CN101417182A - 具有稳定缓冲器的玩具直升飞机 - Google Patents

Abstract

一种玩具直升飞机包括具有前端、后端及两个侧面的机身。主发动机支撑于机身。主旋翼可操作地连接于发动机，且具有围绕相对于机身位于横向中心的中心轴线旋转的至少一个旋翼叶片，至少一个旋翼叶片被配置和定位以提供升力，且具有旋转路径，该旋转路径具有最大半径。缓冲器固定连接至机身，且从至少一个旋翼叶片完全地轴向向下间隔开，且从所述机身径向向外延伸并且至少部分地环绕所述机身。所述缓冲器的至少一部分的从中心轴线的最大半径尺寸至少等于所述至少一个旋翼叶片的所述旋转路径的最大半径。

Description

具有稳定缓冲器的玩具直升飞机

技术领域

本发明涉及装有发动机的模型或者微型玩具直升飞机。

背景技术

通常，直升飞机是一种可以停悬、向前、向后及向横向飞行的飞机。众所周知，玩具直升飞机效仿真正的直升飞机运动用于提供娱乐。然而，当全尺寸的直升飞机等比例缩小至模型或者微型比例，通常其小旋翼系统(rotorsystem)不足以产生足够的提升力，并且旋翼系统被极大简化而导致不稳定控制。玩具直升飞机在起飞时会特别不稳定，因为在产生的提力足够从地面提升轻质装置时旋翼叶片不是全速。与全尺寸模型类似，支撑脚靠近飞行器的几何中心，从而使得玩具直升飞机以一定角度起飞。因此，以非稳定或倾斜状态起飞的玩具将导致碰撞或者意外接触另一物体。此外，因为玩具飞机在有壁且附近有其他物体的室内使用，旋翼叶片可能撞到壁或其他物体而导致直升飞机损坏。

因此，需要一种提高稳定性，尤其是提高起飞过程中的稳定性的及在工作过程中保护旋翼叶片的玩具直升飞机。

发明内容

简言之，本发明涉及一种玩具直升飞机，具有包含前端、后端及两个侧面的机身。主发动机支撑于机身。主旋翼可操作地连接于发动机，且具有围绕相对于机身位于横向中心的中心轴线旋转的至少一个旋翼叶片，至少一个旋翼叶片被配置和定位以提供升力，且具有旋转路径，该旋转路径具有最大半径。将缓冲器固定连接至机身，且从所述至少一个旋翼叶片完全地轴向向下间隔开，且从所述机身径向向外延伸并且至少部分地环绕所述机身。所述缓冲器的至少一部分的从所述中心轴线的最大半径尺寸至少等于所述至少一个旋翼叶片的所述旋转路径的最大半径。

附图说明

前面的发明内容，及后面的关于本发明优选实施例的详细描述，结合附图将得到更好的理解。为了解释本发明，附图中示出了优选实施例。然而，应当理解，本发明不限于示出的精确装置及手段。

在附图中：

图1是根据本发明的第一优选实施例的具有稳定缓冲器的玩具直升飞机的右上侧透视图。

图2是图1示出的具有稳定缓冲器的玩具直升飞机的顶视图。

图3是图1中具有稳定缓冲器的玩具直升飞机的沿着3-3线截取的左侧横截面视图。

图4是图1的具有稳定缓冲器的玩具直升飞机的分解图。

图5是根据本发明的第二优选实施例的具有稳定缓冲器的玩具直升飞机的右上侧透视图。

图6是图5中示出的具有稳定缓冲器的玩具直升飞机的顶视图。

具体实施方式

在下面的描述中使用特定术语仅仅是为了方便而不是为了限制。词“右”、“左”、“下”、“上”为了指示图中参考的方向。词“向内”“向外”分别指示朝向或者远离根据本发明的玩具直升飞机，和指示的其部件的几何中心。除非此处特别提及，不带量词的术语不限于一个部件而应该被理解为“至少一个”。术语包括上面提及的单词，其变形及相同含义的词。

详细参考附图，其中在全部附图中类似的附图标记指示类似的部件，在图1-4中示出了具有稳定缓冲器10微型玩具直升飞机(简称“玩具直升飞机”)的第一优选实施例。尽管玩具直升飞机10可以模拟真正的直升飞机飞行器，玩具直升飞机10不限于直升飞机飞行器配置，并且玩具直升飞机10可以被配置成模拟可以执行此处描述的飞行功能的任何飞行器。

参考图1-4，玩具直升飞机10包括具有前端12a、后端12b及两个侧面12c的机身12。假想中心轴线C在两个侧面12c之间在相对于机身12的大体横向中心穿过机身12。机身12优选为直升飞机机舱形状并且具有装饰盖52，但是机身12可以由任何形状组成，且包括或者不包括构造为机身或者机舱的盖52。盖52优选为通过粘接，焊接或者如铆接等永久紧固件连接至机身12。然而，盖52可以与机身12一体成形或者使用机械紧固件或卡扣件而可拆卸地连接至机身12，或者盖52可拆卸连接至机身12使得可更换不同的装饰盖52及/或允许进入机舱(未示出)来放置物体比如玩具飞行员(未示出)。机身12优选支撑或者容纳主电机14(图3)。主电机14包括小齿轮16。小齿轮16驱动地连接至较大的正齿轮18。正齿轮18连接至驱动轴20。底盘(chassis)46固定主电机14、旋翼轴20和尾杆34。

机身12优选由轻质材料，如膨胀聚丙烯或者聚苯乙烯等组成。然而，机身12可以由任何轻质材料，如空心或者泡沫聚合物材料或者轻木(balsawood)组成。可替换地，机身12由更坚硬的材料组成，或者模制于第一电机14、旋翼轴20、尾杆34的周围，从而底盘46不是必须的。

主旋翼组件22连接至驱动轴20。驱动轴20沿着中心轴从机身12向上延伸。主旋翼组件22包括主旋翼24，主旋翼24具有连接于驱动轴20以便绕着中心轴线C旋转的第一和第二叶片24a、24b。主旋翼24包含具有最大半径R1的旋转路径P₁(参见图2)。第一和第二叶片24a、24b优选在形状上相同，但是彼此在纵向长度上沿相反方向斜置或倾斜，以便旋翼24的旋转产生玩具直升飞机10的提升。第一及第二叶片24a、24b优选与中心毂24c一体形成，也可以分开形成并连接至分离的中心毂元件上。主旋翼24可能包含多于两个的叶片，且可包括其余的稳定叶片(未示出)。主旋翼24优选部分绕着主旋翼的轴向长度转动，以便结合稳定飞杆26工作来稳定玩具直升飞机10的飞行。图示的飞杆26轴向间隔开地在主旋翼24之上，使得主旋翼24位于机身12及飞杆26之间，但是飞杆26可以与主旋翼24共面或者间隔开地位于主旋翼24与机身12之间，飞杆26优选包括以中心轴线C为中心的旋转路径P₂及最大半径R₂。飞杆26的最大半径R₂优选小于主旋翼24的最大半径R₁，但是也可以等于或者大于主旋翼24的最大半径R₁。图3中所示的飞杆26被分为两个部分，但是飞杆26也可以是单一元件。优选在在飞杆26的每一端设置配重32。配重32有助于稳定玩具直升飞机10，因为配重32产生的离心力会使得绕着中心轴线C旋转的带配重的飞杆26趋向围绕水平面旋转。飞杆26通过飞杆头28连接至驱动轴20，且通过一对旋翼连杆30连接至主旋翼24。飞杆头28允许飞杆26绕着与中心轴线C和主旋翼24的纵向长度垂直的轴线转动。为了允许旋翼24及连接的飞杆26进行不同的枢转运动，飞杆的中心纵向轴线优选从旋翼的中心纵向轴线成角度地偏移，比如，大约比旋翼24的前缘提前30度(图2)，旋翼连杆30将飞杆26与主旋翼24连接在一起，以便在飞杆26和主旋翼24绕中心轴线C在驱动轴20上一起转动时，飞杆26与主旋翼24一起转动。

尽管前述的旋翼组件22是优选的，在本发明的实质及范围内，可以利用任何适合的旋翼组件，用于提供玩具直升飞机10的提升和稳定。比如，附加的旋翼叶片(未示出)可以与旋翼24设置在在同一平面上，也可以是与主旋翼组件22轴向间隔开的另外的旋翼组件(未示出)。附加的旋翼可以是短叶片稳定旋翼，代替飞杆26来提供稳定以及提升。可选择地，可以在主旋翼24周围沿着主旋翼24的旋转路径P₁设置稳定环(未示出)，或者稳定环独立支撑在拉杆轴20上，在主旋翼24的上方或者下方。优选地，主旋翼组件22由聚合材料组成。然而，主旋翼组件22可几乎由任何轻质材料组成。如果使用短叶片稳定旋翼，其可能由轻质材料组成且在叶片的外端增加配重(未描述)。优选地，驱动轴20及飞杆26可以由如金属等坚硬材料组成。然而，旋翼轴20及飞杆26可能由现有技术中已知的任何材料组成。

尾部34从机身12的后端12b延伸。为了重量考虑，尾部34优选包括细梁35，如轻质杆或者空心、碳纤维管，但是可包括任何尺寸及形状，并由适于与提供的功率方案一起使用的轻质材料，如聚合材料或者铝制成。尾旋翼36位于尾杆34的远端且可操作地通过尾杆35连接至机身12的后端12b。尾旋翼36包括绕着基本垂直于中心轴线C的轴线旋转的至少一对尾旋翼叶片36a。尾旋翼36优选由尾杆35支撑的尾部电机38驱动。尾旋翼36的旋转在尾杆34上产生切向力使得机身12绕着中心轴线C旋转。

机身12的前端12a优选加重使得玩具飞行器10轻微向前端12a倾斜，且向前端12a的方向运动。玩具飞行器倾斜的角度可以通过增加配重70来控制(图1中虚线所示)，配重可能是一根胶带或者通过粘结剂或胶带而连接的任何物体，用于进行调整。可选择地或附加地，配重70被构造为可以由使用者沿着轨道72移动用以进行调整。可选择地，机身12可以设置成朝向前端12a较重且/或尾杆34可以包括可滑动的安装配重(未示出)，使得前端12a及后端12b之间的配重可分配以通过沿着尾杆34滑动配重进行调整。优选地，玩具飞行器10通常保持随遇平衡，只有在外力如风或从物体弹开或被推时才在轴向方向上运动。然而，玩具飞行器10可以包括轴向推进装置(未示出)，如附加的旋翼或者倾斜的或可倾斜的驱动轴。

尾部电机38优选是可逆的，使得尾旋翼36沿任一方向被驱动，但也可以是单向的。优选地，尾部34包括设置成邻近尾旋翼36的竖直翼片40，作为舵以抑制机身12围绕中心轴线C运动，同时在轴向上保护尾旋翼36。翼片40优选地至少部分地环绕着旋翼36的旋转路径P3而周向延伸，使得翼片40保护尾旋翼36，以免在轴向上接触其他物体。

参照图3及图4，电源44，优选可充电的电池或电容被适当地设置在机身12上或者机身12内，以向主电机或者尾部电机14、38供能。导线38a优选沿着尾杆34从尾部电机38延伸到在机身12内放置的电源44(图3)。然而，尾部电机36可包括独立的电源(未示出)。机身12优选包括外露的电源开关42来切换玩具直升飞机10的开和关。

参考图1-4，缓冲器48固定连接至机身12。缓冲器48从主旋翼24完全轴向向下间隔开，使得其最上表面48a是低于主旋翼24，且从主旋翼24轴向向下间隔开，缓冲器48从机身12径向向外延伸，且至少部分环绕机身12。优选地，在起飞前缓冲器至少部分地从支撑面S支撑机身12。缓冲器48的至少一部分具有从中心轴线C测量的最大半径R₃，其至少与主旋翼24及飞杆26的最大半径R₁和R₂相同，以提供宽基座，用于在起飞过程中起稳定作用，以防止主旋翼24在轴向上接触物体。缓冲器48作为支撑基座，其比通常的起落架相对靠近机身的全尺寸直升飞机的起落架(未示出)宽，缓冲器48帮助减小由于非稳定提升导致的在起飞过程中玩具飞行器10的倾斜，这种状况在轻质玩具直升飞机中非常普遍。缓冲器48优选地以环44的形式出现，且围绕机身12的前端12a、后端12b及侧面12c而延伸，且至少部分地从机身12轴向向外延伸以便在降落和起飞时支撑机身。缓冲器48具有环绕整个缓冲器48的外周延伸的直径尺寸R₃，其至少等于且优选大于主旋翼24的旋转路径R1的最大直径。缓冲器48的外周优选是弯曲的，但是缓冲器48可具有任何合适的截面形状，如大体月牙形、椭圆形、三角形、正方形或锥形，只要缓冲器48的径向最外表面的至少足够部分延伸到且优选地大于主旋翼24及飞杆26的最大半径R₁及R₂。缓冲器48优选地被定位在垂直于中心轴线C的假想平面上，尽管所示的缓冲器48形成一个封闭环，则缓冲器48将可能不是完全闭合或者在径向竖直截面上不一致。缓冲器48至少实质上轴向延伸至远于机身12、旋翼24及飞杆26，且至少基本上环绕机身12、旋翼24及飞杆26，用于防止在使用过程中物体比如竖直壁(未示出)接触主旋翼24。

当玩具飞行器10水平地撞向竖直物体比如壁，缓冲器48与物体接触且优选地将玩具飞行器反弹，并/或允许使用者旋转玩具飞行器来远离物体而防止主旋翼22或者飞杆26接触物体。缓冲器48与旋翼组件22径向分隔开，使得主旋翼24竖直定位在在飞杆26及缓冲器48之间，且旋翼24及飞杆26在轴向上(平行于中心轴线C)位于缓冲器48的外周内，缓冲器48的外周由缓冲器48切向突起限定。尾旋翼36及尾部翼片40优选径向定位于缓冲器48的外部。缓冲器48优选具有均匀的轴向厚度T，及大体为平面的，相反的内与外圆周壁48a、48b，使得从主旋翼24向下作用的气流A被引导向下经过缓冲器48的中心，以产生升起玩具直升飞机10的向下推的柱形气流A’。

至少一个，优选为多个支撑臂或者辐条50在机身12与缓冲器48之间至少大体径向延伸。尽管示出的和优选的均为两个支撑臂，玩具直升飞机10可包括更多或更少的支撑臂50。支撑臂50连同尾杆34及机身12的前端12a将机身12与缓冲器48相连。然而，只有尾杆34、支撑臂50或者机身12一部分中的一个需要连接至缓冲器48。支撑臂50有助于将缓冲器48和机身12间隔开，将缓冲器48固定至机身12，且使其稳定。支撑臂50也有助于阻止紊流或者水平流流经缓冲器48且有助于沿着竖直气流A’方向引导气流A。此外，支撑臂50中的一个或者多个优选与旋翼叶片24a、24b在相同方向上斜置或倾斜，以使得通过支撑臂50的向下的气流转换为机身12的扭矩，来以主旋翼22的相同方向转动缓冲器48，且以抗拒主发动机14和机身12转动驱动轴20产生的反向扭矩。缓冲器48优选包括切口54，其优选为装饰性的，但是可形成为减小阻力，最小化侧风效应，减少总重量且/或影响机身12的扭矩。此外，缓冲器48优选包括用于从支撑面S抬起缓冲器的多个脚58，来在起飞前帮助气流A’通过缓冲器48直到产生足够的力从支撑表面S升起玩具直升飞机10。

参考图3，主旋翼24产生的气流A沿多个向下的方向，但是一旦其被推入经过缓冲器48，气流A’主要在竖直或者向下的状态，缓冲器48及支撑臂50优选由与机身12的类似材料构成，如由膨胀聚丙烯构成，但是在本发明的实质及范围内，缓冲器48及支撑臂50由本领域已知的任何轻质材料组成，且缓冲器48、支撑臂50和机身12可以是分离或者一体成形，并且由多于一种材料制成。

在使用过程中，提供至少带有如按钮、开关或者滑块的节流(throttle)控制元件的遥控(未示出)，且优选带有方向控制元件。第一电机14响应于选定的节流水平而进行旋转，且第二电机38优选为可逆的，响应于选定的方向和/或节流而旋转。如果需要，可提供平稳控制元件，来将尾部电机38的速度控制在标定水平，其阻止机身12进动。玩具直升飞机10在全节流状态下竖直向上运动，在停悬水平节流状态时停悬，在低于停悬水平节流状态时竖直向下。玩具直升飞机10优选仅在如前所述的竖直和旋转方向可控制。如周围气流及作用于缓冲器48等外力使得玩具直升飞机10在水平或横向方向移动，但是这种移动某种程度被缓冲器48的惯性所抑制。这种遥控横向方向的抑制有助于简化玩具直升飞机10且使得玩具直升飞机10轻微的平移或者一点都不平移，来使得玩具直升飞机更适合在室内使用。如果需要水平平移，如前所述直升飞机可以稍微增加鼻部的重量，比如，通过将小的配重比如一片胶带连接至缓冲器48，以在前端12a轻微向下倾斜玩具直升飞机，其将引起沿倾斜方向的平移(即，玩具直升飞机10的向前方向的移动)。尽管优选的限制平移运动，提供用于完全移动控制的常规移动控制(周期性的/集成的)也在本发明的实质及范围内。

参考图4-6，其示出了本发明的第二优选实施例210，其中以“2”开头的类似附图标记对应于第一实施例10中的类似附图标记。第二优选实施例210类似于第一优选实施例10的玩具直升飞机，除了下文所述部分。

玩具直升飞机210包括由第一和第二缓冲器部分248a、248b组成的缓冲器248，使得缓冲器248朝着机身212的前端212a及后端212b部分地打开。机身212的前端212a和尾部234分别优选地从中心轴线C径向延伸至远于主旋翼224及飞杆226的旋转路径P₁和P₂。示出的缓冲器248优选地从机身212的侧边212c至少径向向外延伸至，且优选大于主旋翼224及飞杆226的旋转路径P₁及P₂。从机身212的前端212a至缓冲器部分248a、248b的切线T₁、T₂及从缓冲器部分248a、248b至尾部的部分240a的切线T₃、T₄也优选地位于旋转路径P₁及P₂的外部，由此在水平面内旋转路径P1及P2被机身212、缓冲器248、尾部组件234及其切线所包围。第一及第二部分248a、248b优选分别在平面图内为月牙形，且基本上沿着旋转路径P₁及P₂延伸。然而，缓冲器248可以为任何适合的形状且在机身212周围具有更多或者更少个切口。

此外，第二实施例的玩具直升飞机210与第一实施例的玩具直升飞机10的不同之处在于第二实施例的玩具直升飞机210具有四个支撑臂250，每个缓冲器部分248a、248b有两个支撑臂，支撑臂从机身212的轴向和径向延伸，以在起飞前从机身212上完全支撑缓冲器部分248a、248b，且从支撑表面S升起机身212。然而，缓冲器部分248a、248b可以通过一个或多个支撑臂250连接至机身212且不需要在轴向方向延伸。

本领域技术人员可以理解，对于上面描述的实施例可以做出变化而不偏离本发明的广泛的发明概念。玩具直升飞机10，210优选通过无线电(无线)信号进行遥控(未示出)。然而，可以使用其它类型的控制器，包括其他类型的无线控制器(比如红外，超声及/或声激励控制器)。可选地，玩具直升飞机10、210可以是自控的，采用或者不采用预设程序运动。玩具直升飞机10、210可以由如塑料、聚苯乙烯或者其他任何适合的材料，如铁或者复合材料制成。且示出的玩具直升飞机10、210的相对尺寸可以改变，比如使得玩具直升飞机10、210的一些元件相对于其他元件更小或者更大。因此，应当理解对于上面描述的优选实施例的直升飞机10，210做出变化而不偏离本发明的广泛的发明概念。因此可以理解，本发明不限于所公开的具体实施例，而是希望包括在由所附的权利要求书中所确定的本发明的范围和精神以内的所有改型。

Claims (16)

1.一种玩具直升飞机，包括：

具有前端、后端和两个侧面的机身；

支撑于所述机身的主发动机；

主旋翼，可操作地连接于所述发动机，且具有围绕相对于所述机身位于横向中心的中心轴线旋转的至少一个旋翼叶片，所述至少一个旋翼叶片被配置和定位以提供升力，且具有旋转路径，该旋转路径具有最大半径；

缓冲器，被固定连接至所述机身，且从所述至少一个旋翼叶片完全地轴向向下间隔开，且从所述机身径向向外延伸并且至少部分地围绕所述机身。所述缓冲器的至少一部分的从所述中心轴线的最大半径尺寸至少等于所述至少一个旋翼叶片的所述旋转路径的最大半径。

2.如权利要求1所述的玩具直升飞机进一步包括尾部，该尾部包括可操作地连接至所述机身的所述后端且径向位于所述缓冲器的外侧的尾旋翼，所述尾旋翼具有可围绕旋翼轴线旋转的至少一个尾旋翼叶片，所述旋翼轴线垂直于所述中心轴线。

3.如权利要求2所述的玩具直升飞机，其中所述尾部包括从所述旋翼轴线径向延伸的翼片。

4.如权利要求3所述的玩具直升飞机，其中所述翼片与所述至少一个尾旋翼叶片的旋转路径径向间隔开，且至少部分地围绕所述至少一个尾旋翼叶片的旋转路径而周向延伸。

5.如权利要求2所述的玩具直升飞机，其中所述尾部包括将所述尾旋翼连接至所述机身的尾杆。

6.如权利要求2所述的玩具直升飞机，其中所述尾旋翼包括驱动地连接至所述至少一个尾旋翼叶片的旋翼发动机。

7.如权利要求1所述的玩具直升飞机，其中所述缓冲器包括在所述机身的每一侧面的分离的第一和第二部分，所述缓冲器在所述机身的所述前端和所述尾部附近基本打开。

8.如权利要求7所述的玩具直升飞机，其中所述第一和第二部分中的每个通过至少两个支撑臂连接至所述机身的所述侧面之一。

9.如权利要求8所述的玩具直升飞机，其中每个支撑臂沿径向和轴向从所述机身向外延伸。

10.如权利要求1所述的玩具直升飞机，其中至少一个支撑臂在所述缓冲器与所述机身的所述侧面之间延伸。

11.如权利要求10所述的玩具直升飞机，其中所述至少一个支撑臂大约在所述至少一个支撑臂的长度上相对于所述机身轴向倾斜。

12.如权利要求1所述的玩具直升飞机，其中所述缓冲器连接至所述机身的所述前端。

13.如权利要求1所述的玩具直升飞机，其中所述主旋翼包括与所述至少一个旋翼叶片轴向间隔开的稳定飞杆，所述飞杆具有以中心轴线为中心的旋转路径，且最大半径小于所述缓冲器的最大半径尺寸。

14.如权利要求1所述的玩具直升飞机，其中所述缓冲器是完全围绕所述机身的所述前端、侧面和后端延伸的圆形封闭环，且具有围绕整个缓冲器周向延伸的直径尺寸，该直径尺寸至少等于所述至少一个旋翼叶片的旋转路径的最大直径。

15.如权利要求1所述的玩具直升飞机，其中所述缓冲器由泡沫材料构成。

16.如权利要求1所述的玩具直升飞机，其中所述缓冲器包括基本圆形的内壁，该内壁的直径基本等于至少一个叶片的旋转路径的最大直径。

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