玩具陀螺的制作方法

专利名称：玩具陀螺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种玩具陀螺，尤其涉及一种用线绳抽动的玩具陀螺。
背景技术：
现有技术中， 一种用线绳甩动的玩具陀螺，其性能可以通过设置其重心位置和缠绕线 绳的位置而得以提高。但至于陀螺的重心位置设在什么地方、以及线绳的缠绕位置在什么 地方才能使得陀螺的性能最佳，在本领域中却没有一个具体的而又可行的确定方法，有些 陀螺的重心位置设置在较高的地方，有些则设置在较低的地方，陀螺的设计大多是靠反复 测试而定的，这样就难以保证设计出的陀螺都能具有较佳的性能，难以保证陀螺可以持久 地旋转。

发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种性能好、旋转时间持久的玩具陀螺。 本发明解决上述技术问题采用的技术方案是，设计制造一种玩具陀螺，包括
一个相对于旋转轴径向对称而轴向不对称的主体部分；
一个位于主体部分底部的尖端；
一个从主体部分延伸并超出其顶端的顶部；和
一根从顶部引出的线绳，其与主体部分的顶端隔开；
所述顶部与主体部分连"t妄，并且所述线绳与该顶部连接，使得至少所述主体部分相对 于线绳是可转动的；
所述陀螺包括一个位于所述主体部分内旋转轴上的重心，该重心与尖端相比更接近于 顶部的顶面；并且
所述主体部分包括一个位于或邻近重心的周向延伸的槽；该槽衫L设置成可供线绳多圏缠 绕的形状。
在一个实施例中，陀螺的重心位于与尖端相比更接近主体部分顶端的位置。 本发明的玩具陀螺还可以包括一个与所述主体部分连接的武器，所述武器至少相对于 旋转轴是径向对称的，附有武器的陀螺的重心，位于所述主体部分内的旋转轴上，其与尖端相比更接近顶部的顶端，并且沿主体部分周向延伸的槽位于或邻近该重心。 所述武器可以有一件或多件，所述武器可以是可分离地与主体部分连接。 在一些实施例中，所述顶部不可转动地与所述主体部分连接，而所述线绳可转动地与 所述顶部连接。
所述顶部包括一个与主体部分不可转动地连接的外部轴体、以及一个与所述外部轴体 可转动地连接的套筒。
在一些实施例中，还包括一个沿主体部分内部延伸的内部轴体，该内部轴体不可转动 地与主体部分连接。而所述尖端可以包括一个可转动地与所述内部轴体底部连"l姿的球体。
所述顶部包括一个与所迷内部轴体不可转动地连接的外部轴体，所迷外部轴体和内部 轴体的组合体不可转动地与所述主体部分连接。此时所述尖端可转动地与内部轴体较低的 端部连接。
在一些实施例中，所述顶部的顶端到重心的第 一距离与所述尖端到重心的第二距离之 比大于l。在一个实施例中，该比率为1.4 : 1。
同现有技术相比较，本发明的玩具陀螺通过对其重心的设置以及将线绳的缠绕位置设 在位于或邻近重心的圆周上，由此可有效提高陀螺的旋转性能，使陀螺可以长时间地持久 地旋转。


图1为本发明的一个实施例中从玩具陀螺顶部看的透视图，其包括一个附在陀螺上的
武器、 一根缠绕在陀螺的槽中的线绳，但不带头部。
图2为图1所示陀螺的侧视图，不带武器和线绳，但带头部。
图3为图2所示陀螺的沿轴的横截面视图，显示线绳没有缠绕在槽中时的结构。
图4为从图1所示陀螺底部看的透视图，不带头部并且线绳没有缠绕在槽中。
图5为从图1所示玩具陀螺顶端看的透视图，该陀螺准备被甩动，显示一个人的手正
抓紧陀螺，线绳缠绕在槽中并且套在人的手腕处。
图6为图1所示陀螺的侧视图，不带头部，并且甩动后在一个旋转平面上旋转，其线
绳被一个人的手握住。
具体实施例方式
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。
在附图所示的实施例中，玩具陀螺10包含一个主体部分12，其上包括沿圓周延伸的 槽14;安装在所述主体部分12底部18的一个尖端16;以及从所述主体部分12的顶部22 延伸的一个外部轴体20。 一个套筒24连接在所述外部轴体20的顶部， 一条线绳26连接 在所述套筒24上。如图3的横截面图所示，所述主体部分12包括一个空腔28，以及沿尖 端16至主体部分12顶端22延伸的一个内部轴体30。所述外部和内部轴体20和30可以 是实体的或空心的。在本实施例中，所述轴体20和30是实体的。
更具体地说，所述尖端16可相对转动地安装到主体12上，而所述外部轴体20不可 转动地与所述主体部分12连接。在陀螺IO被甩动到诸如地板，人行道，路面、桌面等平 面32 (如图6 )上旋转后，所述外部轴体20和陀螺10 —起旋转。
如图1、图3-6所示，陀螺IO还可以包括武器34,所述武器34可分离地或不可分离 地装配到所述主体部分12上。武器34会辅助调节陀螺的重心，并且不同的武器可能形成 不同的重心位置，例如，使上述第一距离和第二距离的比率在1.4: 1至1.5: l范围内。 在一个实施例中，武器34使陀螺的重心定位于上述第一距离和第二距离的比率为1.4: 1 的位置。武器34可以与其它陀螺互相击打作为游戏或竟赛的一部分。武器34沿主体部分 12的周向延伸，并且嵌入沿周向延伸的凹槽36内(如图3所示)以方便安装和分离。图2 显示了 一种不带武器34的陀螺10的可选择实施例，在这个实施例中，陀螺的重心如上所 述。在一个武器34是可分离的实施例中，除了图中所示的武器34之外，还可将一个或多 个武器(未示出)附着于陀螺10的武器34的位置。
陀螺10有一根旋转轴38,所述主体部分12相对于旋转轴38径向对称而轴向非对称。 武器34相对于旋转轴38也是对称的。
所述主体部分12通常为部分圆锥形，但也可以是其它径向对称的形状。如图3所示， 所述内部轴体30不可转动地连接于或邻近主体部分12的底部18。主体部分12的顶部22 包括一个用于放置通常的碟形圆盘42的内部环形凹位40 (如图3 )。所述圆盘42在可供所 述外部轴体2D穿过的圆形凸起46处开有一个中心孔44。所述圆盘42通过螺丝48与主体 部分12的顶部22连接。在所述圓盘42下面的一个外部环形凹位50内设有一个环形重物 52。所述内部轴体30与外部轴体20固定连接，所述内部轴体30和外部轴体20均不可转动地固定在主体部分12上。
所述内部轴体30的底端56包括一个可容纳所述尖端16且与之可转动地连接的凹位 58。在这个实施例中，所述凹位58呈半球形，所述尖端16是一个球体，所述球体的直径 稍小于内部轴体30的直径，而所述凹位58的深度稍小于球体的直径，这样所述球体可转 动地限制在所述内部轴体内并稍微突出，使球体可在该处相对转动。
在举例说明的实施例中，如上所述，所述外部轴体20是不可转动地与所述主体部分 12连接的。所述线绳可转动地与外部轴体连接。例如，线绳可转动地与一个套筒连接，而 该套筒可转动或不可转动地与外部轴体连接，或者线绳不可转动地与套筒连接，而该套筒 可转动地与外部轴体连接。
所述外部轴体20可被一轴套套住，或者可在所述轴体上连接一头部62。根据需要， 所述头部可以可转动或不可转动地与所述外部轴体20连接。在一个实施例中，所述头部 62与所迷轴体20宽松连接使该头部62能够相对转动。为了在陀螺10旋转时产生所需要 的视觉效果，所述头部62可以带有图形、色彩或其它装饰，所述头部62的运动可以给旋 转陀螺增添动画效果。例如，所迷头部可以描绘一张脸，其模样或表情随着头部62的旋转 而变化。在一个实施例中，头部62为类似圆环的形状(如图5),并且设有一个孔与所述 外部轴体20宽松配合。在另一个实施例中，头部62可以为圓盘状(如图3)并带有一个 与所述外部轴体20宽松配合的孔。所述头部62还可以采用其它形状，例如类似圓盘形、 球形、圆锥形、部分圓锥形、管形、以及其它形状。
一个套筒24与所述外部轴体20的自由端或上端连接，同时该套筒的自由端延伸至超 过所迷轴体20的上端。所述套筒24设有一个位于外部轴体20之上的孔66，所述线绳26 穿过该孔后打结从而将线绳26与套筒连接。如图5所示，所述线绳26的自由端包括一个 类似溜溜球线绳自由端活结的套圈68,该套圈68应可套在人的手腕上。在图5所示的陀 螺甩动的顶视图中，当线绳26开始从套筒24处运转时，除了足以允许一个人将他或她的 手腕套进圈环68的一小段长度外，几乎所有线绳26都被缠绕到槽14中。甩动陀螺后，如 图6所示， 一个人用他或她的拇指和食指握住线绳，同时线绳的自由端套在人的手腕上。
总的来说，如上所述，在举例说明的实施例中，所述内部轴体30相对主体部分12固 定连接，而所述尖端相对该内部轴体30是可转动的，这样所述主体部分和内部轴体可以相 对于尖端独立旋转。所述外部轴体20相对于主体部分和内部轴体也是固定连接的，所述套筒24与外部轴体20可转动地连接，这样主体部分12、外部轴体20和套筒24可以一起旋 转或互相独立旋转。
如上所述，所述头部62是被宽松地安装到位于所述凸起46和套筒24之间的外部轴体 20上，因为凸起46和外部轴体20与主体部分12—起旋转，并且头部62与所迷凸起46 和外部轴体20接触，所以当主体部分12旋转时，头部62在它们的影响下会旋转。
所述主体部分12 (包括空腔28 )、武器34、内部轴体30、碟形盘42、环形重物52、 外部轴体20、头部62、套筒24和尖端16形成了陀螺10所需的重量(质量)和重量(质 量)分布、以及位于旋转轴38上的上述位于或邻近槽14的重心或质心70 (如图3 )。对这 些部件的尺寸(结构)、位置和重量进行选择以形成所需的重量和重量分布。而且，某些部 件的材料选择不仅要考虑上述因素，还要考虑磨损、耐久性和摩擦因素。例如，尖端16 可采用钢或其它坚硬、低摩擦、耐久的材料制成。这样即使在一个倾斜的表面上，通过拉 动线绳62也可以很容易朝所希望的方向移动和引导陀螺10。所述轴体20和30、圆盘42、 头部62和套筒24可以采用合适的金属制成，例如，黄铜或紫铜；环形重物52可以采用钢 或锌制成，而主体部分12和圆盘42可以采用坚硬，耐久的塑料如ABS制成。
重心70的位置如图3所示，而在一个实施例中，它离套筒24顶端的距离为"a"，离 尖端16底部的距离为"b"。在图中所示的实施例中，可以发现，将位于旋转轴上的重心定 位于与陀螺的尖端相比更接近主体部分的顶端、而与套筒的顶端相比更接近陀螺尖端的位 置时，可以改进陀螺的性能。当考虑陀螺的惯性，角动量和质心时，可以增加或优化陀螺 的旋转时间和角速度。例如， 一个物体的惯性I，为I=MA(RA)2+ M"RB)2+ Mc(Rc)2+…,即， MA (RA) 2+ MB (Rb) 2+ Mc (Rc) 2+...的总和，这代表一个物体的所有微粒的MR2数值的总和。MA (RA) 2+ MB(RB)2+ Me(R^+…的总值取决于质量及其分布，并且它被用于有关旋转轴物体的惯性矩的 测定。RA是质量为MA的微粒距旋转轴的距离等。(7b瓜A, /^ra/ ced尸力/W"尸o/"化/7《 )To/2g—Ko/wwe y^fer/a/s a/ d Vec力a/n'cs, /o/w #〃rr/， 7》《 7夕夕么)陀虫累的
角动量L，为L4co,这里co是角速度。根据方程式E4/2MRZc^+l/2Mv2,这里M是质量， co是角速度，而v是线速度，对于两个以相同角速度旋转的物体，具有较大惯性矩的物体 具有更大的动能E,更大的动能可以增加旋转的时间。重心是所有物体的几何特性，并且 是一个物体重量的平均位置。如果物体具有对称线(或平面)，重心就位于该对称线上。对 于均匀材料的实体块，重心只是实际尺寸的平均位置。对于一个50(长)x20(宽)xio(高)的矩形块，其重心位于点(25， 10, 5)。(参见Glenn Research Center, National Aeronautics and Space Administration, 2006, hup: www. grc. nasa. gov/www/k-12/ airplane/cg. html )。例如，陀螺10的重心位于其旋转轴上。
在一个实施例中，陀螺10具有下列尺寸高度为70mm;主体部分的最大直径为45mm; 主体部分的高度为38. 2mm;外部轴体的高度为29mm;从重心到主体部分顶端的距离是 12.8鹏；而总重量(不带线绳)为90g。在这个实施例中，尖端16、轴体20和30、主体 部分12、圆盘42、套筒24和环形重物48可以由上述确定的材料制成。在这样一个实施例 中，距离"a"是41mm,距离"b"是29隨，而比率a/b是1.41: 1。在方程式I=MR2中(这 里I是陀螺的惯性，而M是质量),其重心位于旋转轴处的陀螺的惯性矩是4, 675， OOOgmm2。 当重心位于或邻近槽、a/b比率约为1. 4: 1时被发现可以提高陀螺10的角速度和动能，从 而增加了陀螺的旋转时间。
线绳26可以采用任何合适的材料诸如尼龙，棉等制成。所述槽14的深度足够允许线 绳的多次缠绕，对缠绕的数目进行选择，使陀螺被恰当甩动后可以增加或优化其角速度。
陀螺10的甩动和4乘作如图5和6所示。当线绳26 :帔缠绕到槽14后，如图5所示，陀 螺10可被人的手抓紧，同时人的手腕套入线绳的圏环68中。这时可将陀螺10释放或向下 投掷，而线绳26的自由端保持在人的手腕处。当释放或向下投掷时，线绳26从槽14处的 展开动作将赋予陀螺一个角速度。当陀螺到达其在上面旋转的表面如地板、平台、或桌面 等时，线绳26应被完全展开。随着线绳26被完全展开，陀螺在一个旋转表面32上旋转， 可以用力拉或引导线绳朝所希望的任何方向移动或引导陀螺。人们可以利用陀螺进行比赛， 例如，比最长的旋转时间、移上最陡峭的斜面、越过障碍、赛跑和战斗，又如，使用武器 34去攻击对手的陀螺，使其倒下。
以上通过优选实施例对本发明进行了描述和举例说明，在不脱离本发明的构思和保护 范围的情况下，还可作出许多对本领域的技术人员来说显而易见的变化和修改，本发明并 不局限于上述方法或结构的精确细节，因为这样的变化和修改都将落入本发明权利要求的 保护范围之内。
权利要求
1. 一种可绕其旋转轴旋转的玩具陀螺，包括一个相对于it转轴径向对称而轴向不对称的主体部分； 一个位于主体部分底部的尖端； 一个从主体部分延伸并超出其顶端的顶部；和 一根从顶部引出的线绳，其与主体部分的顶端隔开；所述顶部与主体部分连接，并且所述线绳与该顶部连接，使得至少所述主体部分相对 于线绳是可转动的；所述陀螺包括一个位于所述主体部分内旋转轴上的重心，该重心与尖端相比更接近于 顶部的顶面；并且所述主体部分包括一个位于或邻近重心的周向延伸的槽；该槽被设置成可供线绳多圈缠 绕的形状。
2. 根据权利要求1所述的陀螺，其特征在于陀螺的重心位于与尖端相比更接近主体部分顶端的位置。
3. 根据权利要求1所述的陀螺，其特征在于还包括一个与所述主体部分连接的武器，所 述武器至少相对于旋转轴是径向对称的，附有武器的陀螺的重心，位于所述主体部分内 的旋转轴上，其与尖端相比更接近顶部的顶端，并且沿主体部分周向延伸的槽位于或邻 近该重心。
4. 根据权利要求3所述的陀螺，其特征在于所述武器有一件。
5. 根据权利要求3所述的陀螺，其特征在于所述武器有多件。
6. 根据权利要求3所述的陀螺，其特征在于所述武器可分离地与主体部分连接。
7. 根据权利要求1所述的陀螺，其特征在于所述顶部不可转动地与所述主体部分连接。
8. 根据权利要求7所述的陀螺，其特征在于所述线绳可转动地与所述顶部连接。
9. 根据权利要求1所述的陀螺，其特征在于所述顶部包括一个与主体部分不可转动地连接的外部轴体、以及一个与所述外部轴体可转动地连接的套筒。
10. 根据权利要求1所述的陀螺，其特征在于还包括一个沿主体部分内部延伸的内部轴 体，该内部轴体不可转动地与主体部分连接。
11. 根据权利要求IO所述的陀螺，其特征在于所述尖端包括一个可转动地与所述内部轴体底部连接的球体。
12. 根据权利要求IO所述的陀螺，其特征在于所述顶部包括一个与所述内部轴体不可转动地连接的外部轴体，所述外部轴体和内部轴体的组合体不可转动地与所述主体部分连接。
13. 根据权利要求12所述的陀螺，其特征在于所述尖端可转动地与内部轴体较低的端部连接。
14. 根据权利要求1所述的陀螺，其特征在于所述顶部的顶端到重心的第一距离与所述尖端到重心的第二距离之比大于1。
15. 根据权利要求1所述的陀螺，其特征在于所述顶部的顶端到重心的第一距离与所述尖端到重心的第二距离之比为1. 4 : 1。
全文摘要
一种玩具陀螺，包括一个设有圆周槽的主体部分，该圆周槽可供甩动陀螺的一部分线绳缠绕。陀螺绕其旋转轴旋转并被设置成所述槽位于或邻近其重心的形状。所述主体部分包括一个沿主体部分内部延伸的内部轴体，和一个从该主体部分延伸的外部轴体，线绳连接到一个与外部轴体顶端连接的套筒处，线绳与转动地与主体部分连接，主体部分可以设置有武器，游戏者可以利用各自的武器进行陀螺战斗。本发明的玩具陀螺旋转时间持久，更具趣味性。
文档编号A63H1/06GK101310806SQ20081000772
公开日2008年11月26日 申请日期2008年2月29日 优先权日2007年3月2日
发明者朱其崑, 郑嘉宝 申请人:大南玩具实业有限公司