ИГРУШКА Российский патент 1995 года по МПК A63H29/18 A63H15/04 

Изобретение относится к легкой промышленности, в частности к детским игрушкам, перемещающимся в пространстве по случайной траектории.

Известна игрушка, содержащая корпус, выполненный по меньшей мере с одним сквозным каналом и со смещенной относительно его продольной оси центром тяжести, движитель, смонтированный на корпусе с возможностью вращения относительно него посредством привода от резиновой ленты, проходящей внутри корпуса и соединяющей корпус с движителем [1]
Недостатком известной игрушки является то, что она не обеспечивает возможности маневрирования при ее движении, т.к. отсутствует возможность поворотов вправо и влево, движения задним ходом, возможность обхода непреодолимых препятствий. Кроме того, не предусмотрено ограничение угла закрутки резиновой ленты, что может привести к ее обрыву.

Целью изобретения является обеспечение возможности маневрирования движущейся игрушки по случайной траектории в автономном режиме с возможностью обхода непреодолимых препятствий и увеличением продолжительности движения, а также ограничением угла закручивания резиновой ленты.

Указанная цель достигается тем, что в игрушке, содержащей корпус, выполненный по меньшей мере с одним сквозным каналом и со смещенным относительно его продольной оси центром тяжести, движитель, смонтированный на корпусе с возможностью вращения относительно него посредством привода от резиновой ленты, проходящей внутри корпуса и соединяющей корпус с движителем, движитель выполнен в виде по меньшей мере одной пары колес, каждое из которых имеет с одной стороны полуось, с другой выступ и установлено полуосью в сквозном канале корпуса с одной из его сторон с возможностью независимого вращения и кинематического взаимодействия полуосью с размещенным внутри корпуса вкладышем, выполненным с возможностью торможения колес, при этом резиновая лента проходящая внутри корпуса через выполненные во вкладыше, выступах и полуосях колес сквозные каналы, соединена средней частью через вкладыш с корпусом, а концевыми частями с выступами колес, причем смещение центра тяжести корпуса относительно его продольной оси выбрано из условия М_кр > G ˙ ε > M_c, где М_кр крутящий момент скрученной резиновой ленты; G масса корпуса; ε расстояние между центром тяжести корпуса и продольной осью сквозного канала; М_с момент сопротивления качению колесной пары, а также тем, что на имеющей резьбу полуоси каждого колеса установлена гайка, образующая с полуосью винтовую пару, а сквозной канал корпуса выполнен с возможностью перемещения гаек вдоль полуосей и ограничения их поворота при вращении колес. При этом направление резьбы на полуоси одного колеса противоположно направлению резьбы на полуоси другого колеса.

На фиг. 1 показан продольный разрез игрушки; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 то же, в статическом положении (резиновая лента не закручена); на фиг. 4 то же, при движении колесной пары по направлению стрелки В₁; на фиг. 5 показан случай наезда колесной пары на непреодолимое препятствие; на фиг. 6 момент отхода колесной пары от препятствия.

Игрушка состоит из корпуса 1, который выполнен по меньшей мере с одним сквозным каналом 2 и со смещенным относительно его продольной оси центром тяжести G, для чего он выполняется с дебалансным рычагом 3, который имеет длину l меньше радиуса колеса R. На корпусе 1 смонтирован с возможностью вращения относительно него движитель 4 в виде по меньшей мере одной пары колес 5, каждое из которых имеет с одной стороны полуось 6, а с другой выступ 7. Каждое колесо 5 своей полуосью 6 установлено в сквозном канале 2 корпуса с одной из его сторон с возможностью независимого вращения. Внутри корпуса 1 размещен вкладыш 8, выполненный с возможностью торможения колес 5, посредством кинематического взаимодействия с их полуосями. Вращение колес 5 осуществляется посредством привода от резиновой ленты 9, проходящей внутри корпуса 1 и соединяющей корпус 1 с движителем 4, т.е. с колесами 5. Соединение резиновой ленты 9 с корпусом 1 и колесами 5 осуществляется следующим образом: во вкладыше 8, в выступах 7 и полуосях 6 колес 5 выполнены каналы 10-12, а резиновая лента 9 проходит внутри корпуса 1 через каналы 10-12 и соединена средней частью через вкладыш 8 с корпусом 1, например, штифтом 13, а концевыми частями с выступами 7 колес 5, например, штифтами 14 и 15. Смещение центра тяжести G корпуса 1 относительно его продольной оси выбрано из условия М_кр > G ˙ ε > М_с, где М_кр крутящий момент скрученной резиновой ленты; G масса корпуса, ε расстояние между центром тяжести корпуса и продольной осью его сквозного канала, М_с- момент сопротивления качению колесной пары.

Для обеспечения закрутки резиновой ленты 9 на оптимальное число оборотов и исключения ее разрыва полуоси 6 колес 5 выполняют с резьбами противоположного направления и на них устанавливают гайки 16, образующие с полуосями винтовую паpу. Сквозной канал 2 корпуса 1 выполняют с возможностью перемещения гаек 16 вдоль полуосей 6 и ограничения их поворота при вращении колес 5 посредством, например, выступа 17, входящего в продольный паз 18 на внутренней поверхности канала 2.

Корпус 1 может быть выполнен в виде любой игрушки, например в виде детской пушки, божьей коровки, автомобиля и др.

При закрутке корпуса 1 при помощи дебалансного рычага 3 и удержании колес 5 в неподвижном положении гайки 16, вращаясь вместе с корпусом 1, перемещаются вдоль него по резьбе полуосей 6 колес 5 до упора в край полуосей 6. В этот момент сопротивление вращению корпуса 1 резко возрастает, что служит сигналом о прекращении закручивания резиновой ленты 9. Максимально необходимое число оборотов для закрутки резиновой ленты 9 выбирается путем подбора шага резьбы и ее длины.

Возможен другой способ закрутки резиновой ленты 9. В этом случае игрушку удерживают рукой за дебалансный рычаг 3 и прокатывают колесами 5 по поверхности стола (или пола) в сторону, обратную желаемому направлению движения. За счет микронеровностей на сопрягаемых поверхностях тормозного вкладыша 8 с торцами полуосей 6 колес 5, а также разницы сил трения по поверхностям контакта полуосей 6 колес 5 со сквозным каналом 2 корпуса 1 скорости вращения правого и левого колес 5 будут различны. Поэтому движение игрушки (в плане) не будет прямолинейным, а будет происходить по случайной траектории с поворотами вправо и влево.

Продолжительность движения игрушки может регулироваться подбором материала тормозного вкладыша 8 и изменением расстояния от штифта 13 до точек прикрепления концов резиновой ленты 9 штифтами 14 и 15 к колесам 5. С этой целью колеса 5 имеют наружные выступы 7, с внешней стороны к которым прикрепляют концы резиновой ленты 9. Движение колесной пары, выполненной в соответствии с патентуемым устройством, происходит без опоры дебалансного рычага 3 на поверхность, по которой осуществляется качение устройства. В этом случае длина l рычага 3 должна быть меньше радиуса R колес, а центр тяжести G этого рычага должен быть смещен на определенное расстояние ε от продольной оси колесной пары (см. фиг. 3). При этом должно выполняться следующее условие:
М_к > G ˙ ε > М_с, где М_кр крутящий момент, развиваемый резиновой лентой;
М_с момент сопротивления качению колесной пары.

При соблюдении указанных условий колесная пара приобретает новое дополнительное качество, а именно откатывается назад от непреодолимого препятствия и уходит в сторону от него.

Схема работы устройства приведена на фиг. 3-6. В статическом положении устройства, когда резиновая лента не закручена (фиг. 3), центр тяжести G рычага 3 лежит в вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось устройства и точки опоры D колес 5 о поверхность качения. В этом случае колесная пара находится на месте и неподвижна. Если резиновая лента 9 предварительно закручена, например, путем вращения рычага 3 относительно неподвижных колес 5, то после постановки колесной пары на плоскость (фиг. 4) рычаг 3, поворачиваясь по часовой стрелке, отклоняется влево. При этом сила тяжести G создает момент относительно точки D, равный G ˙ l₁, который заставляет колесную пару повернуться против часовой стрелки и двигаться в направлении В₁. Для движения колесной пары необходимо также, чтобы максимальное значение момента G˙l₁было бы больше момента Мс сопротивления качению колес и чтобы крутящий момент М_кр, развиваемый резиновой лентой, был больше, чем момент, необходимый для поворота дебалансного рычага 3 вокруг продольной оси устройства. Движение колесной пары по схемам фиг. 4-5 происходит прерывисто с остановками, раскачиванием, движением вперед и поворотами в стороны. Если колеса 5 останавливаются у препятствия (кубик на фиг. 5), а потенциальная энергия, запасенная резиновой лентой 9 еще не израсходована, дебалансный рычаг 3, поворачиваясь по часовой стрелке, проходит крайнюю верхнюю точку своей траектории вращения вокруг продольной оси колесной пары. После этого центр тяжести G рычага оказывается по правую сторону от точки D касания колес 5 опорной поверхности. При этом возникает момент от силы G на плече l₂ (фиг. 6), который стремится откатить колесную пару вправо от препятствия, т. е. в направлении стрелки В₂. После отхода от препятствия положение колесной пары соответствует ее положению, изображенному на фиг. 4, и колесная пара вновь продолжает движение в попытке уйти от препятствия вперед. Из-за разницы сопротивлений на контактах торцов полуосей 6 колес 5 с тормозным вкладышем 8 и независимости привода на каждое из колес устройство будет двигаться вперед не прямолинейно, а с поворотами. Таким образом, колесная пара будет стремиться уйти от препятствия. Для этого, однако, может потребоваться несколько попыток, включающих откатывание назад с последующим движением вперед с поворотами.

Таким образом, патентуемое техническое решение позволяет создать игрушку, обеспечивающую возможность маневрирования при движении по случайной траектории в автономном режиме и обеспечивающую возможность обхода непреодолимых препятствий. Кроме того, устройство позволяет повысить надежность работы резиновой ленты 9 за счет ограничения угла закрутки ее и увеличить продолжительность движения за счет увеличения длины резиновой ленты.

Игрушка содержит корпус со сквозным каналом и движитель в виде пары колес с приводом от резиновой ленты. Корпус выполнен со смещенным относительно продольной оси канала центром тяжести, а колеса с имеющимися у них полуосями установлены в сквозном канале с двух сторон корпуса с возможностью вращения, при этом внутри канала размещен вкладыш для торможения колес посредством кинематического взаимодействия с их полуосями. Резиновая лента средней частью соединена через вкладыш с корпусом, а концами с имеющимися на колесах выступами, расположенными с противоположных от полуосей сторон колес. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. ИГРУШКА, содержащая корпус, выполненный с по меньшей мере одним сквозным каналом и со смещенным относительно его продольной оси центром тяжести, движитель, смонтированный на корпусе с возможностью вращения относительно него посредством привода от резиновой ленты, проходящей внутри корпуса и соединяющей корпус с движителем, отличающаяся тем, что движитель выполнен в виде по меньшей мере одной пары колес, каждое из которых имеет с одной стороны полуось, с другой выступ и установлено полуосью в сквозном канале корпуса с одной из его сторон с возможностью независимого вращения и кинематического взаимодействия полуосью с размещенным внутри корпуса вкладышем, выполненным с возможностью торможения колес, при этом резиновая лента, проходящая внутри корпуса через выполненные во вкладыше, выступах и полуосях колес сквозные каналы, соединена средней частью через вкладыш с корпусом, а концевыми частями с выступами колес, причем смещение центра тяжести корпуса относительно продольной оси его сквозного канала выбрано из условия M_кр>Gε>M_c, где M_кр крутящий момент скрученной резиновой ленты, G вес корпуса, ε расстояние между центром тяжести корпуса и продольной осью его сквозного канала, М_с момент сопротивления качению колесной пары. 2. Игрушка по п.1, отличающаяся тем, что на имеющей резьбу полуоси каждого колеса установлена гайка, образующая с полуосью винтовую пару, а сквозной канал корпуса выполнен с возможностью перемещения гаек вдоль полуосей и ограничения их поворота при вращении колес, при этом направление резьбы на полуоси одного колеса противоположно направлению резьбы на полуоси другого колеса.