一种相互作用的玩具火车的制作方法

专利名称：一种相互作用的玩具火车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种玩具火车。更具体来说，其涉及一种相互作用的玩具火车，这种玩具火车具有产生声音和在轨道上有不同运动的能力。
已知许多玩具火车。例如，在美国专利No.5174216中描述和展示的已知玩具火车。该火车公开了产生不同声音的能力。另外，该火车的速度可以予以控制。然而，该玩具火车在其特征的变化方面受到限制。美国专利No.5555815涉及一种具有控制声音能力的火车。它有一个与火车速度发生反应的控制器。美国专利No.5454513涉及由铁轨的机械相互作用产生一种噼啪声音。
有许多与玩具火车相关的不同的特征。然而，本发明涉及提供一种优于现有技术的玩具火车。
本发明提供一种玩具，最好是火车，它具有多个可活动的和可拆卸的激发器装置，该装置可由使用者布置在玩具火车轨道的任何经过选择的位置上。该火车的火车头具有一个由激发器装置操动的开关，并且该火车头包括一个编程芯片，该芯片具有激发声音和可选择地起动与声音相对应的光信号的能力。该同一个编程的芯片能够操纵火车行驶在轨道上的速度。该开关是一个相互作用装置并且包括一个在火车头上的片簧，它可以致动和停止芯片的控制系统。
轨道可以有上升和下降轨道和弯道并且可以由使用者按照要求装配起来。轨道形成一个闭合回路，并且包括可分开和可连接以便形成一个使用者选择的闭合回路的元件节段。有多个可与轨道分开的激发器装置，并且该装置具有用于容许激发器装置在选择的位置上与轨道固定的连接装置。
在玩具是火车的情况下，有用于行驶在轨道上的火车头，火车头具有用于使火车头的轮子在轨道上转动的马达装置，并且包括一个用于马达装置的电源。在火车头内的电子编程芯片受来自开关的信号的控制，以便控制轮子的转动。轮子包括围绕其圆周上的齿，其可与轨道上的齿相啮合，以便轮子通过轨道时可以啮合在轨道上。
每个激发器装置包括多个致动元件。在火车头上至少有两个开关，并且火车头通过一个激发器装置可使多个开关中的至少一个开关致动至少一次。在火车头通过激发器装置期间，每个激发器装置可以致动一个开关多次。每个激发器装置可以具有与激发器相关的标记，使得由在火车头上的每个激发器给予的特定动作可以由使用者见到。
现在结合附图进一步说明本发明。


图1是一个火车头的前视图，示出了两个横向隔开的开关片簧。
图2是一个部分零件断开的火车头的前视图，示出了开关的片簧。
图3是一个火车头的后视图。
图4是在一个第一运行状态下零件部分断开的火车头的侧视图，示出了在传感触发器的隔开的元件之间的一个片簧接触件。
图5是在一个第二运行状态下零件部分断开的火车头的侧视图，示出了片簧接触传感触发器的一个元件的接触情况。
图6是一个火车头的侧视图。
图7是一个火车头的侧向剖视图，示出了传感触发器的侧视图和元件之间的接触情况，另外还示出了蓄电池，马达，齿轮和带有芯片的电路板。
图8是火车头运行的流程图。
图9A是一个透视图，它示出了具有弯道和上升，下降构形的轨道的一个组件。
图9B是一个示出了不同的弯道和不同的上升，下降构形的形状不同的轨道的第二透视图。
图9C是一个示出了不同的构形和具有不同的上升和下降构形的的轨道的第三透视图。
图9D是用于与其它轨道部分组装的一个轨道的一个平面图节段。
图9E是在轨道内具有上升和下降部分的轨道的不同节段的透视图。
图9F是一个轨道的弯道部分的平面图。
图10A-10J是用于轨道的柱状结构和支承件的不同视图，借此，一个轨道可以被组装和支承得具有不同的上升和下降的高度。
图11A-11C是不同的结构和动画物体，它们可以加在轨道上或者放在轨道附近，以便增加玩具火车的相互作用的运作和娱乐性。
图12是位于轨道位置上的传感触发器的平面图，示出了四个用于致动两个片簧的隔开的触发器元件。
图13是用于操纵本发明的火车头的控制系统的电路图。
一个玩具火车包括一个用于玩具火车的火车头23。该火车头包括轮子27，一个使轮子27转动的马达26和一个用于调节轮子转动的控制系统。有一个火车头23在其上行驶的轨道，借此轮子27驶过轨道，并且在火车头27上有至少一个开关28。一个传感器22与轨道20和21放置在一起，用于操纵开关28，而开关28的运作可致动控制系统，借此使火车头的马达26运行。
最好是在火车头23上有至少两个开关28,29。这些开关以相对于火车头23的向前和向后位置之间的纵向的横向关系放置。当火车头23驶过传感器22时，开关28和29可以由每个传感器22操纵至少两次。
如图12所示，传感器22可以包括至少四个隔开的激发器元件36，并且传感器22包括可以按照使用者的选择容许移动从轨道20和21上拆卸下来的连接器装置50。至少两个激发器元件36彼此纵向地对正，使得当火车头23沿着纵向驶过轨道时火车头23上的开关28可以被操纵两次。第二对的激发器元件36沿着纵向以相邻的关系布置，使得当火车头23驶过轨道20时在火车头23上的第二开关29可以被操纵至少两次。
在每个传感器22上可以有不同数目的不同形式的激发器36。因此，在各个传感器22上可以有一个，两个或者三个激发器。通过不同地布置激发器36，则可以有提供给开关28和29的信号的不同指示和组合。这样便可以向控制系统发出信号，以便按照收到的信号进行反应。一个标记51可以设置在每个传感器22上，以便表示传感器将如何与火车头23起反应。这在下面还要进一步说明。除了四个激发器和两个开关以外，火车的变化可以包括更大的数量因而更多的变化。
控制系统有选择地操纵轮子27，以便容许向前或者向后运动，轮子27向前或者向后运动的速度和火车头23运动的整体规律性可以是较为调匀的或者是不规律的。控制系统还操纵一个光源30和一个扬声器，使得开关28和/或29的致动可以有选择地操纵光源30和扬声器和有选择地附加协调火车头23的轮子27的转动。
在火车头23中有一个蓄电池室52，并且马达26是蓄电池操纵的。马达26能够按照从控制系统接收的信号适应轮子27的速度。
火车头23能够在轨道20上无任何传感器的第一运行条件下运行在轨道上并且火车头23能够在至少一个或者更多个传感器22布置在轨道20的第二运行条件下运行在轨道上。
相互作用玩具铁路系统是由轨道组成零件20和21组装起来而形成如图9A-9C所示的连续的轨道。沿着该轨道，儿童可以有选择地放置带有激发器36的不同的传感器22。当火车，特别是火车头23驶过在轨道20和21上的激发器36时，传感器22将被致动。当激发器36致动一个相互作用部件即开关28和/或29时，火车头23可以根据在火车头23的芯片中编制的程序发出不同的声音。
例如，在火车的电路板24中的芯片可以在轨道20和21附近的布置有场院的地方产生一个场院的声音。一个适当的相互作用传感器22放置在场院附近的一个或者多个轨道20和21上。当火车驶过传感器22时，激发器36将致动火车头扬声器25，因而来自火车头23的场院的声音从扬声器25发出来。
在另外的情况下，例如，一个适当的传感器22可以放置在一座桥上或者放置在其附近。当火车头23或者火车接近或者通过该桥时，被致动的火车头23中的芯片可以发出叽叽咯咯的桥的声音。
在电路板24中的芯片也可以以其它形式起作用来操纵一个或者多个马达26，以便转动火车头的轮子27，使火车加速，倒行，停止一段时间，或者不规则地行驶。
在火车头23或者火车上的相互作用部件或者开关28和29是这样的，使得它可以对从放置在轨道上的传感器22中的激发器36激发的信号起反应。每个开关28和29包括一个用于与分别放置在各个传感器22中的激发器36相啮合的触点35。每个开关28和29包括各自的片簧37，而片簧37由从触点35引导过来的臂38来操纵。传感器22可以予以调整和放置在轨道20和21的不同的位置上，而火车头23可以沿着由通常路线轨道形成的山坡上行和下行。传感器22，通过在电路板24中的编制程序的芯片，也可以起动在火车头23或者火车中的光源30，使得光的效果可以由拉动火车的火车头23有选择地激发并发出来。
为了使传感器22正确工作，它们被放置在正确的位置和方向上，以便确保理想的结果。使用者应当使在轨道20和21上的各个传感器22之间保持一定的距离。建议在各个传感器22之间有两个节段的轨道20和21。
该系统可以提高一个火车系列的游戏价值。该创造性的游戏或者玩具火车设置有两个系列级别。每个级别含有不同的动作，声音效果和发光情况。孩子们可以跑一趟而享受至少12种不同情景的乐趣。一个情景是带有一系列预定程序动作并且伴有声音效果和灯光的想象场面。
该玩具和游戏容许孩子们创造他们自己的轨道20和21的布局和将传感器22放置在正确的位置上，以便看到各种动作，具体的声音效果和灯光情况。除了孩子们可以享受的乐趣以外，他们还可以通过该游戏开发他们的想象，判断，评价和组织技能。
开关28和29的片状开关结构放置在火车头23的底部。该开关结构包括至少两个分开的开关28和29，而开关28和29与轨道20和21上的传感器22的激发器36对接。
除了将电源开关60转向“打开”位置以外，按压火车头23上的一个“起动/停车”开关31，以便使火车起动。该“起动/停车”开关31安装在火车头23的烟囱32处。
一个发光二极管30是直径30毫米，超亮，透水，红光的并且借助安装在火车头23上的电路板24中的芯片的软件程序而与动作和声音同步。
扬声器25直径29毫米，8欧姆，0.25瓦。声音信号是按照预定程序的并且涉及不同的情景。
是电路板24上的常规芯片一部分的一个软件程序控制着马达26，以便使火车头23的轮子27向前或者向后转动，或者静止不动。一个变速系统33用来传递马达轴和轮子22之间的运动。
需要一个用于马达26和电路板24的控制装置两者的4.5伏，3AAA尺寸的蓄电池152电源。电力消耗是低的。即使电源开关60打开，如果“起动/停车”按钮未被按压，电力可持续一年。
轨道20和21施工的基本步骤是安装轨道设备和放置附件。在轨道部分20和21的端部的特别指定的互锁装置61,62,63和64可以确保这些轨道部分容易地和牢固地连接在一起。这些互锁装置61,62和63从轨道20和21的端部延伸出来以便实现啮合。互锁装置64是用于接纳舌状互锁装置61的插槽。轨道20和21可以通过在轨道20和21的某些部分之下插入柱子150而在不同的地方具有不同的高度。轨道20和21的高度取决于所用的柱子的高度。最终的轨道形状和结构取决于玩和建造轨道的孩子的创造力。提供有不同高度的柱子151和152。为安装在轨道20和21之下的柱子提供了安装附件153。一个托架154可以放置在安装附件153和轨道20和21之间。轨道包括两个路径62和63，每个路径具有一系列隔开的凹槽或者突齿65，以便啮合围绕轮子27圆周上的突齿或者凹槽66。这可以确保火车头23可以驶过轨道20和21，特别是在轨道20和21上上行和下行或者不规则运动的稳定性。
接着，将火车头23和客车放置在轨道20和21上。火车头23和客车通过在火车头23后面的一个钩子34连接起来。将电源开关60转动到“打开”位置，然后按压“起动/停车”键31。现在火车便可以开始其旅程。火车将保持运行直至再次按压“起动/停车”键31或者电源开关60被转动到“关闭”位置时为止。
同一旅行运转具有两个游戏级别初级阶段和高级阶段。
初级阶段-如果火车运行了一分多钟而片簧开关28或者29未接收到传感器信号，它将实施预定的连续的程序动作和声音效果。表1说明了该细节情况。火车将保持运行直至“起动/停车”健31被再次按压或者电源开关被转动到“关闭”位置为止。如果片簧开关28或者29接收到了传感器信号，火车将转换到高级阶段。
高级阶段-当孩子熟悉了声音和动作时，他们可以将传感器放置在合适的地方来重新产生需要的情景。当火车驶过传感器并且选择的片簧开关接收到具体的信号时，它将实现那个信号的编程的声音效果和动作。
在本发明或者总成的一个形式中，有表示12个不同情景的12个传感器。表2说明了其细节。如果片簧开关28和29之中的一个或者另一个在火车运行一分钟之内没有接收到传感器信号，它将转换回至初级阶段。
传感器22的放置可以将火车引导至高级阶段而不是另一个旅行运转。图8的流程图说明了运行的细节。从图8可知，通过按压起动开关运行便可以开始。火车可以立即达到正常的运行速度。在检查输入信号以后，要确定操纵了哪个片簧开关(28或29)。在一个开关工作的情况下，火车进入高级阶段并且以正常速度运行一段时间。如果到了不到一分钟的时间，它将重新进入初级阶段并且按照程序动作运行。如果片簧开关(28,29)未被操动，火车将进入正常的运行速度。
在位置13和14处，开关A和B未被操动。火车的12个不同的运行情况在项目1-12中作了说明。如所示，有一个接收来自沿线101,102和103的开关的不同的输入信号的芯片100。这些开关回应片簧(28或者29)触点35或者开关31的适当运作。操动主开关60，以便使系统置于运动之中，再操动开关31关闭该电路。发光二极管30连接在芯片100上，芯片100的不正常运行将使发光二极管30闪光或者按照要求发光。芯片100也操纵着马达控制装置104，以便使马达26运转。另一个来自芯片的输出信号105被引向一个放大器106，以便使火车的扬声器25工作。
示范性的情景1．火车停在火车站，让乘客上车，然后出发，传感器放在火车站附近。
2．火车停车。按动起动/停止按钮来重新起动。
3．火车驶过一个龙背。传感器放在龙的尾部附近，以便获得较好的效果。
4．火车加速一段时间，然后返回正常速度。
5．火车驶过电路交叉口。
6．火车停车，让牛跨过铁路，然后再次起动。
7．火车演奏歌曲“唉呀！苏珊娜”，并以高速运行。
8．火车在雷雨中行驶。
9．火车驶过一座木桥。
10．火车被吸入一只鲸鱼的嘴中，但是最后逃脱了。传感器放在鲸鱼嘴的附近。
11．火车突然反向行驶，急速停车，然后重新起动。
12．火车在行驶时鸣喇叭。
控制系统的电路板24示于图13中。
在附图9A,9B,9C,11A,11B,和11C中，有许多不同的轨道布局情景。在图9A中，示出了这样一种情景，其中，轨道20和21组合在一起，形成了不同的闭合回路圈，并且，它们不规则地上升和下降并且彼此交叉通过。柱子150,151,153和154的不同组合被用来实现这种关系。在图9B中，起伏平缓得多，只有柱子152会用于该简单的构形中。在图9C中，有一个8字构形的图形，还是柱子152用于该形式中。
在附图11A,11B,11C中，有轨道21将穿过的许多不同的构形。在附图11A中，有一个龙的构形，它使轨道建造在龙的背部。该轨道与在柱子152上的部分20相连接。
在附图11B中，轨道21通过一个火车站式的房子，并且每一侧带有一个建筑物构形。在图11C中，轨道21穿过一个不同的动画构形。
本发明还有许多其它实例，每个实例与其它实例只是细节方面的不同。例如，在火车头23之下的传感器22上可以有或多或少的激发器，而不是4个激发器。另外，传感器可以相对于轨道20,21和火车头23布置在不同的位置上。例如，传感器和开关可以布置在火车头侧，而轨道可以将传感器安装在轨道侧的适当位置上。
本发明由附后的权利要求书来限定。
表1初级阶段节目
说明步骤2-25重复运行表2高级阶段节目
○=未由传感器致动●=被致动，即由传感器关闭
权利要求
1．一种玩具，它包括一个形成一个闭合回路的轨道，该轨道包括可以分开和连接以便形成一个由使用者选择的闭合回路的元件节段；多个激发器装置，这些激发器装置可以与轨道分开并且具有用于容许激发器装置在选择的位置上与轨道固定的连接装置，该位置由使用者来选择；一个用于在该轨道上行驶的车辆，该车辆具有用于使车辆的轮子在该轨道上转动的马达装置并且包括一个用于马达装置的电源；一个与该车辆在一起的开关，使得当车辆沿着轨道行驶时该开关可以由不同的激发器装置所操动；一个在该车辆内的电子编程芯片，用于对来自该开关的向该芯片发出的信号作出回应，以便控制轮子的转动。
2．一种玩具，它包括一个形成一个闭合回路的轨道，该轨道包括可以分开和连接以便形成一个由使用者选择的闭合回路的元件节段；多个激发器装置，这些激发器装置可以与轨道分开并且具有用于容许激发器装置在选择的位置上与轨道固定的连接装置，该位置由使用者来选择；一个用于在该轨道上行驶的车辆，该车辆具有用于使车辆的轮子在该轨道上转动的马达装置并且包括一个用于马达装置的电源；一个与该车辆在一起的开关，使得当车辆沿着轨道行驶时该开关可以由不同的激发器装置所操动；一个在该车辆内电子编程芯片，用于对来自该开关的向该芯片发出的信号作出回应，以便控制轮子的转动。一个发光装置和一个扬声器，其中芯片可以操动，以便有选择地致动该发光装置或者该扬声器中的至少一个；每个激发器装置包括多个致动件，并且其中在该车辆中至少有两个开关，并且其中车辆通过一个激发器装置将致动该多个开关至少一次。
3．如权利要求2所述的玩具，其特征在于，在车辆通过激发器装置期间，每个激发器装置致动一个开关多次。
4．如权利要求2所述的玩具，其特征在于，轨道元件包括不同长度的直节段部分，不同长度的弯曲节段部分和具有不同度数梯度的部分。
5．如权利要求2所述的玩具，其特征在于，轨道的表面包括隔开的脊部，并且其中，车辆的轮子包括用于啮合该脊部的凹槽，借此促进和控制车辆驶过轨道的运动。
6．如权利要求2所述的玩具，其特征在于，车辆的运动包括可选择的不同的向前的速度，不同的向后的速度和向前与向后运动的组合。
7．如权利要求3所述的玩具，其特征在于，声音包括可选择的在轨道上行驶的火车的声音，铃声，汽笛声，叽叽咯咯的桥声和场院声。
8．如权利要求2所述的玩具，其特征在于，轨道部分包括与选择的轨道部分有关的装饰特征。
9．如权利要求2所述的玩具，其特征在于，每个开关包括安装在车辆的底架上的活动元件，该开关是可活动的以便与驱动装置的一个致动件相啮合，并且该开关包括一个在车身上的片簧。
10．如权利要求2所述的玩具，其特征在于，它包括至少两个横向跨过车辆宽度隔开的开关，并且其中至少有两个在横向跨过轨道宽度隔开的激发器装置上的致动装置。
11．如权利要求1所述的玩具，其特征在于，它包括一个用于致动和停止车辆的在车辆上的打开/关闭开关，并且其中该开关装置可选择地布置在车辆的烟囱上。
12．如权利要求2所述的玩具，其特征在于，每个激发器的相互作用装置包括相对于轨道部分的方向为纵向和横向的元件。
13．如权利要求2所述的玩具，其特征在于，轨道包括用于有助于将轨道以不同梯度和高度牢固定位的许多柱子和托架。
14．如权利要求2所述的玩具，其特征在于，芯片被编程序，以便可以以至少两个不同的等级，即一个较为简单的第一等级和一个较为复杂的第二等级来操纵火车。
15．一种玩具火车系列，它包括一个形成一个闭合回路的轨道，该轨道包括可以分开和连接以便形成一个由使用者选择的闭合回路的元件节段；多个激发器装置，这些激发器装置可以与轨道分开并且具有用于容许激发器装置在选择的位置上与轨道固定的连接装置，该位置由使用者来选择；一个用于在该轨道上行驶的火车头，该火车头具有用于使火车头的轮子在该轨道上转动的马达装置并且包括一个用于马达装置的电源；一个与该火车头在一起的开关，使得当火车头沿着轨道行驶时该开关可以由不同的激发器装置所操动；一个在该火车头内的电子编程芯片，用于对来自该开关的向该芯片发出的信号作出回应，以便控制该轮子的转动；该开关包括安装在火车头的底架上的一个活动元件，该开关是可活动的以便与驱动装置的一个致动件相啮合。
16．一种玩具火车系列，它包括一个形成一个闭合回路的轨道，该轨道包括可以分开和连接以便形成一个由使用者选择的闭合回路的元件节段；多个激发器装置，这些激发器装置可以与轨道分开并且具有用于容许激发器装置在选择的位置上与轨道固定的连接装置，该位置由使用者来选择；一个用于在该轨道上行驶的火车头，该火车头具有用于使火车头的轮子在该轨道上转动的马达装置并且包括一个用于该马达装置的电源；一个与该火车头在一起的开关，使得当火车头沿着轨道行驶时该开关可以由不同的激发器装置所操动；一个在该火车头内的电子编程芯片，用于对来自该开关的向该芯片发出的信号作出回应，以便控制该轮子的转动；一个发光装置和一个扬声器，其中芯片可以操动，以便有选择地致动该发光装置或者该扬声器中的至少一个；轨道元件包括不同长度的直节段部分，不同长度的弯曲节段部分和具有不同度数梯度的部分；并且其中轨道的表面包括隔开的脊部，并且其中，火车头的轮子包括用于啮合该脊部的凹槽，借此促进和控制车辆驶过轨道的运动。
17．如权利要求16所述的火车系列，其特征在于，每个激发器装置包括多个致动元件，并且其中在火车头上至少有两个开关，并且其中火车头通过一个激发器装置将使多个开关至少致动一次。
18．如权利要求16所述的火车系列，其特征在于，在火车头通过激发器装置期间，每个激发器装置致动一个开关多次。
19．如权利要求16所述的火车系列，其特征在于，火车头的运动包括可选择的不同的向前的速度，不同的向后的速度和向前与向后运动的组合。
20．如权利要求15所述的火车系列，其特征在于，开关包括在火车头本体上的一个片簧。
21．如权利要求15所述的火车系列，其特征在于，它包括横向跨过火车头宽度隔开的至少两个开关，并且其中在横向跨过轨道宽度隔开的激发器装置中有至少两个致动装置。
22．如权利要求15所述的火车系列，其特征在于，用于每个激发器的相互作用装置包括相对于轨道部分的方向呈纵向和横向的元件。
全文摘要
一个玩具火车系统具有可活动的和可拆卸的激发器装置,该装置可由使用者布置在玩具火车轨道的任何经过选择的位置上。该火车的火车头具有激发声音和回应声音的光信号的能力。该火车的火车头能够操纵和改变火车在轨道上的速度。轨道可以有上升和下降轨道和弯道,并且轨道具有用于啮合火车头的脊部并且可以由使用者按照要求来设定。
文档编号A63H19/00GK1233518SQ9811840
公开日1999年11月3日 申请日期1998年8月11日 优先权日1998年4月28日
发明者蔡奇逢 申请人:银辉玩具制品厂有限公司