Іграшка містить корпус з наскрізним каналом і рушій у вигляді пари коліс з приводом від гумової стрічки. Корпус виконаний зі зміщеним щодо поздовжньої осі каналу центром тяжіння, а колеса з наявними у них півосями встановлені в наскрізному каналі з двох сторін корпусу з можливістю обертання, при цьому всередині каналу розміщений вкладиш для гальмування коліс за допомогою кінематичного взаємодії з їх півосями. Гумова стрічка середньою частиною з'єднана через вкладиш з корпусом, а кінцями з наявними на колесах виступами, розташованими з протилежних від піввісь сторін коліс. 1 з. п. ф-ли, 6 мул.
Малюнки до патенту РФ 2050905
Винахід відноситься до легкої промисловості, зокрема до дитячих іграшок, що переміщається в просторі за випадковою траєкторії.
Відома іграшка, яка містить корпус, виконаний щонайменше з одним наскрізним каналом і зі зміщеною щодо його поздовжньої осі центром тяжіння, рушій, змонтований на корпусі з можливістю обертання щодо нього за допомогою приводу від гумової стрічки, що проходить всередині корпусу і з'єднує корпус з рушієм [1 ]
Недоліком відомої іграшки є те, що вона не забезпечує можливості маневрування при її русі, тому що відсутня можливість поворотів вправо і вліво, руху заднім ходом, можливість обходу непереборних перешкод. Крім того, не передбачено обмеження кута закрутки гумової стрічки, що може привести до її обриву.
Метою винаходу є забезпечення можливості маневрування рухається іграшки за випадковою траєкторії в автономному режимі з можливістю обходу непереборних перешкод і збільшенням тривалості руху, а також обмеженням кута закручування гумової стрічки.
Зазначена мета досягається тим, що в іграшці, що містить корпус, виконаний щонайменше з одним наскрізним каналом і зі зміщеним щодо його поздовжньої осі центром тяжіння, рушій, змонтований на корпусі з можливістю обертання щодо нього за допомогою приводу від гумової стрічки, що проходить всередині корпусу і з'єднує корпус з рушієм, рушій виконаний у вигляді щонайменше однієї пари коліс, кожне з яких має з одного боку піввісь, з іншого виступ і встановлено полуосью в наскрізному каналі корпусу з одне й з його сторін з можливістю незалежного обертання і кінематичного взаємодії полуосью з розміщеним всередині корпусу вкладишем, виконаним з можливістю гальмування коліс, при цьому гумова стрічка проходить всередині корпусу через виконані у вкладиші, виступах і півосях коліс наскрізні канали, з'єднана середньою частиною через вкладиш з корпусом , а кінцевими частинами з виступами коліс, причому зсув центру ваги корпусу щодо його поздовжньої осі вибрано з умови Мкр> G> Mc. де Мкр крутний момент скрученої гумової стрічки; G маса корпусу; Відстань між центром ваги корпусу і поздовжньою віссю наскрізного каналу; Мс момент опору коченню колісної пари, а також тим, що на має різьбу піввісь кожного колеса встановлена гайка, що утворює з полуосью кручені пару, а наскрізний канал корпусу виконаний з можливістю переміщення гайок уздовж піввісь і обмеження їх повороту при обертанні коліс. При цьому напрямок різьблення на півосі одного колеса протилежно напрямку різьблення на півосі іншого колеса.
На фіг. 1 показаний поздовжній розріз іграшки; на фіг. 2 перетин А-А на фіг. 1; на фіг. 3 то ж, в статичному положенні (гумова стрічка не закручена); на фіг. 4 той же, при русі колісної пари у напрямку стрілки В1; на фіг. 5 показаний випадок наїзду колісної пари на нездоланну перешкоду; на фіг. 6 момент відходу колісної пари від перешкоди.
Іграшка складається з корпусу 1, який виконаний щонайменше з одним наскрізним каналом 2 і зі зміщеним щодо його поздовжньої осі центром тяжіння G, для чого він виконується з дебалансние важелем 3, який має довжину l менше радіуса колеса R. На корпусі 1 змонтований з можливістю обертання щодо нього рушій 4 у вигляді щонайменше однієї пари коліс 5, кожне з яких має з одного боку піввісь 6, а з іншого виступ 7. кожне колесо 5 своєї полуосью 6 встановлено в наскрізному каналі 2 корпуси з однією з його сторін з можливістю н залежного обертання. Усередині корпусу 1 розміщений вкладиш 8, виконаний з можливістю гальмування коліс 5, за допомогою кінематичного взаємодії з їх півосями. Обертання коліс 5 здійснюється за допомогою приводу від гумової стрічки 9, що проходить всередині корпусу 1 і з'єднує корпус 1 з рушієм 4, тобто з колесами 5. З'єднання гумової стрічки 9 з корпусом 1 і колесами 5 здійснюється наступним чином: у вкладиші 8, в виступах 7 і півосях 6 коліс 5 виконані канали 10-12, а гумова стрічка 9 проходить всередині корпусу 1 через канали 10-12 і з'єднана середньою частиною через вкладиш 8 з корпусом 1, наприклад, штифтом 13, а кінцевими частинами з виступами 7 коліс 5, наприклад, штифтами 14 і 15. Зміщення центру ваги G корпусу 1 щодо його поздовжньої осі вибрано з умови Мкр> G> Мс. де Мкр крутний момент скрученої гумової стрічки; G маса корпусу, відстань між центром ваги корпусу і поздовжньою віссю його наскрізного каналу, Мс - момент опору коченню колісної пари.
Для забезпечення закрутки гумової стрічки 9 на оптимальне число оборотів і виключення її розриву піввісь 6 коліс 5 виконують з різьбами протилежного напрямку і на них встановлюють гайки 16, що утворюють з півосями кручені пару. Наскрізний канал 2 корпусу 1 виконують з можливістю переміщення гайок 16 уздовж піввісь 6 і обмеження їх повороту при обертанні коліс 5 за допомогою, наприклад, виступу 17, що входить в подовжній паз 18 на внутрішній поверхні каналу 2.
Корпус 1 може бути виконаний у вигляді будь-якої іграшки, наприклад у вигляді дитячої гармати, сонечка, автомобіля та ін.
При закрутки корпусу 1 за допомогою дебалансного важеля 3 і утриманні коліс 5 в нерухомому положенні гайки 16, обертаючись разом з корпусом 1, переміщаються уздовж нього по різьбі піввісь 6 коліс 5 до упору в край піввісь 6. В цей момент опір обертанню корпуса 1 різко зростає , що служить сигналом про припинення закручування гумової стрічки 9. Максимально необхідне число обертів для закрутки гумової стрічки 9 вибирається шляхом підбору кроку різьблення і її довжини.
Можливий інший спосіб закрутки гумової стрічки 9. У цьому випадку іграшку утримують рукою за дебалансние важіль 3 і прокочують колесами 5 по поверхні столу (або підлоги) в сторону, зворотну бажаним напрямом руху. За рахунок микронеровностей на сполучених поверхнях гальмівного вкладиша 8 з торцями піввісь 6 коліс 5, а також різниці сил тертя по поверхнях контакту піввісь 6 коліс 5 з наскрізним каналом 2 корпусу 1 швидкості обертання правого і лівого коліс 5 будуть різні. Тому рух іграшки (в плані) не прямолінійним, а буде відбуватися за випадковою траєкторії з поворотами вправо і вліво.
Тривалість руху іграшки може регулюватися підбором матеріалу гальмівного вкладиша 8 і зміною відстані від штифта 13 до точок прикріплення кінців гумової стрічки 9 штифтами 14 і 15 до коліс 5. З цією метою колеса 5 мають зовнішні виступи 7, з зовнішньої сторони до яких прикріплюють кінці гумової стрічки 9. Рух колісної пари, виконаної відповідно до Патентоспроможні пристроєм, відбувається без опори дебалансного важеля 3 на поверхню, по якій здійснюється кочення пристрою. У цьому випадку довжина l важеля 3 повинна бути менше радіуса R коліс, а центр ваги G цього важеля повинен бути зміщений на певну відстань від поздовжньої осі колісної пари (див. Фіг. 3). При цьому повинно виконуватися така умова:
Мк> G> Мс. де Мкр крутний момент, що розвивається гумовою стрічкою;
Мс момент опору коченню колісної пари.
При дотриманні зазначених умов колісна пара набуває нового додаткове якість, а саме відкочується назад від непереборного перешкоди і йде в бік від нього.
Схема роботи пристрою приведена на фіг. 3-6. У статичному положенні пристрою, коли гумова стрічка не закручена (фіг. 3), центр ваги G важеля 3 лежить у вертикальній площині, що проходить через подовжню вісь пристрою і точки опори D коліс 5 об поверхню кочення. В цьому випадку колісна пара знаходиться на місці і нерухома. Якщо гумова стрічка 9 попередньо закручена, наприклад, шляхом обертання важеля 3 відносно нерухомих коліс 5, то після постановки колісної пари на площину (фіг. 4) важіль 3, повертаючись за годинниковою стрілкою, відхиляється вліво. При цьому сила тяжіння G створює момент щодо точки D, рівний G l1. який змушує колісну пару повернутися проти годинникової стрілки і рухатися в напрямку В1. Для руху колісної пари необхідно також, щоб максимальне значення моменту G l1 було б більше моменту Мс опору коченню коліс і щоб крутний момент Мкр. створюваний гумовою стрічкою, був більше, ніж момент, необхідний для повороту дебалансного важеля 3 навколо поздовжньої осі пристрою. Рух колісної пари за схемами фіг. 4-5 відбувається переривчасто з зупинками, розгойдуванням, рухом вперед і поворотами в сторони. Якщо колеса 5 зупиняються у перешкоди (кубик на фіг. 5), а потенційна енергія, запасені гумовою стрічкою 9 ще не витрачена, дебалансние важіль 3, повертаючись за годинниковою стрілкою, проходить крайню верхню точку своєї траєкторії обертання навколо поздовжньої осі колісної пари. Після цього центр ваги G важеля виявляється по праву сторону від точки D торкання коліс 5 опорної поверхні. При цьому виникає момент від сили G на плечі l2 (фіг. 6), який прагне відкотити колісну пару вправо від перешкоди, т. Е. В напрямку стрілки В2. Після відходу від перешкоди положення колісної пари відповідає її положенню, зображеному на фіг. 4, і колісна пара знову продовжує рух в спробі уникнути перешкоди вперед. Через різницю опорів на контактах торців піввісь 6 коліс 5 з гальмівним вкладишем 8 і незалежності приводу на кожне з коліс пристрій буде рухатися вперед прямолінійно, а з поворотами. Таким чином, колісна пара буде прагнути уникнути перешкоди. Для цього, однак, може знадобитися кілька спроб, що включають відкочування назад з подальшим рухом вперед з поворотами.
Таким чином, що патентується технічне рішення дозволяє створити іграшку, що забезпечує можливість маневрування при русі по випадкової траєкторії в автономному режимі і забезпечує можливість обходу непереборних перешкод. Крім того, пристрій дозволяє підвищити надійність роботи гумової стрічки 9 за рахунок обмеження кута закрутки її і збільшити тривалість руху за рахунок збільшення довжини гумової стрічки.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. ІГРАШКА, що містить корпус, виконаний з щонайменше одним наскрізним каналом і зі зміщеним щодо його поздовжньої осі центром тяжіння, рушій, змонтований на корпусі з можливістю обертання щодо нього за допомогою приводу від гумової стрічки, що проходить всередині корпусу і з'єднує корпус з рушієм, відрізняється тим, що рушій виконаний у вигляді щонайменше однієї пари коліс, кожне з яких має з одного боку піввісь, з іншого виступ і встановлено полуосью в наскрізному каналі корпусу з однією з його сторо з можливістю незалежного обертання і кінематичного взаємодії полуосью з розміщеним всередині корпусу вкладишем, виконаним з можливістю гальмування коліс, при цьому гумова стрічка, що проходить всередині корпусу через виконані у вкладиші, виступах і півосях коліс наскрізні канали, з'єднана середньою частиною через вкладиш з корпусом, а кінцевими частинами з виступами коліс, причому зсув центру ваги корпусу щодо поздовжньої осі його наскрізного каналу вибрано з умови Mкр> G> Mc. де Mкр крутний момент скрученої гумової стрічки, G вага корпусу, відстань між центром ваги корпусу і поздовжньою віссю його наскрізного каналу, Мс момент опору коченню колісної пари.
2. Іграшка по п.1, що відрізняється тим, що на має різьбу піввісь кожного колеса встановлена гайка, що утворює з полуосью кручені пару, а наскрізний канал корпусу виконаний з можливістю переміщення гайок уздовж піввісь і обмеження їх повороту при обертанні коліс, при цьому напрямок різьблення на півосі одного колеса протилежно напрямку різьблення на півосі іншого колеса.