的一部分。
车轮是玩具汽车的终端行驶部件，根据功能可分为驱动轮和从动轮，或者转向轮和非转向轮等类型，根据安装位置可分为前轮和后轮等类型。在结构上，玩具汽车的车轮一般采用非充气的空心轮胎或者实心轮胎。车轮能够在驱动系统的作用下向前或者向后旋转，从而推动玩具汽车行驶。驱动系统由驱动电机以及连接在驱动电机和车轮之间的一系列的致动和传动元件组成，并且在控制系统的作用下利用来源于电源装置的能量对车轮进行驱动。控制系统根据用户指示对玩具汽车的各种动作进行控制，具体地可以包括对驱动系统的控制以及对转向系统的控制等等。然而，最简单的控制系统可能仅是一个电源开关，而比较复杂的控制系统可能包括独立的无线遥控器、位于玩具汽车内的相应接收器以及对有关致动元件进行控制的电路等等。
随着人们生活水平的日益提高、现代制造技术的飞速发展以及玩具行业竞争的日益加剧，人们对玩具汽车的性能提出了更高的要求，其中玩具汽车的通过性(或者可称为“越野性能”)是人们所期望的非常重要的一个指标。然而，现有技术的可行驶的玩具汽车虽然一般都具有漂亮的车身，但是其驱动系统、悬挂系统以及车轮的构造都极为简单，从而导致玩具汽车的通过性(或者可称为“越野性能”)非常差。目前，即使是很多称为“越野车”的玩具汽车在碰到稍微大一些的障碍物时都会被阻挡住无法通过，或者在通过时由于车身侧倾太大而导致翻车现象发生。
首先关于驱动系统，对于目前的玩具汽车而言其主要问题在于当玩具汽车行驶时，从电机至车轮的传动比(或减速比)一般是无法改变的，也就是说驱动系统的传动路径在玩具汽车行驶过程中是不能切换的。这主要是因为人们并未开发出适于玩具汽车使用的、能够在其驱动系统运行时改变传动件之间的啮合关系的装置。因此在这样的玩具汽车中，当驱动电机输出的扭矩一定时，传递到车轮的扭矩也是一定的。本领域技术人员可以意识到，玩具汽车在翻越障碍或者行驶在不平坦的路面上时如果能够使传递到车轮上的扭矩增大，那么对于提高玩具汽车的通过性将是非常有利的。而且众所周知的是，利用电路方法来使驱动电机的输出功率增大是很有限的。对玩具汽车的驱动系统进行改进，使其能够在运行时切换传动件之间的啮合关系，以改变传动路径上的传动比，从而使驱动系统至少具有两种分别输出高扭矩和低扭矩的工作模式是一个富有挑战性的问题。
关于悬挂系统，在当前的玩具汽车领域，一般都是使车身与车轮刚性连接或者仅通过非常简单的悬挂元件来连接。然而，为了保证玩具汽车具有良好的通过性，会要求车身的离地高度较大，这就导致玩具汽车的整体重心较高、稳定性不好。所以当这种具有刚性连接或简单悬挂系统的玩具汽车翻越障碍物时，如果出现车身倾斜稍大，就会出现“翻车”现象。因此，如何设计出一种适于玩具汽车使用的悬挂系统也是研究人员在改进玩具汽车通过性时所要面对的一个技术难题。而且，一个适当的悬挂系统不但可以改进玩具汽车的稳定性，而且还可以改善车轮与地面的接触，当玩具汽车翻越障碍物或者在不平坦的路面行驶时，仍能提供足够的推进力促使玩具汽车前进。
为了保证玩具汽车具有良好的通过性，另一方面还可以对其所使用的车轮进行改进。车轮一般包括轮胎、轮辋、轮辐或辐板、以及轮毂等部分或部件。为了保证玩具汽车在行驶中碰到障碍物时不会被弹开，就需要将轮胎设计成具有足够的柔软度，从而能够通过弹性变形充分缓冲碰撞力，并且不会产生较大的恢复力。进一步地，为了使轮胎能够牢靠地“抓紧”障碍物以使玩具汽车顺利通过，一般还需要在胎面上设置一些胎面图案。因此为了保证良好的通过性，在玩具汽车的车轮中一般优选较软的空心轮胎。然而，虽然较软的空心轮胎具有上述优点，但是如何在车轮中可靠地固定这种轮胎却是一个很难解决的问题。这是因为对于一般的轮胎结构，当这种较软的空心轮胎碰到障碍物而出现较大变形时，很容易从轮辋上脱落，而且轮胎本身的支撑性也较差。因此如果采用较软的空心轮胎，就需要解决在车轮中如何固定和支撑轮胎的问题。
综上所述，为了保证玩具汽车具有良好的通过性，可以对车轮、悬挂系统以及驱动系统进行改进。此外，由于在玩具汽车领域，任何技术方案的设计都要高度重视制造成本和结构简单性问题，因此如何在保证结构简单、制造成本低廉的前提下设计出具有很高通过性的玩具汽车成为本领域中广泛关注的一个焦点课题。
实用新型内容本实用新型是要在保证结构简单、制造成本低廉的前提下提供一种在玩具汽车中使用的新型驱动系统、悬挂系统和车轮，以及一种在所述驱动系统中使用的新型变速传动机构，并根据这些改进的装置提供各种具有很高通过性的玩具汽车。在此首先需要说明的是，本申请中所述的“玩具汽车”不仅仅包括一般意义上的用于娱乐游戏的玩具汽车，而且还包括用于其他目的的具有较小自重并承担较小载荷的任何可行驶车辆。
本实用新型的第一方面提供了一种变速传动机构，其包括一个用于传递扭矩的变速主动件和至少两个变速从动件。所述变速主动件被设置成可沿其旋转轴线作轴向运动，以使所述变速主动件的输出部分处于至少两个轴向区间中的一个处，并与所述至少两个变速从动件中相应的一个啮合，从而将扭矩传递给相啮合的变速从动件。
进一步地，在本实用新型所提供的变速传动机构中，所述变速主动件的输出部分具有一个或多个部分地嵌入在其上的第一圆球，所述变速从动件上具有一条或多条用于与所述第一圆球啮合的轴向凹槽。所述第一圆球在其嵌入位置处是可滚动的，并且为等直径钢球。所述至少两个变速从动件为一个第一变速从动件和一个第二变速从动件，其中所述第一变速从动件的输入部分和所述第二变速从动件的输入部分被设置成的与所述变速主动件同轴线的轴套形式，包围在所述变速主动件的输出部分的外围；所述第一变速从动件的输入部分的远端与所述第二变速从动件的输入部分的近端邻接地放置在一起；而且在所述第一变速从动件的输入部分和所述第二变速从动件的输入部分的内圆周面上分别制有多条数量至少等于第一圆球数量的一段第一轴向凹槽和第二轴向凹槽，用于与所述第一圆球啮合接收扭矩。
所述第一轴向凹槽在轴向上位于所述第一变速从动件的输入部分的内圆周面的近端附近的第一啮合区间上，其形状和圆周方向上分布的位置适于与所述第一圆球的突出部分啮合，而且其长度至少大于所述第一圆球的直径；在所述第一轴向凹槽的远端与所述第一变速从动件的输入部分的内圆周面的远端之间是一段与所述第一轴向凹槽的顶点平齐的、光滑的第一光滑内圆周面；所述第二轴向凹槽在轴向上位于所述第二变速从动件的输入部分的内圆周面的远端附近的第二啮合区间上，其形状和圆周方向上分布的位置适于与所述第一圆球的突出部分啮合，而且其长度至少大于所述第一圆球的直径；并且在所述第二轴向凹槽的近端与所述第二变速从动件的输入部分的内圆周面的近端之间是一段与所述第二轴向凹槽的顶点平齐的、光滑的第二光滑内圆周面。
所述第一光滑内圆周面和所述第二光滑内圆周面的直径是相等的，以致相邻接的所述第一光滑内圆周面和所述第二光滑内圆周面在所述第一啮合区间与所述第二啮合区间之间构成一个脱开区间，所述脱开区间的长度至少大于所述第一圆球的直径。
所述变速主动件上具有一个凸缘，通过在所述凸缘上施加力来驱动所述变速主动件作轴向运动。所述变速主动件的输入部分为轴套形式，其内圆周面上具有一条或多条第三轴向凹槽，用以与上级传动件的输出部分上部分嵌入的第二圆球啮合，其中所述第三轴向凹槽的长度大于所述变速主动件轴向运动的行程。
本实用新型的第二方面提供了一种用于玩具汽车的驱动系统，其包括一个用于为玩具汽车提供行驶功率的驱动电机和一个轮轴。所述驱动系统进一步包括一个一级减速装置，其输入部分与所述驱动电机的输出部分直接或间接相连，以在其输出部分输出一个减速后的旋转运动；一个变速传动机构和一个变速切换装置，其中所述变速传动机构包括一个输入部分和至少两个输出部分，所述变速传动机构的输入部分与所述一级减速装置的输出部分直接或间接相连，并在所述变速切换装置的作用下将所接收的旋转运动传递到所述变速传动机构的至少两个输出部分中的一个上；一个二级减速连接装置，其包括至少两个与所述变速传动机构的至少两个输出部分中的每个分别相连的输入部分，以及一个与所述轮轴直接或间接相连以驱动所述轮轴转动的公共输出部分，其中所述二级减速连接装置的各个输入部分与所述公共输出部分之间分别具有不同的传动比。
进一步地，在本实用新型所提供的驱动系统中，所述一级减速装置、所述变速主动件以及所述二级减速连接装置的中心均具有通孔，并套在所述轮轴上。
所述变速传动机构包括一个用于传递扭矩的变速主动件和至少两个变速从动件；其中所述变速主动件的输入部分构成所述变速传动机构的输入部分，所述至少两个变速从动件的输出部分构成所述变速传动机构的至少两个输出部分；且所述变速主动件被设置成可沿其旋转轴线作轴向运动，以使其输出部分处于至少两个轴向区间中的一个处，以与所述至少两个变速从动件中相应的一个啮合，从而将扭矩传递给相啮合的变速从动件。
更进一步地，所述变速主动件输出部分具有一个或多个部分地嵌入在其上的第一圆球，所述变速从动件上具有一条或多条用于与所述第一圆球啮合的轴向凹槽。所述第一圆球在其嵌入位置处是可滚动的，并且为等直径钢球。所述至少两个变速从动件为一个第一变速从动件和一个第二变速从动件，其中所述第一变速从动件的输入部分和所述第二变速从动件的输入部分被设置成的与所述变速主动件同轴线的轴套形式，包围在所述变速主动件的输出部分的外围；所述第一变速从动件的输入部分的远端与所述第二变速从动件的输入部分的近端邻接地放置在一起；而且在所述第一变速从动件的输入部分和所述第二变速从动件的输入部分的内圆周面上分别制有多条数量至少等于第一圆球数量的一段第一轴向凹槽和第二轴向凹槽，用于与所述第一圆球啮合接收扭矩。所述第一轴向凹槽在轴向上位于所述第一变速从动件的输入部分的内圆周面的近端附近的第一啮合区间上，其形状和圆周方向上分布的位置适于与所述第一圆球的突出部分啮合，而且其长度至少大于所述第一圆球的直径；在所述第一轴向凹槽的远端与所述第一变速从动件的输入部分的内圆周面的远端之间是一段与所述第一轴向凹槽的顶点平齐的、光滑的第一光滑内圆周面；所述第二轴向凹槽在轴向上位于所述第二变速从动件的输入部分的内圆周面的远端附近的第二啮合区间上，其形状和圆周方向上分布的位置适于与所述第一圆球的突出部分啮合，而且其长度至少大于所述第一圆球的直径；并且在所述第二轴向凹槽的近端与所述第二变速从动件的输入部分的内圆周面的近端之间是一段与所述第二轴向凹槽的顶点平齐的、光滑的第二光滑内圆周面。所述第一光滑内圆周面和所述第二光滑内圆周面的直径是相等的，以致相邻接的所述第一光滑内圆周面和所述第二光滑内圆周面在所述第一啮合区间与所述第二啮合区间之间构成一个脱开区间，所述脱开区间的长度至少大于所述第一圆球的直径。所述变速主动件上具有一个凸缘，通过在所述凸缘上施加力来驱动所述变速主动件作轴向运动。所述变速主动件的输入部分为轴套形式，其内圆周面上具有一条或多条第三轴向凹槽，用以与所述一级减速装置的输出部分上的部分嵌入的第二圆球啮合，其中所述第三轴向凹槽的长度大于所述变速主动件轴向运动的行程。
所述变速切换装置包括一个切换电机，一个与所述切换电机的输出轴直接或间接相连的蜗杆，一个复合齿轮和一个末端具有局部齿轮或扇形齿轮的扇形摆杆，其中所述复合齿轮的一段轮齿与所述蜗杆相啮合，而另一段轮齿与所述扇形摆杆的扇形齿轮相啮合以驱动所述扇形摆杆摆动，并且所述扇形摆杆上的一个部位用于推动所述变速主动件运动。
所述驱动电机的输出部分与所述一级减速装置的输入部分之间是通过减速皮带轮装置来连接的，并且所述一级减速装置是一个双层行星轮减速机构。
所述二级减速机构是一个行星轮减速机构，其中该行星轮减速机构的外齿圈壳体的近端与所述变速传动机构的至少两个输出部分中的一个刚性相连；该行星轮减速机构的恒星轮与所述变速传动机构的至少两个输出部分中的另一个刚性相连；并且该行星轮减速机构的外齿圈壳体的远端与所述轮轴刚性相连。
本实用新型的第三方面提供了一种用于在玩具汽车中连接底盘与车桥壳体的悬挂系统，其特征在于所述悬挂系统包括一个摇臂装置，其中所述摇臂装置的第一端和第二端枢接于所述底盘的两侧，而第三端枢接于车桥壳体上，从而使得所述摇臂装置可以相对于所述底盘上下摆动、相对于所述车桥壳体在竖直平面内转动；一个第一弹簧支撑装置和一个第二弹簧支撑装置，其中所述第一弹簧支撑装置和所述第二弹簧支撑装置的上端分别在第一枢轴点和第二枢轴点枢接于所述底盘的端面上；所述第一弹簧支撑装置和所述第二弹簧支撑装置的下端分别在第三枢轴点和第四枢轴点枢接于所述车桥壳体上。
进一步地，在本实用新型所提供的悬挂系统中，在所述底盘两侧的外壁上针对所述摇臂装置分别设置了一对凸出的限位挡块，其中一个上限位挡块限制所述摇臂装置向上摆动时最多能够处于一个水平位置；另一个下限位挡块限制所述摇臂装置向下摆动的角度。
所述摇臂装置由第一摇臂、第二摇臂以及摇臂连接器构成，其中所述第一摇臂和所述第二摇臂的上端分别为所述摇臂装置的第一端和第二端，而所述摇臂连接器为所述摇臂装置的第三端，并且所述第一摇臂和所述第二摇臂的末端被固定到所述摇臂连接器上。所述摇臂装置的第三端被枢接于一个在车桥壳体形成的向上延伸出的枢轴支架上，其中所述枢轴支架的枢轴孔垂直于所述车桥的轴线。所述枢轴支架是一个矩形的双支撑板枢轴支架，且所述摇臂连接器是一个长方形的连接块，其中所述第一摇臂和所述第二摇臂的末端是通过一个或多个螺钉或销固定在该连接块长度方向上的两端；且该连接块内有一个贯穿宽度方向的枢轴孔，同时在长度方向上有一段贯穿高度方向的槽所述第一枢轴点和所述第二枢轴点之间的距离小于所述第三枢轴点和所述第四枢轴点之间的距离。
所述弹簧支撑装置包括一个压缩弹簧；一个从上向下插入所述压缩弹簧的上端导向轴套；一个从下向上插入所述压缩弹簧的下端导向轴套；以及一个连接于所述上端导向轴套和所述下端导向轴套之间的导向杆，其中所述导向杆的下端固定在所述下端导向轴套中，而所述导向杆的其他部分可滑动地插入所述上端导向轴套的导向孔中。所述上端导向轴套包括一个增大的头部以及一个位于其下的导向部分，其中所述上端导向轴套的头部上具有一个用于与所述底盘相连的枢轴孔；所述下端导向轴套包括一个增大的头部以及一个位于其上的导向部分，其中所述下端导向轴套的头部具有一个用于与车桥壳体相连的枢轴孔；且所述压缩弹簧被限制在所述上端导向轴套的头部和所述下端导向轴套的头部之间。所述压缩弹簧的松弛长度大于所述上端导向轴套的导向部分的长度与所述下端导向轴套的导向部分的长度之和。
一种用于玩具汽车的车轮，其包括轮胎、外轮毂、内轮毂，所述车轮的特征在于所述轮胎是无内胎的、非充气的空心轮胎，其由弹性模量小的软性塑胶(soft plastic)材料制成，并具有适当的主体壁厚，以保证所述轮胎碰到障碍物时不产生大的反弹力，并能充分接触障碍物的表面。
进一步地，在本实用新型所提供的车轮中，所述轮胎进一步包括一个与所述轮胎的胎壁相连的防脱隔膜，其中所述防脱隔膜的一部分连接于一个相对所述外轮毂或所述内轮毂固定的定位物上。所述防脱隔膜是从所述轮胎的外侧胎壁的内表面上延伸出的，并且所述防脱隔膜的一部分上具有一个或多个通孔，所述定位物从这些通孔中穿过以实现对所述防脱隔膜的定位。所述防脱隔膜包括圆周隔膜和环形隔膜两部分，其中所述圆周隔膜是所述防脱隔膜的起始段，其大致平行于所述轮胎的胎孔轴线向内延伸；所述环形隔膜是所述防脱隔膜中接着所述圆周隔膜、垂直于所述胎孔轴线向胎孔中心继续延伸出的部分，并且所述环形隔膜在其圆周方向上均匀分布有多个通孔。
所述轮胎进一步包括一个衬垫隔膜，所述衬垫隔膜是所述轮胎的内侧胎壁大致平行于所述胎孔轴线继续向内延伸出一段隔膜。
所述车轮进一步包括一个衬套形式的轮胎支撑件，所述轮胎支撑件从所述衬垫隔膜的内孔中装入所述轮胎的内腔中，其开始端套在所述环形隔膜上，而其末端套在所述衬垫隔膜上，并且所述轮胎支撑件的长度基本等于所述轮胎的内腔的宽度。所述轮胎支撑件的内壁上还制有一个圆环形挡板，其位于所述环形隔膜和所述衬垫隔膜之间，并且径向向内延伸以遮盖住所述通孔的径向外侧的一部分，但同时保证所述定位物能够从所述圆环形挡板的内孔中通过。所述定位物被设计成是从所述外轮毂上向内延伸的逐渐变细的锥形轴，且所述定位物中具有螺纹孔，用以与所述内轮毂相连。
此外，所述外轮毂的轮缘与所述外侧胎壁之间，以及所述内轮毂的轮缘与所述内侧胎壁之间是通过凸缘凹槽咬合方式相配合的；所述内轮毂的中心部分具有孔；所述外轮毂的中心部分会延伸出或者固定一个接收传动的六角键孔轴套，其所述六角键孔轴套至少延伸到所述内轮毂中心部分的孔中。
本实用新型还提供了包括上述新型变速传动机构、驱动系统、悬挂系统和车轮中任一或其各种组合的玩具汽车。例如，本实用新型提供了一种使用所述第一方面的变速传动机构的玩具汽车，其中所述变速传动机构用于改变所述玩具汽车的驱动系统的传动比；本实用新型还提供了另一种玩具汽车，其前桥壳体和后桥壳体中分别具有一个相互独立的根据所述第二方面的驱动系统。本实用新型还提供了另一种玩具汽车，所述玩具汽车的底盘与前桥壳体之间、底盘与后桥壳体之间分别具有一个相互独立的根据所述第三方面的悬挂系统；而且本实用新型还提供了一种使用根据所述第四方面的车轮的玩具汽车。
图1是一个根据本实用新型的玩具汽车的纵向剖视图。
图2是图1中玩具汽车的包含本实用新型的一个驱动系统的前桥组件的剖视图。
图3A是一种根据本实用新型的变速传动机构的示意性原理图，其中的变速主动件处于一个啮合区间内。
图3B是变速传动机构的变速主动件处于一个脱开区间的示意性原理图。
图3C是沿图3A中的剖切线C-C的剖视图。
图3D是沿图3B中的剖切线D-D的剖视图。
图4A是图2的驱动系统中变速传动机构部分的一个放大剖视图，其中的变速主动件处于第一啮合区间内。
图4B是沿图4A中的剖切线A-A的剖视图。
图4C是沿图4A中的剖切线B-B的剖视图。
图5A是图2的驱动系统中变速传动机构部分的一个放大剖视图，其中的变速传动机构处于脱开区间内。
图5B是沿图5A中的剖切线A-A的剖视图。
图6A是图2的驱动系统中变速传动机构部分的一个放大剖视图，其中的变速主动件处于第二啮合区间内。
图6B是沿图6A中的剖切线A-A的剖视图。
图7说明了变速切换装置将变速主动件推向第一啮合区间，以使驱动系统处于低扭矩模式时的状态。
图8A和图8B分别是根据本实用新型的玩具汽车的主视图和侧视图，其中清楚地示出了悬挂系统的主要部件和连接关系。
图9A-图9D说明了图8A的玩具汽车的前桥处于一个正常位置、一个抬升位置、一个顺时针转动的位置以及一个逆时针转动的位置的对比示意图。
图10A是本实用新型的玩具汽车所用车轮的侧视图。
图10B是图10A的车轮的横向剖面图。
图11A是本实用新型的玩具汽车所用遥控器的主视图。
图11B是图11A的遥控器的后视图。
具体实施方式
如图1所示，一个根据本实用新型的玩具汽车100除了一般包括车轮800(其中的轮胎部分未示出)、悬挂系统600、驱动系统200、电源装置105以及控制系统(未示出)之外，还包括车身110和转向系统(未示出)等。
在玩具汽车100中，车身110通过悬挂系统600与车轮800相连。具体地，车身110通过锁扣(snap lock)方式连接在悬挂系统600中的底盘610上。而底盘610被设计成一个具有空腔的壳体，因而至少玩具汽车100的电源装置105(例如某种充电电池)等就可被放置在该空腔中。
为了使玩具汽车100具有卓越的通过性，在本实用新型中是通过驱动系统、悬挂系统和车轮的改进来实现的，下面将对各个系统或装置的具体技术方案分别介绍。此外，为了便于人们整体地理解玩具汽车100，本文也将简单介绍玩具汽车100的一个实施例中的控制系统，特别是该控制系统中的遥控器。
驱动系统一般地，驱动系统由驱动电机以及连接在驱动电机和车轮之间的一系列的致动和传动机构组成。本实用新型提供了一种新型的驱动系统200，如图2所示。驱动系统200能够在运行时切换传动件之间的啮合关系，以改变传动路径的传动比，从而使驱动系统具有分别输出高扭矩和低扭矩的两种工作模式。
驱动系统200包括一个用于为玩具汽车提供行驶功率的驱动电机205和一个带动车轮旋转的轮轴300。驱动系统200在驱动电机205到轮轴300的传动路径上进一步包括一个一级减速装置215、一个变速传动机构400、一个变速切换装置500(可参见图7)以及一个二级减速连接装置450。
其中，一级减速装置215的输入部分214与驱动电机205的输出部分207直接或间接相连，以在其输出部分218输出一个减速后的旋转运动。
变速传动机构400包括一个输入部分408和至少两个输出部分，例如第一输出部分421和第二输出部分426。变速传动机构400的输入部分408与一级减速装置215的输出部分218直接或间接相连，并在变速切换装置500的切换作用下将所接收的旋转运动传递到所述至少两个输出部分中的一个上。
二级减速连接装置450包括多个与变速传动机构400的所述至少两个输出部分中的每个分别相连的输入部分，例如第一输入部分460和第二输入部分465，以及一个与轮轴300直接或间接相连以驱动轮轴300转动的公共输出部分480，其中二级减速连接装置450的这些输入部分与其公共输出部分480之间具有不同的传动比。
在驱动系统200的一个进一步的实施例中(也如图2所示)，一级减速装置215、变速主动件410以及二级减速连接装置450的中心均具有通孔，并套在轮轴300上。这也就是说，一级减速装置215、变速主动件410、二级减速连接装置450以及轮轴300可以构成一个同轴减速系统。对于玩具汽车而言，由于其轮轴较细(直径一般小于10mm)，因而将驱动系统200设计成上面所述的同轴减速系统具有更大的优越性，大大减少了驱动系统200所占据的空间。
在驱动系统200的另一个进一步的实施例中，提供了一种新型的变速传动机构400，该变速传动机构可以在运行时改变传动元件的啮合关系，即改变传动路径，从而可于运行时改变传动比，实现高低扭矩输出的切换。
如图3A、图3B所示，变速传动机构400包括一个用于传递扭矩的变速主动件410和至少两个变速从动件419、424。变速主动件410被设置成可沿其旋转轴线作轴向运动，以使其输出部分412处于至少两个轴向区间中的一个处，并与至少两个变速从动件419、424中与输出部分412所处轴向区间相对应的一个相啮合，从而将扭矩传递给相啮合的变速从动件。进一步地，变速主动件410与变速从动件之间的啮合是通过部分嵌入在变速主动件410的输出部分412上的一个或多个第一圆球414和变速从动件上的一条或多条轴向凹槽来实现的。优选地，所述圆球在其嵌入位置处是可滚动的，并且优选为钢球。此外，这些轴向凹槽可被设置为基本上等尺寸的、横截面为大致半圆形的轴向凹槽。
具体地，变速主动件410的输出部分412的外圆周面411上布置有多个第一凹穴413，第一凹穴413中的一部分或全部凹穴上分别放置有一个第一圆球414，第一圆球414从外圆周面411中突出出来形成一个突出部分。优选地，外圆周面411上的第一凹穴413在圆周方向上是均匀布置的。更优选地，第一凹穴413是等尺寸的、大致半球形的凹穴，并且每个第一凹穴413上均放置有一个直径相等的第一圆球414。更进一步地，第一凹穴413的数量优选为4个；第一圆球414优选为钢球。
在如图3A、图3B所示的实施例中，所述用于接收扭矩的至少两个变速从动件为一个第一变速从动件420和一个第二变速从动件425。第一变速从动件420的输入部分419和第二变速从动件425的输入部分424被设置成的与变速主动件410同轴线的轴套形式，其包围在变速主动件410输出部分412的外围，并且第一变速从动件420输入部分419的远端与第二变速从动件425输入部分424的近端邻接地放置在一起。而且，在第一变速从动件420的输入部分419和第二变速从动件425的输入部分424的内圆周面上分别制有多条数量至少等于第一圆球数量的一段第一轴向凹槽和第二轴向凹槽，用于与第一圆球414啮合接收扭矩。
更具体地，第一轴向凹槽423在轴向上位于第一变速从动件420的输入部分419的内圆周面的近端附近的第一啮合区间401上，其形状和圆周方向上分布的位置适于与第一圆球414的突出部分啮合，而且其长度至少大于第一圆球414的直径。如果第一圆球414在外圆周面411的圆周方向上是均匀布置的，那么第一轴向凹槽423的数量优选等于第一圆球414数量的两倍或多倍。此外，在第一轴向凹槽423的远端与输入部分419内圆周面的远端之间优选是一段与第一轴向凹槽423的顶点平齐的、光滑的第一光滑内圆周面。
第二轴向凹槽427在轴向上位于所述第二变速从动件425的输入部分424的内圆周面的远端附近的第二啮合区间402上，第二轴向凹槽427的形状和圆周方向上分布的位置适于与第一圆球414的突出部分啮合，而且其长度至少大于第一圆球414的直径。如果第一圆球414在外圆周面411的圆周方向上是均匀布置的，那么第二轴向凹槽427的数量优选等于第一圆球414数量的两倍或多倍。此外，在第二轴向凹槽427的近端与输入部分424内圆周面的近端之间优选具有一段与第二轴向凹槽427的顶点平齐的、光滑的第二光滑内圆周面。
本领域技术人员应该意识到的是，第一光滑内圆周面和第二光滑内圆周面的直径是相等的。这样，相邻接的第一光滑内圆周面和第二光滑内圆周面就可在第一啮合区间401的远端与第二啮合区间402的近端之间构成一个脱开区间403。优选地，脱开区间403的长度至少大于第一圆球414的直径。
此外例如参见图4A和图4B，可以在变速主动件410上设置一个凸缘415，在变速主动件410转动的时候，通过在凸缘415上施加力以驱使变速主动件410作轴向运动。当变速主动件410的输出部分412从第一啮合区间401经由脱开区间403运动到第二啮合区间402时，第一圆球414将进入第二轴向凹槽427中并与之啮合，从而将变速主动件410的扭矩传递给第二变速从动件425；当输出部分412从第二啮合区间402经由脱开区间403运动到第一啮合区间401，第一圆球414将进入第一轴向凹槽423的一部分中并与之啮合，从而将变速主动件410的扭矩传递给第一变速从动件420。
在变速传动机构400的实施例中，一般应将变速主动件410设计成无论变速主动件410的输出部分412处于第一啮合区间401、第二啮合区间402还是脱开区间403，其输入部分408始终与上级传动件相连或相啮合，以可靠地接收上级传动件的扭矩。
为了实现这一目的，例如可以在变速主动件410的输入部分408上通过轴向长槽或轴向长键来与上级传动件啮合，其中当变速主动件410作轴向运动时，上级传动件的啮合部位或啮合件可以始终与轴向长槽或轴向长键相啮合。
在本实用新型的一个优选实施例中，变速主动件410的输入部分408设计为轴套形式，并且以间隙配合或有间隙的方式包围在上级传动件例如一级减速装置215的输出部分218的外圆周面231上。并且在一级减速装置215输出部分218的外圆周面231上布置有一个或多个第二凹穴232，每个第二凹穴232上具有一个第二圆球234，第二圆球234从外圆周面231中突出出来，从而形成一个突出部分。变速主动件410的输入部分408在轴线方向上的一段内圆周面上具有一条或多条第三轴向凹槽406，第三轴向凹槽406的形状和半径与第二圆球234的突出部分相匹配，并且第三轴向凹槽406的长度至少大于脱开区间403的长度，优选大于等于第一啮合区间401的近端至第二啮合区间402的远端之间的距离，即变速主动件410所作轴向运动的行程，以使第二圆球234与第三轴向凹槽406在变速主动件410轴向运动的过程中一直保持啮合状态。进一步地，可以将第二凹穴232、第二圆球234和第三轴向凹槽406的数量均设置为4个，而且第二圆球234优选为钢球在上述变速传动机构400的传动方案所采用的这种凹穴—圆球—凹槽啮合结构中，无论是第一圆球414还是第二圆球234在相应凹穴中都是可滚动的，因而大大地减少相应传动件间轴向运动时的摩擦力，这样就保证了在相应传动件转动时，可以容易地推动变速主动件410作轴向运动，从而轻便地切换到期望的啮合位置。
上面已经介绍了驱动系统200总体构成和两个进一步的实施例，本领域技术人员应该已经可以根据上面所述的原理和各种技术特征实现驱动系统200。但为了便于人们更好地理解本实用新型的驱动系统200，下面将在此基础上介绍一个更进一步的实施例，以说明如何在玩具汽车100中实际应用驱动系统200。
首先如图1所示，玩具汽车100具有两个机械上相互独立的驱动系统200。其中第一个驱动系统位于前桥壳体251中，构成前桥组件的一部分，用于驱动两个前轮运动，其可被称为前桥驱动系统(如图2所示)。而第二个驱动系统位于后桥壳体351中，构成后桥组件的一部分，用于驱动两个后轮运动，其可被称为后桥驱动系统。因而，玩具汽车100是一辆全轮驱动的玩具汽车，全轮驱动的能够在根本上保证玩具汽车100具有较好的通过性。(显然，在玩具汽车100中，要求控制系统控制前桥驱动系统和后桥驱动系统同向旋转，这可采用本领域公知的各种控制方法和装置来实现，对此本文不再赘述。)如图2所示，前桥驱动系统和后桥驱动系统基本上是相同的，它们之间的区别主要在于前桥驱动系统的输出轴(即轮轴)与前轮之间是通过万向节连接的，而后桥驱动系统的输出轴与后轮之间是通过一段延长的轴套或轴刚性相连的(这是因为在玩具汽车100中前轮为转向轮)。此外前桥驱动系统和后桥驱动系统的区别可能会因空间尺寸关系导致具体部件的布局位置有所不同，但这些区别并不影响本实用新型驱动系统的原理。因此，为了简明起见，下面仅参照图2来说明本实用新型的驱动系统200，并且相应地使用术语“车桥”来泛指玩具汽车100的前桥或后桥，用术语“驱动系统”来泛指前桥驱动系统或后桥驱动系统。
在驱动系统200中，驱动电机205输出部分207的转速可以为例如大约12,000rpm，并优选进一步提供一个减速皮带轮装置来连接驱动电机205的输出部分207和一级减速装置215的输入部分214，如图2所示。之所以优选采用减速皮带轮装置来连接驱动电机205与一级减速装置，是因为皮带传动具有过载保护功能，即过载时皮带会打滑从而防止驱动电机发生堵转或过流现象。
减速皮带轮装置包括一个与驱动电机205的输出部分207相连的主动轮208，一个一级减速装置215的输入部分214相连的从动轮210，以及皮带209。例如，在图2中减速皮带轮装置的传动比可被设置为大约3∶1，因此一级减速装置215的输入部分214的转速为大约4,000rpm。
一级减速装置215可以被设计成一个行星轮减速机构。之所以优选采用行星轮减速机构，是因为行星轮减速机构能够在小尺寸的空间内提供很大的传动比。而且进一步地，一级减速装置215优选由双层的恒星齿轮和行星齿轮构成，它们利用一个内部齿轮来运行。这样，一级减速装置215就可提供更大的传动比，例如如果将每层恒星齿轮和行星齿轮提供的传动比设计为5∶1，那么一级减速装置就能够提供约为25∶1的减速比，从而使其输出部分的转速变为约160rpm。
更具体地，可以将一级减速装置215的输入部分214设置成一个恒星轮轴套(其可以与从动轮制成一体)，输出部分218设置成一个齿轮轴套，并且一级减速装置215的壳体固定在容放车桥组件的车桥壳体内。类似的减速装置是机械领域技术人员所熟悉的，因此本文不再赘述。但这里需要强调的是，一级减速装置215与轮轴300之间并没有直接啮合或直接传动关系，并不直接驱动轮轴300旋转。如图2所示，轮轴300直接穿过一级减速装置215中的通孔(由输入部分214、输出部分218以及一级减速装置壳体及行星轮减速机构中轴线上的通孔共同构成)，与一级减速装置215中没有直接啮合关系。根据这一描述已经可以推断，一级减速装置215的输出部分218为一种轴套形式。
在这个更进一步的实施例中，一级减速装置215作为变速切换装置500中变速传动机构400的上级传动件来驱动变速传动机构400，它们之间的连接关系可以参照上文所述。简要地，可描述成一级减速装置215的输出部分218通过凹穴—圆球—凹槽结构与变速主动件410的输入部分408啮合，从而驱动变速主动件410旋转。应该意识到的是，在该实施例中变速主动件410也是一个轴套形式的构件。
二级减速连接装置450包括两个与各个变速从动件的输出部分分别相连的输入部分例如第一输入部分460和第二输入部分465，以及一个与轮轴300直接或间接相连以驱动轮轴300转动的公共输出部分480。而且，公共输出部分480与第一输入部分460刚性相连，同时公共输出部分480还通过一个传动比大于1的减速机构与第二输入部分465相连。这也就是说，二级减速连接装置450对应其第一输入部分460和第二输入部分465具有不同的传动比。而前面所述的变速切换装置500会根据控制系统的操作指令将驱动系统200传动路径上游的旋转运动适时地分别传递给第一输入部分460和第二输入部分465，从而实现了驱动系统200传动比的切换，以使其能够分时地工作于输出高扭矩的高扭矩工作模式和输出低扭矩的低扭矩工作模式。
具体地，可以将二级减速连接装置450设置为一个行星轮减速机构。该行星轮减速机构的外齿圈壳体的近端与第一变速从动件420的输出部分421刚性相连或制成一体，其构成二级减速连接装置450的第一输入部分460；该行星轮减速机构的恒星轮与第二变速从动件425的输出部分426刚性相连或制成一体，其构成二级减速连接装置450的第二输入部分465；而且该行星轮减速机构的外齿圈壳体的远端(例如是一个延伸出的轴套部分)与轮轴300之间通过一个传动销刚性相连，其构成了二级减速连接装置450的公共输出部分480。此外，轮轴300穿过二级减速连接装置450中的通孔(由二级减速连接装置450的壳体、该行星轮减速机构的外齿圈壳体及恒星轮中轴线上的通孔共同构成)。
在一个试验中，一级减速装置215的输出部分218的输出扭矩约为0.2535kg·m(22lb·in)，而二级减速连接装置450的公共输出部分480的输出扭矩在驱动系统200处于高扭矩工作模式下时约为0.592kg·m(51.3lb·in)，在驱动系统200处于低扭矩工作模式下时约为0.226kg·m(19.6lb·in)。
此外，变速切换装置500用于根据控制系统的操作指令(包括某种电信号或某种机械动作)驱动例如推动变速主动件410运动到合适的位置。本领域技术人员可以根据期望的玩具汽车100的控制方式来相应地设计各种合适的变速切换装置500。例如，如果采用机械方式来控制高扭矩和低扭矩工作模式的切换，那么可以简单地在玩具汽车100的前桥壳体和/或后桥壳体上设置一个机械拨动开关，并将变速切换装置500设置成一个连接该机械拨动开关和变速主动件410的连杆或拨杆。这样，将该机械拨动开关拨动到不同的啮合区间上(变速切换装置500此时所接收的操作指令就是这种机械的拨动动作)，从而控制变速主动件410分别处于第一啮合区间401和第二啮合区间402。
如图7所示，在变速切换装置500的一个优选实施例中，采用电动方式来推动变速主动件410。在该实施例中，变速切换装置500包括一个切换电机510，一个与切换电机510输出轴直接或间接相连(例如通过减速齿轮组相连)的蜗杆520，一个复合齿轮530和一个末端具有扇形齿轮的扇形摆杆540，其中复合齿轮530的一段轮齿与蜗杆520相啮合，而另一段轮齿与扇形摆杆540的扇形齿轮相啮合，并且扇形摆杆540上的一个部位用于推动变速主动件410运动。例如，如果在变速主动件410上设置有凸缘415，那么可以相应地在扇形摆杆540中设置一个长槽542，长槽542的两个侧壁上相对位置处分别具有一个圆滑凸起543，这两个圆滑凸起543的顶点间的距离略大于凸缘415的厚度以保证凸缘415能够有间隙地插入在两个圆滑凸起543之间，当切换电机510驱动扇形摆杆540摆动时，扇形摆杆540就可以推动变速主动件410在轮轴300上作轴向运动。因此为了使变速主动件410切换到相应的啮合位置，只需在控制系统中设置一定的电路来控制切换电机510的电源供应即可。
悬挂系统图8A和图8B分别是玩具汽车100的主视图和侧视图，其中清楚地示出了根据本实用新型的悬挂系统600的主要部件和连接关系。在此需要说明的是，图8A中主要表示了与前轮相连的悬挂系统600的结构，由于与后轮相连的悬挂系统600的结构与图8A中的类似，因而在附图中并未给出与图8A相对应的后视图。如图8A和图8B所示，玩具汽车100中的悬挂系统600包括底盘610、前桥壳体251和后桥壳体351(图1)。并且悬挂系统600还包括用于连接底盘610和前桥壳体251的第一前摇臂621、第二前摇臂622、前摇臂连接器631、第一前弹簧支撑装置641和第二前弹簧支撑装置642，以及用于连接底盘610和后桥壳体351的第一后摇臂623、第一后弹簧支撑装置643以及图8A和图8B中未示出的第二后摇臂、后摇臂连接器和第二后弹簧支撑装置。
底盘610可被制成一个顶部有开口的具有凹腔的壳体，其中的凹腔可以为电池或其他部件提供安装空间，将它们固定在底盘内。车身110与底盘610之间的连接优选采用卡扣方式，这样可以方便地移走车身110，从而便于为电池充电或者更换电池等位于底盘空腔内的部件。当然，也可使用其他方式来连接车身110和底盘，例如螺钉连接。
第一前摇臂621和第二前摇臂622的上端分别通过压紧销枢接在底盘610的左右侧壁上。而第一前摇臂621和第二前摇臂622的末端被固定到前摇臂连接器631上。前摇臂连接器631枢接于前桥壳体251，使得前桥壳体251和前摇臂连接器631之间可以在平行于前桥轴线的纵向平面内相对摆动。具体地，是在前桥壳体251上形成一个向上延伸出的枢轴支架255，枢轴支架255的枢轴孔是垂直于前桥轴线的。枢轴支架255向上延伸的长度与底盘离地高度可具有一定的正比关系，因此可根据期望的底盘离地高度以及车轮大小、车桥壳体具体形状等来确定枢轴支架255向上延伸的长度。
进一步地，为了使前摇臂连接器631和前桥壳体251之间的连接具有足够的强度以支撑车身110、底盘610以及底盘610内电池等部件的重量，同时能够承受从车轮传来的冲击，可以将枢轴支架255设计成具有足够强度的双支撑板型的枢轴支架。此时，前摇臂连接器631中应设置一个能够让枢轴支架255的一个支撑板穿过的长型槽，并且在该长型槽在长度方向上与支撑板的两侧应有足够的间距，以保证前摇臂连接器631和枢轴支架255之间可以相对摆动。安装时，前摇臂连接器631中长型槽和前端面之间的部分被置于枢轴支架255的两个支撑板之间。更具体地，在一个实施例中，可以将枢轴支架255设计成一个大致矩形的双支撑板枢轴支架，而将前摇臂连接器631设计成大致长方形的连接块，其中该连接块中长度方向上的两端分别通过一个或多个螺钉或销与第一前摇臂621和第二前摇臂622相连，该连接块内有一个贯穿宽度方向的枢轴孔，同时在长度方向上有一段贯穿高度方向的槽。
在本实用新型悬挂系统600的另一个实施例中，可以将第一前摇臂621、第二前摇臂622以及前摇臂连接器631制成一个整体式构件。此时，该整体式构件的形状总体上为一个大致的U形或Y形构件。
无论第一前摇臂621、第二前摇臂622以及前摇臂连接器631是否制成一个整体式构件，均可将其统称为前桥摇臂装置。前桥摇臂装置的总体特征在于其第一端和第二端枢接于底盘610的两侧，而第三端枢接于前桥壳体，从而使得前桥摇臂装置可以相对于底盘610上下摆动、相对于前桥壳体251在竖直平面内转动。
另外在本实用新型中，特别地在底盘610的外壁上针对前桥摇臂装置的枢接于底盘610的每个摇臂或杆设置了一对凸出的限位挡块，其中一个上限位挡块位于相应摇臂或杆的上方，以限制前桥摇臂装置向上摆动时最多能够处于一个水平位置；另一个下限位挡块位于相应摇臂或杆的下方，以限制前桥摇臂装置向下摆动时也会有一个极限位置(即限制了向下摆动的角度)。这样，实际上控制前桥摇臂装置相对于底盘610上下摆动的范围，从而使前桥摇臂装置能够有效地支撑底盘610，并同时保证玩具汽车100在行驶时前后轴距保持在一定的合理范围内(本领域技术人员应该知道，前后轴距对于汽车的通过性也是有影响的)。
如图8A所示，第一前弹簧支撑装置641和第二前弹簧支撑装置642的上端分别在第一前枢轴点681和第二前枢轴点682枢接于底盘610的前端面上。而第一前弹簧支撑装置641和第二前弹簧支撑装置641的下端则分别在第三前枢轴点683和第四前枢轴点684枢接于前桥壳体251上。并且第一前枢轴点681和第二前枢轴点682之间的距离小于第三前枢轴点683和第四前枢轴点684之间的距离。
在本实用新型的弹簧支撑装置的一个实施例中，每个弹簧支撑装置包括一个压缩弹簧710、一个从上向下插入压缩弹簧710的上端导向轴套715，一个从下向上插入压缩弹簧710的下端导向轴套720，以及一个连接于上端导向轴套715和下端导向轴套720之间的导向杆725，其中导向杆725的下端固定在下端导向轴套720中，而导向杆725的其他部分可滑动地插入上端导向轴套715的导向孔中。上端导向轴套715包括一个增大的头部717，以及一个位于头部717之下的导向部分718，其中在头部717上具有一个用于与底盘610相连的枢轴孔，而导向部分718中具有导向孔。下端导向轴套720包括一个增大的头部722，以及一个位于头部722之上的导向部分723，其中在头部722上具有用于与前桥壳体251相连的枢轴孔，而导向部分723中的孔用于固定导向杆725，优选可以采用过盈配合或者粘结的方式来固定导向杆725。压缩弹簧710被限制在上端导向轴套715的头部717和下端导向轴套720的头部722之间，并包围在上端导向轴套715的导向部分718、下端导向轴套720的导向部分723以及导向杆725的周围。
而且，上端导向轴套715的导向部分718优选长于下端导向轴套720的导向部分723，例如导向部分718的长度可为导向部分723的长度的两倍以上，优选为3倍或4倍以上。
压缩弹簧710的松弛长度大于上端导向轴套715导向部分718的长度和下端导向轴套720导向部分723的长度之和，也就是说，上端导向轴套715导向部分718的下端与下端导向轴套720导向部分723的上端之间具有间隔。该间隔的大小就限制了压缩弹簧710的最大压缩量。而且进一步地，本领域技术人员应该意识到，第一前弹簧支撑装置641和第二前弹簧支撑装置642优选应该是对称设置的。
上述设置使得玩具汽车100的前桥可以作多个自由度的运动。例如，图9A-图9D对玩具汽车100的前桥处于正常位置、抬升位置、向顺时针转动位置以及逆时针转动位置的情况进行了示意性比较。
需要强调的是，弹簧支撑装置不但能够有效地支撑底盘、缓冲各种冲击，而且特别地在本实用新型中的悬挂系统600中，弹簧支撑装置能够复位车桥在竖直平面内的转动，从而与摇臂装置一起共同作用，使得各个车轮能够独立运动，从而保证了玩具汽车100具有良好的通过性。
例如，图9C示意性地示出了前桥在竖直平面内顺时针转动的情况。此时，第一前弹簧支撑装置641中的导向杆725进一步滑入上端导向轴套715的导向孔中，即第一前枢轴点681和第三前枢轴点683之间的距离缩小，因而第一前弹簧支撑装置641中的压缩弹簧710被压缩。而且应该意识到的是，当压缩弹簧710被压缩到一定程度时，上端导向轴套715导向部分718的下端与下端导向轴套720导向部分723的上端会互相接触，从而防止压缩弹簧710过度压缩。同时，第二前弹簧支撑装置642中的导向杆会从上端导向轴套的孔中进一步滑出，即第二前枢轴点682和第四前枢轴点684之间的距离会加长，且此时第二前弹簧支撑装置642中的压缩弹簧会有所伸长(因为在前桥处于正常位置，该压缩弹簧会受到底盘610和车身110等部件重量的预压)。
底盘610和后桥壳体351之间的连接关系以及部件结构与上述底盘610和前桥壳体251之间的连接关系和部件结构等等均是相似的，在此不再详细描述(其中对应于第一后摇臂623、第二后摇臂624以及后摇臂连接器632的装置相应地称为“后桥摇臂装置”)。
需要强调的是，底盘610与前桥壳体251和后桥壳体351之间的连接是相互独立的，这也就是说如果保持底盘610稳定，那么前桥250和后桥350可以分别单独运动。
车轮如前文中已经提到过的，本实用新型还要提供一种新型车轮，该车轮的轮胎具有足够的柔软度，从而能够通过挤压变形充分缓冲碰撞力，并且不会产生较大的恢复力以避免玩具汽车在碰到障碍物时被弹开。同时该车轮中的轮胎还要受到一定的支撑，以保证轮胎在受到大的冲击时(例如车轮碰到局部凸起的较大硬物时)不会过度变形。
从图10A和图10B中可看出，本实用新型所提供的车轮800包括轮胎810、轮胎支撑件830、外轮毂850、内轮毂860以及螺钉盖870等部分。
轮胎810是一种无内胎的、非充气的空心轮胎。在轮胎810的中心具有一个胎孔。为了保证轮胎810具有适当的柔软度，一般优选采用弹性模量较小的软性塑胶材料、通过模塑方法整体地制成，并且保证适当的主体壁厚(此处所用的术语“主体壁厚”是指不考虑胎面图案的轮胎主体处的胎壁的厚度)。本领域技术人员可根据轮胎810所使用的具体软性塑胶材料以及期望的柔软度来确定具体的壁厚值，一般为大约5毫米以下，例如1毫米或2毫米左右。而形成胎面图案的各种凸起，其最大高度可以较大，例如为3-5毫米，甚至5毫米以上。上述设置的目的是为了保证轮胎810碰到障碍物时不产生大的反弹力，并能充分接触障碍物的表面。
根据本实用新型的轮胎810包括一个与轮胎810的胎壁(包括外侧胎壁811、内侧胎壁809以及顶部胎壁808)相连的防脱隔膜818。防脱隔膜818的一部分连接于一个相对外轮毂850或内轮毂860固定的定位物上。
具体地，防脱隔膜818是从外侧胎壁811内表面上的一个靠近胎孔开口的位置处延伸出的。并且防脱隔膜818的一部分上具有一个或多个通孔，定位物从这些通孔中穿过以实现对防脱隔膜818的定位。
根据整个防脱隔膜818的大致延伸方向，可以将其划分为两个部分。第一个部分即是防脱隔膜818的起始段，其大致平行于胎孔轴线向内延伸，并且其朝向胎孔轴线的表面实际上构成了胎孔的一段圆周面，因而本文中将其称为圆周隔膜819。圆周隔膜819的内表面(靠近胎孔轴线的表面)被外轮毂850的胎壁支撑面顶靠住。防脱隔膜818的第二个部分是接着圆周隔膜819、垂直于胎孔轴线向胎孔中心继续延伸出的环形隔膜820。环形隔膜820的在其圆周方向上分布有若干个通孔821，例如可以均匀分布4个通孔。通孔821会被螺孔柱、销、螺钉或某种其他类似的定位物上穿过，而这些定位物是制于或者可靠地固定于外轮毂850或内轮毂860上的，并且穿过通孔821的长度足够长。因此，无论定位物被固定在外轮毂850或内轮毂860中任一个上，它们都能够使防脱隔膜818相对于“轮毂”(外轮毂850和内轮毂860的组合)的位置相对固定，即使外侧胎壁811发生变形从而对防脱隔膜818产生拉扯作用力的情况下，防脱隔膜818也不会从定位物上脱落，进而保证了外侧胎壁811不会从外轮毂850上脱落。
内侧胎壁809的端口面815大致平行于胎孔轴线继续向内延伸出一段衬垫隔膜817，其内表面(靠近胎孔轴线的表面)被内轮毂860的胎壁支撑面顶靠住。形成衬垫隔膜817也是在一定程度上防止内侧胎壁809脱落。特别地，衬垫隔膜817开始段实际上构成了胎孔的一段圆周面，该圆周面的直径大于圆周隔膜819的直径，这即是说内侧胎孔的直径大于外侧胎孔的直径，或者进一步说成内侧胎壁809的径向尺寸小于外侧胎壁811的径向尺寸。
在车轮800中还提供了一个衬套形式的轮胎支撑件830，其从衬垫隔膜817的内孔中装入空心轮胎810的内腔中，其开始端套在环形隔膜820的外表面上(也就是说，该开始端实际上隔着圆周隔膜819套在了外轮毂850的胎壁支撑面上)，而末端套在衬垫隔膜817的外表面上(也就是说，该末端实际上隔着衬垫隔膜817套在了内轮毂860的胎壁支撑面上)，并且轮胎支撑件830的长度基本等于内腔宽度。可以看出，轮胎支撑件830与外轮毂850和内轮毂860对外侧胎壁811和内侧胎壁809的根部提供了支撑，防止外侧胎壁811和内侧胎壁809在根部向内变形，同时由于轮胎支撑件830横跨在外侧胎壁811和内侧胎壁809的内表面之间，因此当轮胎的胎壁受到冲击或压力向内变形到一定程度时将会和轮胎支撑件830的相应外围表面接触，从而使轮胎的胎壁，特别是胎面得到支撑。
为了加强轮胎支撑件830的强度、改善它的受力情况，在轮胎支撑件830的内壁上还制有一个圆环形挡板836，其位于环形隔膜820和衬垫隔膜817之间，并且径向向内延伸以稍微遮盖住通孔821的径向外侧的一小部分，以保证定位物能够通过为准。同时应该优选将定位物设计成是外轮毂850上向内延伸的逐渐变细的锥形轴。这样，定位物可以顺利穿过通孔821，并使通孔821的孔壁与定位物的较粗部分接触，而且也便于定位物中的前面部分能够通过圆环形挡板836的内孔，并且在定位物的一个渐粗部分与圆环形挡板836的内圆周相接触。本领域人员应该意识到，如此设计圆环形挡板836和定位物是为了在轮胎支撑件830的中部为其提供径向支撑，从而使其能够对轮胎胎壁提供可靠的支撑。
进一步地，外轮毂850的外端面851与外侧胎壁811之间，以及内轮毂860的外端面861与内侧胎壁809之间被设置成通过凸缘凹槽咬合的方式相配合，具体结构如下。
外侧胎壁811的端口面812被制为一个圆环平面，以适于与外轮毂850的外端面851的内侧相配合。而且在圆周隔膜819的起始端处与外侧胎壁811的端口面812的前端814之间形成一个外侧胎壁凹槽。同时在外轮毂850具有一个凸缘853，其外径略小于或等于外端面851的直径，并与外端面851之间形成一个外轮毂凹槽，以致前端814与外轮毂凹槽紧密配合。而且外轮毂850将与轮胎支撑件830共同作用，以在外端面851的边缘处夹紧外侧胎壁811的根部，至少是防止外侧胎壁811的根部向内或向外变形。此外，所述的形成在外轮毂850的定位物可以是如图10B中所示的锥形螺孔柱855，其中的螺孔用于通过螺钉将内轮毂860与外轮毂850固定在一起。
内侧胎壁809的外端面805上制有一个内侧胎壁凹槽806以及相应的内侧胎壁凸缘807。而内轮毂860外端面861的边缘向内翻折，从而形成内轮毂凹槽。内侧胎壁凸缘807与内轮毂凹槽紧密配合。
此外一般地，内轮毂860的中心部分具有孔867，而外轮毂850的中心部分会延伸出或者固定一个接收传动的轴套857。优选地，轴套857至少延伸到孔867中，并且轴套857的内孔858为六角键孔。轴套857的顶端具有一个连接孔859，其用于让一个螺钉或螺栓(未示出)通过以将外轮毂850与传动件(未示出)连接在一起。可以提供一个螺钉盖870与外轮毂850相连接，以遮挡出螺钉或螺栓头。
经试验，如果中车轮中没有防脱隔膜818和轮胎支撑件830，那么轮胎在扭矩为约0.149kg·m(13lb·in)时就会从轮毂上脱落下来，而本实用新型的车轮800可以有效地防止轮胎810脱落。
控制系统玩具汽车100的控制系统中应包括对驱动系统的高扭矩和低扭矩工作模式切换进行控制的部分。这可以采用任何合适的、电的或机械的控制方式来进行。但优选地，一般应采用无线遥控方式对玩具汽车100进行控制。在这样的玩具汽车100的一个实施例中，其控制系统包括一个遥控器900，如图11A和图11B所示。用户通过操作遥控器900向位于玩具汽车100内的控制系统的其他部分发送指令从而控制玩具汽车100的运行。特别地，要求用户能够操作遥控器900并通过控制系统中位于玩具汽车100内的其他部分向驱动系统200的变速切换装置500发送驱动系统高扭矩和低扭矩工作模式切换的指令。具体实现这样的控制电路对于本领域技术人员而言是容易的，在此不再赘述。下面从总体部件构成和功能设置的角度来简单介绍遥控器900。
遥控器900使用9V电池作为电源。一般地，遥控器900包括以下部件遥控器开关905，用于控制遥控器本身电源供应；加速器910，可将其设置成一个可复位的摆杆，用于控制玩具汽车100向前和向后运动，并且优选将玩具汽车100的运动速度设置成与加速器910的角位移成正比；方向盘915，其可最终通过玩具汽车100的转向系统控制玩具汽车100的转向轮即前轮按比例转动一定的角度；推力调节钮920，其可调节或微调(fine tune)加速器910的中心点，当加速器910位于该中心点时玩具汽车100能够保持静止；方向平衡钮925，其可调节或微调玩具汽车100的转向轮的中心点；发射天线930，其用于向位于玩具汽车100内的控制系统的其他部分发送指令(即无线电信号)；以及电源指示器935，其在遥控器开关905打开时点亮成例如绿色。本领域技术人员应该意识到，上面所述的遥控器900所包括的部件是一般的玩具汽车遥控器通常具有的部件，其中并非每个部件都是必须的，具体设置何种部件应与玩具汽车所具有的功能相适应。
特别地，本实用新型的遥控器900进一步包括一个高低扭矩切换开关940，其可控制玩具汽车100的控制系统向驱动系统200的变速切换装置500发送操作指令，从而控制变速主动件410分别处于第一啮合区间401和第二啮合区间402。并且可以进一步将高低扭矩切换开关940设置为当其向下拨动时，对应变速主动件410处于第一啮合区间401，即低扭矩模式(快档)；当其向上拨动时，对应变速主动件410处于第二啮合区间402，即高扭矩模式(慢档)；反之亦然。
图11B是图11A的遥控器900的后视图。如图11B所示，在遥控器900的背面设置有一个用于波段选择的多段开关945。多段开关945为用户提供2个以上例如4个选择位置，遥控器900在每个选择位置下所发射的无线电指令处于不同的波段。这样，就可以使多个用户例如4个能够同时操纵各自的玩具汽车100，彼此互不干扰。
上面简要地描述了遥控器900的主要部件和功能。本领域技术人员应该意识到，位于玩具汽车100中的控制系统的其他部分显然应该具有与遥控器900相匹配的电路设置以接收遥控器900所发射的信号。
权利要求1.一种变速传动机构，其特征在于所述变速传动机构包括一个用于传递扭矩的变速主动件和至少两个变速从动件，其中所述变速主动件被设置成可沿其旋转轴线作轴向运动，以使所述变速主动件的输出部分处于至少两个轴向区间中的一个处，并与所述至少两个变速从动件中相应的一个啮合，从而将扭矩传递给相啮合的变速从动件。
2.根据权利要求1所述的变速传动机构，其特征在于所述变速主动件的输出部分具有一个或多个部分地嵌入在其上的第一圆球，所述变速从动件上具有一条或多条用于与所述第一圆球啮合的轴向凹槽。
3根据权利要求2所述的变速传动机构，其特征在于所述第一圆球在其嵌入位置处是可滚动的，并且为等直径钢球。
4.根据权利要求2所述的变速传动机构，其特征在于所述至少两个变速从动件分别为一个第一变速从动件和一个第二变速从动件，其由所述第一变速从动件的输入部分和所述第二变速从动件的输入部分被设置成与所述变速主动件同轴线的轴套形式，包围在所述变速主动件的输出部分的外围；所述第一变速从动件的输入部分的远端与所述第二变速从动件的输入部分的近端邻接地放置在一起；而且在所述第一变速从动件的输入部分和所述第二变速从动件的输入部分的内圆周面上分别制有多条数量至少等于第一圆球数量的一段第一轴向凹槽和一段第二轴向凹槽，用以与所述第一圆球啮合接收扭矩。
5.根据权利要求4所述的变速传动机构，其特征在于所述第一轴向凹槽在轴向上位于所述第一变速从动件的输入部分的内圆周面的近端附近的第一啮合区间上，其形状和其在圆周方向上分布的位置适于与所述第一圆球的突出部分啮合，而且其长度至少大于所述第一圆球的直径；在所述第一轴向凹槽的远端与所述第一变速从动件的输入部分的内圆周面的远端之间是一段与所述第一轴向凹槽的顶点平齐的、光滑的第一光滑内圆周面；所述第二轴向凹槽在轴向上位于所述第二变速从动件的输入部分的内圆周面的远端附近的第二啮合区间上，其形状和其在圆周方向上分布的位置适于与所述第一圆球的突出部分啮合，而且其长度至少大于所述第一圆球的直径；并且在所述第二轴向凹槽的近端与所述第二变速从动件的输入部分的内圆周面的近端之间是一段与所述第二轴向凹槽的顶点平齐的、光滑的第二光滑内圆周面。
6.根据权利要求5所述的变速传动机构，其特征在于所述第一光滑内圆周面和所述第二光滑内圆周面的直径是相等的，以致相邻接的所述第一光滑内圆周面和所述第二光滑内圆周面在所述第一啮合区间与所述第二啮合区间之间构成一个脱开区间，所述脱开区间的长度至少大于所述第一圆球的直径。
7.根据权利要求6所述的变速传动机构，其特征在于所述变速主动件上具有一个凸缘，通过在所述凸缘上施加力来驱动所述变速主动件作轴向运动。
8.根据权利要求2所述的变速传动机构，其特征在于所述变速主动件的输入部分为轴套形式，其内圆周面上具有一条或多条第三轴向凹槽，用以与上级传动件的输出部分上部分嵌入的第二圆球啮合，其中所述第三轴向凹槽的长度大于所述变速主动件轴向运动的行程。
9.一种使用权利要求1所述变速传动机构的玩具汽车，其中所述变速传动机构用于改变所述玩具汽车的驱动系统的传动比。
10.根据权利要求9所述的玩具汽车，其特征在于所述驱动系统包括一个用于为玩具汽车提供行驶功率的驱动电机和一个轮轴，并且进一步包括一个一级减速装置，其输入部分与所述驱动电机的输出部分直接或间接相连，其输出部分与所述变速传动机构的所述变速主动件的输入部分直接或间接相连；一个二级减速连接装置，其包括至少两个输入部分和一个公共输出部分，其中所述二级减速连接装置的所述至少两个输入部分与所述变速传动机构的所述至少两个变速从动件的输出部分中的每个分别相连，所述公共输出部分与所述轮轴直接或间接相连以驱动所述轮轴转动，而且所述二级减速连接装置的所述至少两个输入部分与所述公共输出部分之间分别具有不同的传动比。
专利摘要本实用新型提供了一种变速传动机构，其包括一个用于传递扭矩的变速主动件和至少两个变速从动件。所述变速主动件被设置成可沿其旋转轴线作轴向运动，以使所述变速主动件的输出部分处于至少两个轴向区间中的一个处，并与所述至少两个变速从动件中相应的一个啮合，从而将扭矩传递给相啮合的变速从动件。此外，本实用新型还提供了一种使用所述变速传动机构的玩具汽车，其中所述变速传动机构用于改变所述玩具汽车的驱动系统的传动比。
文档编号A63H17/00GK2827487SQ20052011501
公开日2006年10月18日 申请日期2005年7月29日 优先权日2005年7月29日
发明者张楚然, 黄少基, 陈泽荣 申请人:方瑞丝玩具有限公司, 镇泰有限公司