专利名称：具有机载电子器件的玩具车的制作方法
技术领域：
本申请要求申请日为2005年6月3日的标题为“Toy Vehicle withOn-Board Electronics”的美国临时申请No.60/687,375的优先权，申请日为2006年6月2日的标题为“Toy Vehicle with On-Board Electronics”的美国临时中请No.11/422,033的优先权，在此结合该两个申请作为参考。
背景技术：
本公开一般涉及带有机载电子器件(on-board electronics)的玩具车，更具体地涉及包括有记录和显示关于玩具车性能数据的电子器件的玩具车。
已知的玩具车的例子在以下美国专利中公开，No.2,800,389、2,896,708、3,546,668、3,618,397、3,652,937、3,944,114、4,237,648、4,247,107、4,265,047、4,280,300、4,292,758、4,330,127、4,409,196、4,424,566、4,479,650、4,451,911、4,946,416、4,964,837、5,306,197、5,637,996、5,692,956、5,855,483、5,928,058、6,155,928、6,200,219、6,293,798、6,354,844、6,461,240、6,688,985、D446,215、D492,685和公开的专利申请US200I/0045978、US2002/0144701、US2002/0187725、US2003/0188594、US2004/0038395、US2004/0077285、US2004/0224742、US2005/0064942、WO199615837、WO2002078810、WO2004233847。在此结合所有这些专利和公开作为参考。
发明内容
本公开的玩具车可由儿童在平面、斜面或沿灵活的轨道上滚动，并可不使用马达或其它电源而驱动。玩具车可包括电子传感器，如旋转光学编码器或加速度计，该加速度计监控车辆的运动或监控车轮的运动。玩具车可用于模拟赛车且所显示的数据可用于与其它类似玩具车比较车辆速度或与同一车的不同行驶段比较。
由传感器记录的数据可用于执行关于车辆运动或速度的计算。用户可使用记录的数据和/或计算结果。数据可显示在作为玩具车部件的液晶显示器(“LCD”)上，远程LCD屏上，通过光发射二极管(“LED”)显示，通过如扬声器等的音频输出，甚至通过将车辆连接到计算机或通过将车辆可拆卸存储器插入计算机而由常规的计算机输出设备输出。
计算和显示的值可包括速度，行驶的距离，行驶的时间长度和加速度(“G力”)。一些玩具车的实施例可包括按键或控制输入，以允许用户改变所显示的信息。
本发明的优点将在考虑了附图和优选实施例后更容易理解。
图1是用户在地板上滚动玩具车的透视图，其示出结合至玩具车体部的显示玩具车速度的显示器。
图2是图1中玩具车的透视图，其中将体部剖开示出车轮和车轮上编码图案，编码器和微处理器，电源，控制输入以及示出玩具车速度值的显示器。
图3是可选旋转编码器配置的视图，其包括在圆盘相对侧的光源和检测器，该圆盘具有不透明部分和透明部分。
图4是图1和图2中玩具车功能部件的方框图，其示出编码器，微处理器，存储器，电源，控制输入和显示玩具车速度值的显示器。
图5是图1和图2中玩具车的可选实施例的功能部件的方框图，示出了加速度计，微处理器，存储器，电源，控制输入和示出了玩具车车速的显示器。
图6是示出玩具车的可选配置的透视图，其包括与引擎关联的LED灯，结合至引擎区的显示器和引擎后面的三个用户控制输入。
图7是示出玩具车可选配置的透视图，该玩具车包括从车延伸的连接器，且该连接器被插到计算机中从而在玩具车和计算机之间传递信息。
具体实施例方式 参考图1，所示用户8在地板上滚动玩具车10。玩具车10包括车辆体部形式的体部壳体12以及显示器14。显示器14示出车辆速度值。显示在玩具车10上的速度值可以是玩具车的实际速度、加速度值、时间对速度值或按比例缩放的车速。
参考图2，示出了类似于图1中的玩具车10，其中体部壳体12被除去从而示出功能元件。为了清晰起见，在该图和后面的图中使用与前面图中相似的标识号。玩具车10还包括显示器14并示出控制输入16，可包括编码器图案20的运动传感器18，车轮22，微处理器24，电源26和存储器28。将显示器14，运动传感器18，电源26和存储器28与微处理器24可操作地连接。运动传感器18可以是加速度计30或旋转编码器32。
玩该玩具车10的用户可在地板上尽可能快地推动车辆，从而实现尽可能高的速度。在一些应用中，多个用户可通过施加初始速度且并排释放玩具车而赛车。玩具车10可沿下坡向下行驶从而获得速度。用户可获得尽可能高的速度或加速度，最终的性能或速度值显示在玩具车10上。
车轮22随玩具车10移动而旋转。车轮旋转可由旋转编码器32检测并计数。旋转编码器32可包括光源34、检测器36和编码器图案20。
编码器图案20可印刷在车轮22上。编码器图案20可包括黑色部分38和白色部分40的对比图案。编码器20可在光源34及检测器36前面旋转。来自光源34的光可从编码器图案20的表面反射。编码器图案20的黑色部分38和白色部分40可反射不同量的光。检测器36司区别从光源34到达其上的光量。
在编码器图案20在车轮22的表面上的情形中，编码器图案20随车轮22旋转。当白色部分40靠近编码器32时，其比黑色部分38从光源34反射更多的光。增加的入射光可引起检测器36发射“ON”信号。黑色部分38可比白色部分40反射较少的光并可导致检测器36发射“OFF”信号。
在编码器图案20仅包括一个白色部分40和一个黑色部分38的情形中，每次旋转将导致检测器36发射“ON”信号一次。每个“ON”信号将指示微处理器24的一次旋转。光源34和检测器36可包括单个单元(unit)。光源34可以是LED。
在图3中，所示的可选实施例的旋转编码器32包括光源34、检测器36和圆盘42。圆盘42可安装在轴44上并包括编码器图案20。圆盘42可具有透明部分46和不透明部分48。光源或发射器34和检测器36可安装在圆盘42的相对侧，使得光仅在圆盘42的透明部分46处于光源34和检测器36之间时达到检测器36。
在编码器图案20包括圆盘42的一个透明部分和一个不透明部分的情形中，每次旋转将使得检测器36发射“ON”信号一次。每次“ON”信号将指示一次旋转。圆盘42可具有多个由不透明部分隔开的透明部分。
这些编码器图案配置是作为示例且不能解释为限制。任何配置来操作旋转编码器32的编码器图案都可使用并都在本公开的范畴内。
微处理器24可对由编码器32在设定的时间段上发射的独立“ON”值的数目进行计数。可将车轮周长编码至微处理器24中，且行驶的距离可由车轮周长计算。如果车轮的周长是2厘米(cm)且1秒旋转50转，则玩具车10行驶的距离为100cm，且玩具车速度为100cm每秒。100cm每秒的速度等于3.6千米每小时。
可进一步对微处理器24编程，从而以玩具车10的比例因子乘以该值。例如，如果玩具车10是相应的真人驱动或真人尺寸的车辆的三十二分之一的比例模型，那么所显示的按比例的车辆速度可以为115千米每小时。微处理器24还可将该比例的玩具车速度转换为其它单位，如英里每小时，并显示71英里每小时的速度值。所报告的速度值或相应的值可保存在存储器28中。速度值可在显示器14上显示。
参考图4，其示出玩具车10的功能元件的方框图。玩具车10包括显示器14、微处理器24、电源26、存储器28和光学旋转编码器32，该光学编码器32可包括编码器图案20。编码器图案20的旋转可由旋转编码器32检测，其发送数字信号至微处理器24。微处理器24可将数字信号转换为发送至显示器14的适当速度值。控制输入16可用于配置微处理器24。玩具车10可包括独立的存储器单元28。
在可选配置中，运动传感器18可以是加速度计30。单轴加速度计可判断一个方向上的加速度，例如通过测量集成电路芯片上悬梁的偏转。芯片可包括用于测量悬梁偏折并将来自芯片的数据作为电子信号发送的装置。加速度计30可以是微机电系统。也可使用其它判断加速度的方法。
参考图5，方框图示出玩具车10的可选配置的功能元件。玩具车10包括显示器14、微处理器24、电源26、独立存储器28和加速度计30。
在该示例中，加速度计30可由壳体12支撑并可配置成测量来自向前和向后移动车辆的加速度。从加速度计30发出的数据可由微处理器24接收。微处理器24可从测量的加速度实时判断任意点的速度值，并发送该速度值至显示器14。
微处理器24可将来自加速度计30的加速度数据转换为所要求的单位和格式，从而发送至显示器14。控制输入16可用于配置微处理器24的功能。
微处理器24可使用来自旋转编码器32或加速度计30的信息来判断其它玩具车性能测量。微处理器24可判断达到某个速度的耗用时间。微处理器24也可判断当前速度值是否高于存储在存储器中的最高或最大速度值。微处理器24可计算多个玩具速度，从计算的玩具速度确定玩具的最大速度，并选择显示模式从而显示所确定的最大速度。微处理器24可用所确定的最大速度来取代存储器中的当前速度值。
控制输入16可包括按键。该按键可用于改变玩耍玩具车的模式或该按键可用于对存储在存储器28或微处理器24上的值进行复位。按键可包括模式按键50、复位键52和单位键54。
玩具车10可具有几种功能配置供记录和报告玩具车性能。模式按键50可用于从多个模式，如试验模式、速度测试模式、最高速度模式和计时模式中选择。复位键52可用于清除和重设显示内容。单位键54可用于改变测量的显示单位。在一些实施例中，显示器的可选择单位可包括M/h(里每小时)、km/h(千米每小时)或Rev/s(转数每秒)。
在试验模式中，可显示车辆的当前速度。在该模式中，车辆10的内部电子器件可使用由旋转编码器32或加速度计30获得的信息来计算车辆的当前速度。如果所计算的当前速度高于记录的最高速度，那么当前速度可存储在最高速度记录中。复位键52在该模式中可没有功能。
用户可用模式键50选择速度测试模式。速度测试模式可显示当前行驶段的最高速度。所显示的速度可与作为最高速度存储在存储器中的速度不同。如果在速度测试模式中所显示的速度高于存储在存储器28中作为最高速度的速度值，则新的更高速度值可取代存储在存储器中的速度值。
在最高速度模式中，显示器14可示出所达到的最大速度。用户可在该模式中按下复位键52从而将记录的最大速度清除为零。玩具车10可仅在最高速度模式中显示存储器内容，且运动传感器18可关闭。
测量的速度值单位可通过按下单位键54选择。例如，按下单位键可将显示从里每小时改变为千米每小时。
计时模式可测量并显示玩具车10达到预定速度的时间。例如，计时模式可以ms(毫秒)测量玩具车10从0mph加速到100mph所要求的持续时间。时间可以250ms每步的增量显示，直到达到100mph的速度。当玩具车10处于计时模式时，电子运动传感器18可开通。所显示的时间可以十分之一秒递增。
显示器14上的小数点可由下划线表示。按下复位键52可通过将LCD屏清除为零使机载电子器件为另一次计时做好准备。单位键54在计时模式中可没有功能。
玩具车10的一些实施例也可包括自动关闭功能。当未使用达到预定时间长度时，如1分钟，则玩具车10的内部电子器件可自动关闭从而节省能量。显示器14和微处理器24可在系统关闭后关闭。此外，显示器14可在电池需要更换时变暗或显示图标。
在车辆10的一些实施例中，在玩具首次启动时，可以进行缺省游戏设置和缺省显示设置。例如，进行游戏的缺省模式可以是当前速度(current speed)模式，缺省显示可以是0000，且记录的缺省最大速度可以是0000。
再次参考图1中所示的示例，显示器14具有三个数位以显示速度和至少一个图标或字母字符集合，如Mph，从而指示显示器14的测量单位。车辆10的可选实施例可包括更多数位和图标以供显示信息。在车辆10的可选实施例中，显示器14由供显示数字的四个数位和在数字前面指示所用模式和/或单位的图标组成，如M/hr、km/hr等。显示器14可具有用于显示数字的4个数位和用于显示单位或模式的7个图标。
所选模式可显示在四个数字上面的显示器14的上部。当在测试模式、速度测试模式、最高速度模式或计时模式时，显示器14可分别显示“TRY”、“TEST”、“MAX”和“0100”。所选的显示单位可显示在四个数字右边的边段。当以里每小时，千米每小时，或转数每分钟表示时，显示器14可分别示出“MPH”、“KPH”和“RPM”。
参考图6，示出了玩具车10的可选配置，其中具有可通过作为引擎表示的一部分的LED光56而可见的引擎表示。引擎表示也包括显示器14。控制输入16可设置在引擎后面。
参考图7，所示玩具车10具有连接器58，其位于玩具车10的后部。玩具车10可包括体部12和显示器14。连接器58可用来连接计算机60。来自车辆10的数据可上传到计算机60，且来自计算机60的数据可下载到车辆10。计算机60可显示从车辆10上传的数据、从车辆10上传的计算信息或利用从车辆10上传的数据确定的计算信息。连接器58可以是USB连接器。
在可选实施例中，玩具车10可包括扬声器。车辆10可从计算机60下载音频文件，并在加速或在玩耍的其它过程中播放音频文件。
在可选实施例中，车辆10可记录车辆性能的多个测量值，并在存储器28中保存测量值。例如，玩具车10可在玩具车10沿轨道行驶时，在20秒钟内每秒钟记录玩具车10的速度。该结果可从存储器28下载到计算机60。计算机60司创建图表，该图表显示所收集的速度值。计算机60可以是个人数据助理、个人计算机或其它计算机设备。
这些配置是作为示例的，不能解释为限制。连接器58可以是不同类型的连接器或包括缆线。连接器58可以是无线链接，如用红外或无线通信的链接。命令输入可包括多个或几个按钮。类似地，这里描述的显示配置、玩耍模式和编码器仅作为示例，且不能作为限制。除了这里给出的其它执行类似功能的配置在该公开范畴内。
可以相信上面给出的公开包括多种具有独立效用的多个不同发明。虽然这些发明中每个都已经以优选形式公开，然而所公开和所示的特定实施例不应作为限制，因为多种变化都是可能的。本发明的主题包括这里公开的多种元件、特征、功能和/或特性的所有新颖和不明显的组合和次组合。类似地，任何权利要求引用“一”或“第一”元件或其等效物，这样的权利要求应理解为包括一个或多个这样的元件，既不要求也不排除两个或多个这类元件。
以特征、功能、元件和/或特性的多种组合和副组合实施的发明可通过该或相关申请的新权利要求的表达要求。这样的新权利要求，无论它们是否针对不同发明或针对相同发明，范畴上不同、较广泛、较狭窄或等同于原始权利要求，都被当作包括在本公开的主题内。
权利要求
1.一种玩具车，包括
壳体，其被配置成形似车辆；
至少一个车轮，其支撑所述壳体，并被配置成当所述车辆沿外表面移动时旋转；
显示器，其位于所述壳体上用于显示玩具速度值；
旋转编码器，其被配置成对所述至少一个车轮的旋转进行计数，并输出表示转数的编码器数据；和
微处理器，其被配置成从所述编码器数据计算所述玩具车的速度，并将速度值发送至所述显示器。
2.如权利要求1所述的玩具车，其中所述旋转编码器包括编码器图案，其被配置成随着所述至少一个车轮而旋转，且所述旋转编码器对车轮旋转进行计数。
3.如权利要求1所述的玩具车，其中所述显示器是液晶显示器。
4.如权利要求1所述的玩具车，其中所述速度值是按比例的玩具车速度，该速度通过所述玩具车的速度乘以所述玩具车与相应的真人可驾驶车的比例而确定。
5.如权利要求1所述的玩具车，其中所显示的速度值是将所述玩具车从第一预定速度加速至第二预定速度所要求的时间。
6.如权利要求1所述的玩具车，还包括存储器，其可操作地连接至所述微处理器，以存储值和程序指令。
7.如权利要求1所述的玩具车，还包括连接器，其可操作地连接至所述微处理器，并被配置成将所述微处理器与个人计算机连接，并在所述微处理器与个人计算机之间传递数据。
8.如权利要求1所述的玩具车，还包括至少一个控制输入。
9.一种玩具车，包括
壳体，其被配置成形似车辆；
显示器，其位于所述壳体上用于显示速度值；
加速度计，其用于测量车辆运动；和
微处理器，其被配置成
从所测量的车辆运动计算玩具车速度；以及
将速度值发送至所述显示器。
10.如权利要求9所述的玩具车，其中所述加速度计是微机电系统。
11.如权利要求9所述的玩具车，其中所述速度值是按比例的玩具车速度，该速度通过所述玩具车的速度乘以所述玩具车与相应的真人可驾驶车的比例而确定。
12.如权利要求9所述的玩具车，其中所述速度值是将所述玩具车从第一预定速度加速至第二预定速度所要求的时间。
13.如权利要求9所述的玩具车，还包括用于存储程序指令和值的存储器。
14.如权利要求9所述的玩具车还包括连接器，其被配置成将所述微处理器与个人计算机连接，以在所述微处理器与所述个人计算机之间传递数据。
15.如权利要求9所述的玩具车，还包括至少一个控制输入。
16.一种用于玩具车中的速度计，该玩具车具有由至少一个车轮支撑的体部，该车轮在所述车沿支撑表面移动时旋转，该速度计包括
光学旋转编码器，其包括编码器图案，且被配置成对所述至少一个车轮的旋转进行计数；
控制输入；
显示器，其位于所述玩具车上用于显示速度值；
电源；和
微处理器，其可操作地连接至所述控制输入、所述编码器、所述显示器和所述电源，所述微处理器被配置成基于所计数的车轮旋转确定并显示速度值。
17.如权利要求16所述的玩具速度计，其中所述显示器是液晶显示器。
18.如权利要求16所述的玩具速度计，还包括可操作地连接至所述微处理器的存储器。
19.如权利要求16所述的玩具速度计，还包括连接器，其被配置成将所述微处理器与个人计算机连接，从而在所述微处理器和所述个人计算机之间传递数据。
20.一种测量玩具速度的方法，包括
对玩具进行加速；
从玩具机载装置测量玩具运动；
从测量值计算玩具速度；以及
在所述玩具上显示速度值。
21.如权利要求20所述的速度测量方法，其中通过加速度计测量所述玩具运动。
22.如权利要求20所述的速度测量方法，其中通过光学旋转编码器测量所述玩具运动。
23.如权利要求20所述的速度测量方法，其中所述速度值是由所述玩具的速度乘以所述玩具与相应真人尺寸物体的比例所确定的按比例的车辆速度。
24.如权利要求20所述的速度测量方法，其中仅在一个方向上测量玩具运动。
25.如权利要求20所述的速度测量方法，还包括计算多个玩具速度，从所计算的玩具速度确定所述玩具的最大速度，并选择显示模式以显示所确定的最大速度值。
26.如权利要求20所述的速度测量方法，还包括在玩具机载存储器中存储速度值。
27.如权利要求20所述的速度测量方法，还包括在玩具机载存储器中存储多个计算的速度值。
28.如权利要求20所述的速度测量方法，还包括
将微处理器与计算机连接；以及
在所述玩具和所述计算机之间传递数据。
全文摘要
提供了测量和显示性能特征的玩具车。该玩具车可被配置成测量玩具性能，如速度或加速度，并显示性能特征值。用于显示性能值的显示器可用旋转编码器判断在设定的时间段中车轮旋转的数目。性能特征的值可输出至玩具车轮机载的微处理器。微处理器可用该数值计算，且计算的结果，如按比例的速度值可显示在显示屏上。
文档编号A63H5/00GK101218003SQ200680024773
公开日2008年7月9日 申请日期2006年6月5日 优先权日2005年6月3日
发明者M·特拉格泽, A·魏, A·黄, N·C·陈 申请人:美泰有限公司