帶有可調(diào)節(jié)dc-dc開關(guān)的玩具車的制作方法
【專利說明】帶有可調(diào)節(jié)DC-DC開關(guān)的玩具車
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本發(fā)明涉及于2014年8月5日提交的美國申請14/451,712，其是于2014年7月16日提交的美國申請14/332,599的延續(xù)并且是請求于2014年4月23日提交的美國申請61/983，189的權(quán)益的美國非臨時申請。一種玩具滑板，尤其涉及包括可移除的機動組件外殼的玩具滑板。
發(fā)明領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及玩具滑板，尤其涉及包括可移除機動組件外殼的玩具滑板。
[0004]發(fā)明背景
[0005]多年來，玩具滑板已成為兒童玩具中的主流。玩具滑板通常稱為手指板，因為玩具滑板的用戶在操作該玩具時使用其兩只手指。玩具滑板的熟練操作者能夠用手模仿滑板動作。這些滑板極其流行，但自1990年代的引入以來，其能夠接觸更寬受眾群的能力已變得停滯。
[0006]因而，已經(jīng)提出了各種類型的玩具滑板。此類滑板的范圍從帶安裝有塑像(figurine)的簡單上發(fā)條玩具滑板到帶有塑像的更先進的無線電控制的玩具滑板，該更先進的玩具滑板的塑像可在某種程度上被控制成描繪身體在進行滑板動作和特技期間的運動。這些機動滑板一般包括可移動電池組、可改變的電動機位置、和可互換的輪重量，以提供不同的平衡中心，以調(diào)整各種動作特性。另外，一些機動滑板包括驅(qū)動機構(gòu)但沒有導(dǎo)航機構(gòu)。因而，此類滑板僅能通過塑像的身體運動來動作，如同在實際滑板中一樣，因此對此類滑板的控制可能較不如期望，尤其對于擁有較不高階技巧的用戶而言。有此需求的情況下，應(yīng)提供一種玩具滑板，其提供機動玩具滑板和帶有簡易控制系統(tǒng)的非機動玩具滑板兩項的樂趣，在不一定采用玩具塑像的情況下允許各種動作特性。
[0007]發(fā)明概述
[0008]本發(fā)明提供各個實施例和各方面的組合，其將在本文中更詳細地描述。在第一實施例中，提供可轉(zhuǎn)換的玩具滑板組件。該滑板組件包括板身、一對非機動輪架組件和后部機動輪架組件。該玩具滑板還是可轉(zhuǎn)換的；因為非機動輪架組件之一可易于與后部機動輪架組件容易地交換。這允許該玩具滑板抑或具有一對非機動輪架組件(其允許操作者使用其手指操縱并移動玩具滑板)；抑或具有一個非機動輪架組件和一個機動輪架組件(其允許操作者使用遠程控制單元來控制和移動該玩具滑板)。
[0009]各實施例各處所使用的非機動輪架組件通常固定到板身的下表面。非機動輪架組件包括在附接時橫向地定位到板身的縱軸的一對自由旋轉(zhuǎn)輪。機動后輪架組件包括外殼，其配置成可移除地附連至板身。這可包括卡夾、緊固、或本領(lǐng)域公知的其他附接手段。機動輪架組件配置成容納至少(i)電池、(ii)處理器、(iii)與該處理器通信的接收機、和(iv) —對電動機，每個電動機分別控制一對后輪中的一個后輪，其中該一對后輪橫向地定位到板身的縱軸并定位于一對前輪的后方。該接收機配置成接收信號用于控制該一對后輪的運動。
[0010]如所提及，該玩具滑板可因此包括兩種配置:第一配置被定義成使前部非機動輪架組件附連至朝向板身的前部區(qū)域的下表面并使后部非機動輪架組件可移除地附連至朝向板身的后部區(qū)域的下表面。在該第一配置中，板身的上表面定義用于使得用戶的手指接合并移動該玩具滑板的手指接合區(qū)域。第二配置定義成移除后部非機動輪架組件并將機動輪架組件附連至朝向板身的后部區(qū)域的下表面，其中該玩具滑板的運動是可通過處理器響應(yīng)于由接收機收到的信號來控制的。
[0011]根據(jù)一個或多個實施例，玩具滑板可包括與處理器和電池通信的電路。該電路配置成將電池電壓改變成固定電壓，用于從電池產(chǎn)生更一致性能，這可包括降低或提高電壓。該改變幫助增加來自該玩具滑板的樂趣，因為隨著電池電量下降，該玩具滑板不再看上去遲緩。另外，遠程控制單元可包括一個或更多個信號以發(fā)起處理器上的預(yù)編程指令集，以控制一對后輪執(zhí)行一個或更多個滑板動作。這些滑板動作可包括但不限于滑板技巧、爬坡、可變速度控制、和用戶記錄輸入回放。
[0012]各實施例中的任一項中的滑板還可定義成使(來自一對電動機的)第一電動機耦合到(來自一對后輪的)第一后輪，且處理器配置成檢測通過對該第一后輪的手動操縱引起的第一電動機的旋轉(zhuǎn)生成的反電動勢(EMF)電壓。該處理器還配置成包括至少休眠狀態(tài)和喚醒狀態(tài)并配置成在檢測出的反EMF電壓達到預(yù)定值時在該休眠狀態(tài)和該喚醒狀態(tài)之間過渡。該處理器還可在檢測出的反EMF電壓達到預(yù)定值時，根據(jù)導(dǎo)致觸覺響應(yīng)的一個或更多個預(yù)編程運動來控制電動機。另外，該處理器還可配置成檢測因在相反方向上手動操縱第一后輪引起第一電動機在相反方向上的旋轉(zhuǎn)而生成的第二反EMF電壓。當(dāng)可檢測出的反EMF電壓中的任一項達到預(yù)定值時，處理器還配置成根據(jù)導(dǎo)致觸覺響應(yīng)的以下預(yù)編程運動中的一項或更多項來控制第一電動機:(a)瞬間地移動第一后輪，(b)連續(xù)移動第一后輪，(C)瞬間地抵抗第一后輪的運動，(d)連續(xù)抵抗第一后輪的運動，(e)瞬間地擺動第一后輪，以及(f)連續(xù)擺動第一后輪。
[0013]在一個或多個實施例中，機動后輪架組件包括定義成包括基本上與板身的朝向后部區(qū)域的下表面的一部分相符的頂部輪廓的外殼。在該實例中，電池、處理器、接收機、和一對電動機完全定位于該外殼之內(nèi)位于該外殼的該頂部輪廓之下并因此位于板身的下表面之下。該外殼還可包括前端和后端以及其兩者之間的中間區(qū)域。這提供了電池空間和電動機空間，為電池定義的兩個空間具有分開地定位于外殼的前端和后端的兩個電池隔室。一對后輪定位于這兩個電池隔室之間。包含電池隔室之一的外殼的后端可向上傾斜成與板身的后端的角度相匹配，從而包含在該電池隔室中的至少一個電池傾斜。
[0014]在本文中公開的一個或更多個實施例中，接收機可定義為用于從遠程控制單元接收信號的IR傳感器。該IR傳感器可定位于在機動后輪架組件中定義的朝向其前部并位于板身的下表面下方的窗口中，以使得該IR傳感器定位成接收從滑板的板身的下方表面反射的信號。在另一方面，玩具滑板可包括可移除地固定到板身的一部分以調(diào)節(jié)重心并配置成調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(spin)中心的配重件(weight)。
[0015]如一個或更多個方面所定義的，該玩具滑板可被均衡(poise)，以定義在無需位于板身上表面上的物體的情況下可被控制的機動玩具滑板。該玩具滑板無需用鏈接件帶有塑像、以及板身中的控制機構(gòu)來適當(dāng)?shù)剡M行動作。另外，該玩具滑板可包括封裝前輪架和機動后輪架的輪架組件外殼。該輪架組件可被移除并用一對非機動輪架組件替換，以使用戶能夠手動操作滑板。
[0016]除玩具滑板以外，本發(fā)明可提供可包括一個或更多個元件的玩具，這些元件諸如滑板上的輪、玩具機器人或人物上的附屬物、或玩具車上的推進器。這些元件外置于該玩具并且由電動機分別地移動/控制。處理器配置成包括至少休眠狀態(tài)和喚醒狀態(tài)，還配置成在這兩種狀態(tài)之間過渡。實施例的另一方面是該元件易感于(accessible)用戶、操作者或人類操縱，該元件在運動時將進而使電動機旋轉(zhuǎn)。當(dāng)用戶操縱該元件時，使電動機旋轉(zhuǎn)，電動機的旋轉(zhuǎn)生成反電動勢(下文中稱為EMF)電壓。處理器配置成檢測反EMF電壓，并還配置成在檢測出的反EMF電壓達到預(yù)定值時在兩個狀態(tài)之間過渡。
[0017]在該實施例的另一方面，當(dāng)檢測出的反EMF電壓達到預(yù)定值時，處理器還配置成根據(jù)當(dāng)執(zhí)行是導(dǎo)致觸覺響應(yīng)的一個或更多個預(yù)編程運動來控制電動機。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供了具有通過高頻交換電壓在高到足以產(chǎn)生連續(xù)導(dǎo)通的頻率下供能的低電感電動機的玩具車(vehicIe)。該車包括配置成控制電動機的方向的H橋電路和配置成將電源電壓轉(zhuǎn)換成比該電源電壓低的輸出電壓的可調(diào)節(jié)高頻DC-DC開關(guān)，該輸出電壓由該H橋電路用來在向前或相反方向上對該低電感電動機供能。處理器具有配置成將來自該DC-DC開關(guān)的輸出電壓從第一電壓改變成第二電壓的指令。
[0019]在該實施例的不同方面，電動機可具有近似小于500uH并優(yōu)選地約為140uH的電感。該DC-DC開關(guān)可在大于250KHz的頻率下并優(yōu)選地約在100kHz或更高的頻率下工作。另外，該DC-DC開關(guān)可被數(shù)字地改變。
[0020]另外，來自該DC-DC開關(guān)的輸出電壓可由分壓器選擇，其具有由來自處理器的指令選擇的第一電阻值和第二電阻值，以使得來自該DC-DC開關(guān)的輸出電壓可定義第一輸出電壓和第二輸出電壓。在其他方面，該DC-DC開關(guān)還可配置成定義第三輸出電壓。該第二電阻值可從一對電阻器選擇，其被分離地定義成分別產(chǎn)生第一輸出電壓和第二輸出電壓，并串聯(lián)地定義來產(chǎn)生第三輸出電壓。另外，處理器還包括去往H橋電路以僅控制電動機的方向的指令。
[0021]本發(fā)明的多個其他優(yōu)勢和特性將根據(jù)以下對本發(fā)明及其實施例的詳細描述、根據(jù)權(quán)利要求并根據(jù)附圖變得顯而易見。
[0022]附圖簡要描述
[0023]對前述內(nèi)容的更充分理解可通過參照附圖來獲得，其中:
[0024]圖1是解說根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一對前輪架和后輪架的玩具滑板的立體圖；
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的來自圖1的玩具滑板的分解圖；
[0026]圖3A是解說根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的前輪架組件和機動后輪架組件的來自圖1的玩具滑板板身的部分分解圖；
[0027]圖3B是來自圖3A的玩具滑板的下部視圖；
[0028]圖4A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的非機動輪架組件之一的立體圖；
[0029]圖4B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖4A的分解圖；
[0030]圖4C是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的來自圖4B的組件的下部的視圖；
[0031 ]圖5A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的機動玩具滑板的立體圖；
[0032]圖5B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的來自圖5A的機動玩具滑板的下部視圖；
[0033]圖5C是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的來自圖5A的機動玩具滑板的下部視圖；
[0034]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的進一步用非機動輪架組件對比非機動前輪架組件和機動后輪架組件以進一步解說兩種配置的來自圖1的玩具滑板板身的側(cè)視圖；
[0035]圖7A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的組裝的機動后輪架組件的立體圖；
[0036]圖7B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的來自圖7A的組裝的機動后輪架組件的下部視圖；
[0037]圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的來自圖7A的機動后輪架組件的分解圖；
[0038]圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的來自圖7A的機動后輪架組件的部分分解圖；
[0039]圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的來自圖7A的來自機動后輪架組件的外殼的立體圖；
[0040]圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的來自圖7A的來自機動后輪架組件的齒輪外殼隔室的部分立體圖；
[0041]圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的來自圖1的齒輪外殼隔室的分解圖；
[0042]圖13是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的來自圖7A的組裝的機動后輪架組件的側(cè)視立體圖；
[0043]圖14A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的解說使用直接接線來觸發(fā)車中的不同功能性狀態(tài)的機動玩具滑板的電示意圖；
[0044]圖14B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的機動玩具滑板的電示意圖；
[0045]圖15是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的解說使用增壓器部件來觸發(fā)車中的不同功能性狀態(tài)的機動玩具滑板的電示意圖；
[0046]圖16是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的解說使用FET部件來觸發(fā)車中的不同功能性狀態(tài)的機動玩具滑板的電示意圖；
[0047]圖17是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的解說使用下拉電阻器部件來觸發(fā)車中的不同功能性狀態(tài)的機動玩具滑板的電示意圖；
[0048]圖18是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的解說使用串聯(lián)電阻器部件來觸發(fā)車中的不同功能性狀態(tài)的機動玩具滑板的電示意圖；
[0049]圖19是使用卡夾來將機動輪架組件固定到板身的滑板的立體圖；
[0050]圖20A是附連技巧(trick)配重件的滑板的立體圖；
[0051]圖20B是圖20A的其中技巧配重件從滑板板身移除的滑板的立體圖；
[0052]圖21A是示出為手動生成的反EMF電壓監(jiān)視一個或更多個電動機的處理器的玩具的一實施例的框圖；
[0053]圖21B是示出為手動生成的反EMF電壓監(jiān)視一個或更多個電動機的處理器的另一玩具的一實施例的框圖；
[0054]圖22A-22E解說具有不同電池隔室的各種外殼配置的玩具滑板的各種實施例；
[0055]圖23是表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于與機動玩具滑板一起使用的發(fā)射機的圖示；
[0056]圖24是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于與機動玩具滑板一起使用的遠程控制單元的電示意圖；
[0057]圖25是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于與機動玩具滑板一起使用的發(fā)射機的框圖；
[0058]圖26A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的解說使用DC到DC開關(guān)來改變對電動機供應(yīng)的電壓功率的機動玩具滑板的電示意圖；
[0059]圖26B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的解說使用DC到DC開關(guān)來改變對電動機供應(yīng)的電壓功率的機動玩具滑板的電示意圖；
[0060]圖27是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的滑板的流程圖；
[0061]圖28是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的滑板中的用于設(shè)定電壓和H橋電路的系統(tǒng)的流程圖；
[0062]圖29A-29C解說在三種不同PWM頻率1kHz、10kH和100kHz下電動機中的電流波形；
[0063]圖30是帶有連接到電動機的四個驅(qū)動晶體管和四個回掃(flyback)二極管的簡化H橋電動機驅(qū)動器的電示意圖；
[0064]圖31是一對簡化!1橋電動機驅(qū)動器的電不意圖，其中各自連接到一對電動機，該一對電動機進一步阻性地連接來提供按照本發(fā)明一特征的附加EMF檢測；以及
[0065]圖32是一對簡化H橋電動機驅(qū)動器的等效電路的電示意圖，其中各自連接到一對電動機，該對電動機進一步阻性地連接來當(dāng)任一驅(qū)動MOSFET晶體管中的均未被供能時提供按照本發(fā)明一特征的附加EMF檢測。
[0066]附圖詳細描述
[0067]本發(fā)明可應(yīng)用于許多不同形式的實施例，本發(fā)明的各種實施例中的一些實施例在附圖中示出并將在此詳細描述。然而，應(yīng)理解，本公開要被認為是對本發(fā)明的原理的示范，而不是要限制本發(fā)明和/或?qū)λ庹f實施例的保護的精神或范圍。
[0068]現(xiàn)在參照附圖，特別參照圖1到3B，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的玩具滑板被解說并一般性地標示為數(shù)字標記100。玩具滑板100包括帶有上表面103和下表面104的板身102。如圖1和3A所解說的，滑板100包括朝向板身102的前端106而固定的前輪架組件110和朝向板身102的后端108而固定的后輪架組件120或機動后輪架組件200。用操作者可容易地移除的緊固件109來將各輪架固定到板身102。前部和后部非機動輪架組件110和120可以彼此相同的方式配置，然而，輪架組件取向可反向。
[0069]現(xiàn)在參照圖4A到4C，解說了非機動輪架組件(110/120)之一，其包括軸殼架122，具有橫向延伸到板身102并穿過軸殼架122的一對軸124。輪126分別安裝在軸對124的相對端并由螺母128固定到軸上。優(yōu)選地，輪126彼此獨立地旋轉(zhuǎn)，從而滑板可在無綁定的情況下實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。螺母128可與允許用戶替換或交換輪以自定義滑板的更普遍的保持件來替換。軸殼架122附連至基板130，基板130固定到板身102的下表面104?；?30包括接收從軸殼架122延伸出來的樞轉(zhuǎn)構(gòu)件134的樞軸杯132(圖4C)。中心銷136定位在基板上的鑿孔140中并穿過軸殼架122中的開口 142與固定在端部的中心銷螺母138對準；一對套管144定位于軸殼架122中的開口 142的每側(cè)。
[0070]本發(fā)明的一個或更多個實施例的重要方面在于板身102的厚度在整個板長而言相對的小。這使得板身102能夠由操作者如圖1所示地在沒有電動機組件或用遠程控制單元控制(在后輪架組件120被移除并被機動后輪架組件200替換時)的情況下使用。由此，機動后輪架組件200是完全自包含的。如在現(xiàn)有技術(shù)中所發(fā)現(xiàn)地，機動玩具滑板在大型構(gòu)造板身中包括一個或更多個部件。這些部件可以是電池、電路板、金屬鏈接、電動機和/或齒輪。如本文中所解說，機動后輪架組件200是完全自包含的，因此可容易地被移除并用非機動后輪架組件120替換。
[0071]現(xiàn)在參照圖5A到6，根據(jù)本發(fā)明的一實施例，解說了帶有前輪架組件110和機動后輪架組件200的滑板100。如本文中提供的，在采用了機動后輪架組件200時滑板100仍保持在相似配置中的表面上(如同滑板100包括非機動后輪架組件120)(見圖6)并且在不一定要將任何部件放置在過大的板身組件中的情況下達成此舉。然而，在裝有電動機時，可由操作者通過遠程控制單元300來控制滑板100的可操作性。因此，開發(fā)了兩種完整的游戲模式。首先，使用非機動輪架組件120，滑板100可用作典型手指板。其次，通過移除緊固件109，非機動輪架組件120可被移除并用自包含的機動輪架組件220替換，并隨后用相同緊固件109來固定到板身。
[0072]現(xiàn)在參照圖7A到12，機動后輪架組件200包括外殼202，該外殼202與板身102的下表面104基本上相匹配的上表面204或上輪廓203—起延長，幫助將所有部件保持成基本上在板身的下表面之下并當(dāng)輪靠在一表面上時允許一對后輪206沿著前輪126相似的平面基本對齊。緊固板210定位于外殼202的上表面204的部分205上。上表面204的部分205包括開口 207，開口 207與緊固板210中的螺紋開口 209對準并與穿過板身102的后向開口對準，從而緊固件109可易于通過緊固板210來固定和松開整個外殼202，且由此配置成松開或緊固后部電動機輪架組件200。
[0073]外殼202包括齒輪外殼隔室220、位于齒輪外殼隔室220之前的第一電池隔室222，并包括位于齒輪外殼隔室220之后的第二電池隔室。第一電池隔室222在齒輪外殼隔室220之前容適第一電池214，而第二電池隔室224在齒輪外殼隔室220之后容適一對電池214。第一和第二電池隔室可從外殼202下方接觸并用電池門226固定。電池通過各種接線228連接到電路板230。為了幫助將接線228固定就位，第二電池隔室224可包括固定在隔室224之上的電池托架225。
[0074]外殼202還包括用于放置與電路板230通信的IR傳感器234的的前向窗口 232;其控制可在圖14的電示意中示出并解說。IR傳感器234定位成從遠程控制單元300接收信號。從俯視圖來看，電路板230定位于前向窗口 232之上，其中PCB蓋240固定在電路板230之上并固定到外殼202的前向段。因為所有部件定位于外殼之內(nèi)并在板身的下表面之下，所以IR傳感器234定位成接收來自遠程控制單元205的從表面S反彈的信號。另外，來自遠程控制單元300的IR發(fā)射機305向下傾斜成幫助確保信號被向下朝著該表面發(fā)送。
[0075]齒輪外殼隔室200保持分別驅(qū)