本发明涉及万花筒，并且特别涉及一种带有曲柄驱动机构并具有转动方向相反的转动目标轮的万花筒。 一个万花筒一般包含有一个观看端和一个物景端，在观看端上设有一个作目镜的观看孔而在目标端具有可以观赏的可转动地目标轮。在上述两端之间具有一个细长的筒形外壳，在外壳中具有二个彼此相对、在一侧以一定角度相交的细长反射表面及一第三反射表面，该第三反射表面构成一等腰三角形的底，另外两个细长反射表面构成三角形的腰。一个装置一般用于透过照明（trans-illumination）目标轮，以使该目标轮被以直接的方式及反射的方式从观看端观赏到。一般来说，这种透过照明仅仅由一个位于目标端的外部盘形板所提供，该盘形板具有一个漫射表面，并且可以被举例一个合适的光源处。当以这种方式观看万花筒时，目标轮的直接的像会作为一个圆形的一部分而被观赏到，该圆形具有由上述镜子形成的放射形边界，而目标轮的像的各种反射像可以作为圆形的附加相邻连接部分而被观赏到。
万花筒的目标轮一般是一个封闭的筒或目标盒，并装有一些晶体状的彩色物件。该目标盒的一个外平面侧由半透明或透明材料构成且具有一个漫射表面以对周围的光线提供适合的修正。装在目标盒中地物体可以包括例如纸屑及彩色的塑料块。由于每一次仅能观看到目标轮的一部分，而且该部分又被多次反射而构成几何图案中的其它部分，这样一个多彩的、抽象的、几何重复的象图就可被观赏到了。目标轮的转动或晶体状彩色物体在目标筒内的运动可以使象图产生变化。
常用构成一个手持万花筒的方法是提供一个观看管及一个端管，观看管中带有细长的内部镜面而端管可以用手相对于观看管转动地装在观看管上。装有各种各样彩色物件并具有一个用于透过照明的漫反射半透明外表面的目标盒装在端管的外部端。这样，通过握住观看管的同时用手转动对着一个光源的端管，即可产生万花筒中图案千变万化的效果。
现有技术已经描述出许多对带有可转动驱动目标轮或盒的万花筒的各种不同的及改进的设计。例如，颁布于1889年11月26日的C.C.克劳森的美国专利416，092描述了一种具有目标盒的万花筒，该目标盒中分开的玻璃板构成的仓中散粒式地盛装有物件，并且该盒由一个适合的装置例如利用一个下降重块从一个筒上展开一根线的方式转动驱动，而且还带有一个音乐匣机构。一个电灯用于为物景盒提供透过照明，同时利用游戏币启动机构的方式允许机械转动和透过照明或二者之一进行一段时间。
颁布于1908年1月28日的J.R.黑尔的美国专利877，645中描述了一种具有一对轴向相邻目标盒的万花筒，该二目标盒由一合适能源控制的皮带滑轮系统以相反的角度方向转动驱动，绕在每个目标盒的内表面上的环形波纹在盒转动时带动物件转动，而且每个盒子中的多个电光源可以在使它们与电源相接的电线上摆来摆去，而这些电线通过固定在盒的边缘并与刷握弹簧保持相触的环与电源相接。黑尔的这种万花筒过于复杂，而且不能作为一种万花筒玩具而被装入一个小的手持包装盒内。
颁布于1955年12月10日的D.C.拉皮兹的美国专利2，727，425中描述一个具有单目标盒的万花筒，该目标盒由一个电机通过一个齿轮系统转动驱动，并盛装有可反射光的颗粒。该目标盒的轴线向装有镜子的万花筒管的水平轴线倾斜，而且照明由位于目标盒上方的电光源提供。该目标盒的倾斜表面由一块划分成各种颜色弧形块的织物盖住。
上述提及的每一个专利都描述了一种万花筒的形式，而且该万花筒固装在一个地面支持单元中。另外，颁布于1973年7月24日的A.A.奥兰斯的美国专利3，748，013中描述了一种具有放置在桌面支架内的目标端的万花筒。该目标盒的照明来自其柱形曲面侧，由一个装于支架内部或位于万花筒一侧的灯提供。该目标盒的外侧连有外伸的伞齿轮，该外伸的伞齿轮由一个固定在延伸穿过支架的转轴上的伞齿轮转动驱动，而该转轴通过用手转动从支架两侧向外延伸的凸起而被转动驱动。
尽管上述专利教导了散粒式地装有物件的目标盒的使用，但颁布于1950年1月3日的W.C.埃迪的美国专利2，493，238中描述了一种利用透明目标轮的万花筒式景像投射器，在该透明的目标轮上固定有照像板用于形成影像。该目标轮由一个电机转动驱动。还具有一个可转动的遮光板，该遮光板与目标轮相邻并具有开口，以使光通过目标轮的某一部分而且阻止光照到目标轮的其它部分。遮光板也可以可转动地定位，或者，它亦可由一个单独的电机被独立地转动驱动。
有鉴于此，本发明提出一种结构简单，万花筒效果好的万花筒。
本发明提出这样一种万花筒，具有一个外目标轮，该外目标轮在其侧平面上具有一个外可见图案，还具有一个装置用于将照明传送到所述外可见图案，其特征在于，一根中心驱动轴从所述外目标轮向内延伸，所述外目标轮和所述中心驱动轴配合成可一体转动;一部分透明的内目标轮在其一侧的平面上具有内可见图案，所述内目标轮安装成可在所述中心驱动轴上转动;而且，该万花筒还包含一内目标轮驱动齿轮，安装成可在所述中心驱动轴上转动，所述内目标轮驱动齿轮具有驱动表面，该表面与所述目标轮中的一个配合，以使其与所述的内目标轮驱动齿轮一起转动;一个外目标轮驱动齿轮固定在所述中心驱动轴上，以使其与所述中心驱动轴一起转动;所述内、外目标轮驱动齿轮轴向分开地位于所述中心驱动轴上;一个系统驱动齿轮可转动地安装并与所述内、外目标轮驱动齿轮在其二相对侧配合;驱动装置用于转动所述的系统驱动齿轮;最后，该万花筒还包含一外壳延伸在所述内目标轮和一观看部之间;一对斜向分开、内部相对、细长的反射表面在所述外壳内部、所述内目标轮与所述观看部之间延伸。
本发明的较佳实施例或实施形式以下参照附图详细说明。其中，
图1是根据本发明构成的万花筒的顶视剖视示意图;
图2是图1中的万花筒的侧视剖视示意图;
图3为一个局部视图，示出了图1中所示万花筒的曲柄毂与驱动齿轮轮毂的配合;
图4为一个沿图2中线Ⅳ-Ⅳ的端视剖视图;
图5为一个局部顶视剖视示意图，示出了一个具有根据本发明的一种变化而构成的机械驱动机构的万花筒;
图6是一个顶视剖视示意图，示了一根据本发明的第二种变化构成的万花筒的目标轮部分。
图1和图2为一万花筒10的横剖视图，其中图1为顶视图，图2为侧视图。首先参看图1，万花筒10包含有一内目标轮12和一个外目标轮14，该二轮设置成可绕轴16的轴线以相反方向转动。用手转动位于曲柄轴螺栓19上的曲柄18即可驱动轴16。一个用于支撑万花筒10内的各种运动部件的架结构包含有一个左外壳20和一个右外壳22，该二外壳由夹卡锁定装置固定在一起，并定位成沿一个（相对于图1的图面）穿出的平面穿过图1的中心线。此外，该架结构由一个端盖26固定在一起，该端盖26包含一个盘形板27，该板27延伸跨过外壳20和22的开口。左外壳20包含一个向内延伸的凸起28，该凸起28上有一个孔29，轴16可转动地穿在该孔29中。
参看图2，盘形板27具有一个“L”形内凸缘30，该内凸缘30自板27的径向中心至板27周缘一半距离的位置处延伸以为固定曲柄轴螺栓19的螺纹端34提供一个固定架。曲柄18与曲柄驱动齿轮38固接以当曲柄18被手动转动时，曲柄18与齿轮38共同在螺栓19上转动。如图3所示，曲柄18的毂40与齿轮的轮毂42在螺栓19上彼此相对，并分别设有阶梯配合表面，这样，当毂40与42由例如一个带螺纹的机制螺栓（未示）固定在一起时，曲柄18与齿轮38便可一体转动。再参看图1与图2，齿轮38为一个冠形齿轮，其一侧与一内目标轮驱动齿轮43相啮合，另一侧与一内目标轮驱动齿轮46啮合。内、外目标轮驱动齿轮43及46具有相同的齿数，故通过转动曲柄驱动齿轮38可使它们以相同转速转动，但转动方向相反。
外目标轮14与外目标驱动齿轮46均被牢固地压配在轴16上，藉此，从齿轮46通过位于板27中部由唇部49所限定的开口47将角度转动传递给目标轮14。内目标轮驱动齿轮43及与之配合的轮毂48和内目标轮12及与之相配合的轮毂50可转动地套装在轴16上，并位于开口47的唇部49中。驱动齿轮43的轮毂48与内目标轮12的轮毂50上设有与毂40和42上的配合表面相类似的梯形配合表面，这样，当轮毂48与50配合在一起时，例如通过轴16上的轴套52的包覆，内目标轮驱动齿轮43与内目标轮12可以一体转动。轮毂48及50的外表面与唇部49为位于轴16上在板27的开口47中转动的机构提供了一种轴支承。
一个光漫射过滤器52被固定在端盖26中，并靠近端盖26的外部端，该过滤器可以由光学半透明材料例如光学透明塑料材料制成，其侧平面或其中的一个上形成为足够粗糙的样子以漫射周围的光线。目标轮12和14的透过照明是通过当过滤器52朝向一个光源时，光线透过滤滤器52获得的。目标轮12和14的侧平面上可印有各种图案，这时图案是透明或半透明的。优选的是，着亮色的区域是产生万花筒效果的最好选择。除了印刷以外，也可以通过采用其它各种已知的方法将彩色材料镶嵌或附着到目标轮12和14上。
当照明有了以后，通过万花筒10的观看端56上的观看孔，就可以看到目标轮12和14。万花筒效果利用延伸在观看端56和一个三角形开口58之间的折叠玻璃57产生，该三角形开口58离开板27的中心一段距离。如图4所示，折叠玻璃57由内支承59固定在外壳20和22中的确定位置，该折叠玻璃57包含二内反射表面60及底反射表面61，二内反射表面60以一定角度彼此相对并构成一等腰三角形的二等腰，而底反射表面构成该三角形的第三边或者说是底边。反射表面60和61构成的三角形也可以是例如等边三角形，其中所有三个内角均为60度，如图4所示。作为替代，反射表面60之间的角度也可以是30度，并且每一个反射表面60以75度角自底反射表面61向上延伸，当通过观看孔54观赏万花筒时，目标轮12和14的一部分可以从三角形开口58中直接看到，而该部分的多重反射可以从反射表面60和61上看到，从而产生万花筒效果。
请再参看图1，万花筒10通过将外目标轮14压配到轴16的一端而被组装起来。内目标轮随后装到轴16上，将由此而得到的组装件放入端盖26中，并且内目标轮12的轮毂50穿在端盖26的盘形板27的中心孔中。轴套52’随后装到轴16上，而外目标驱动齿轮46被压配在轴16的一确定位置上。这样构成的组件随之放入左外壳20中，并使轴16延伸穿过凸起28上的孔，而且左外壳凸缘62卡制在端盖26的有槽内边沿64中。接着，曲柄18被装到曲柄轴螺栓19上并且穿过右外壳22上的孔66。右外壳22通过其凸缘68卡制在端盖26的有槽内边沿64内而被夹卡在确定位置。如图2和图4所示，一对挠性夹卡爪68’用于在观看端56将外壳20及22夹卡住。
参看图5，该图示出了用于驱动目标轮12和14的另一种机构70，该机构70由一个手动曲柄提供转动运动。对比于前面参照图1至图4所讨论的相应机构，机构70中包含多个机构变化。这些机构的变化可以被同时采用，如图5所示，也可以单独使用以构成许多有差别的机构。在以下的讨论中，与那些已经讨论过的部件相同或者相似的部件，将用以前使用过的标号标注。
在机构70中，内目标轮驱动齿轮72的直径比外目标轮驱动齿轮74的大。因此，由齿轮74驱动的外目标轮14的转动角速度比由齿轮72驱动的内目标轮12的大。在这种情况下，对于由目标轮12和14上的图案对合在一起而构成的万花筒内的景象，其变化大大增加了。另外，对于目标轮12和14的角速度相等的机构，例如图1至图4中示出的机构，由于目标轮同时完成一次转动，这样，随着这些目标轮的转动，图案的组合就会重复。
前面讨论的结构中（示于图1），一个冠形齿轮用作曲柄驱动齿轮38，同时一对正齿轮用作目标轮驱动齿轮43和46，而在本结构中代之为：一个伞齿轮用作曲柄驱动齿轮76，同时，一对伞齿轮用作目标驱动齿轮72和74。为了在获得合适的啮合的同时得到想要的目标轮驱动转速差，这些伞齿轮72、74及76沿锥形齿节面78啮合，且它们的锥顶均位于轴16的轴线与曲柄驱动齿轮76的轴线相交的交点80处。齿轮76的轴线相对于轴16的轴线是倾斜的以适合齿轮72与74之间的直径差。其它需要由合适的比率因数来满足的情况为：齿轮72、74及76必须具有整数个齿。对于用于驱动目标轮12和14的齿轮尺寸相同的结构中，也可以采用伞齿轮。在这种结构中，齿轮76的轴线与轴16的轴线是彼此垂直的。利用螺栓19作为一根轴而曲柄18和驱动齿轮38可在其上一体转动的结构在机构70中已以下列方式得以改进：从端盖82向内延伸的突出部80上附设一个轴支承孔，并在右外壳84上加设一第二轴支承开口。一个固定螺栓88可随曲柄18及齿轮76转动，并被用于将毂部分40与轮毂86固定在一起，该二毂上带有已经参照图3讨论过的阶梯形配合表面。
机构70的组装从将外目标轮14压配到轴16上并且将内目标轮12滑配到轴16上开始。接着，曲柄驱动齿轮76的轮毂86被插在突出块80的轴支承孔中，而且内目标驱动齿轮72的轮毂90被插入到端盖82的盘形板部92的中心孔中。于轮毂90的外径与盘形板部92的中心孔的直径之间形成有间隙，这样，尽管位于突出部80的支承孔内的曲柄驱动齿轮76的存在，但这些部件仍可很容易地装配起来。随后，轴16被插入到驱动齿轮72的中心孔中，直至内目标轮12的轮毂50延伸穿在盘形板部92的中心孔中，该轮毂50可与驱动齿轮72一起在该中心孔中自由转动。轮毂50和90上具有梯形配合表面，这样轮12可和齿轮43在轴16上一体转动，而盘形板92的中心孔部围绕在轮毂50的外表面上提供轴支承的作用。随后，轴套52’滑装到轴16上而驱动齿轮74被压配在该轴的确定位置。
如此形成的组件通过将轴16的外露端推入凸起28的孔中而与左外壳配合。而且左外壳20的凸缘62被夹卡在端盖82的有槽内边沿92内。右外壳84随后利用凸缘98夹卡在边沿96中而被夹卡到位，同时，如参照图4所描述的那种挠性夹卡爪将外壳20和84在观看端固定在一起。最后，曲柄18通过为此目的设置在右外壳84中的孔与齿轮配合在一起，螺栓88被固定到位以使曲柄18与齿轮76固紧在一起。
参看图6，该图示出了另一个目标机构100，该机构100可由例如参照图1所讨论的驱动机构和参照图5所讨论的驱动机构70中的任何一个所驱动。该机构100包含一个如前所述的目标轮12及一个目标盒104，该目标轮12可在轴102上自由转动，而且轴102比轴16略微长一点，目标盒104压配到位可与轴102一体转动。目标盒104包含一个外盘形板106，一个内盘形板108，及一个外环110，这些部件一起被压配在轴102上以构成一个腔室，用于盛装一些着亮色的、透明或半透明的物件112。目标盒104与内目标轮12均放在端盖114中，该端盖114中还多包含一个盘形板116及一个带槽外缘118，该板116与前面讨论过的盘形板27与92类似，该外缘118用于固定万花筒的外壳。
当如前所述的一个机构使轴102转动后，由于物件112与目标盒内表面的摩擦，各种物件112被部分拉动。如果万花筒被置成比较水平的状态，物件112会多少作一下向上移动，随后在重力的作用下而落下。当通过一个细长的、三角形折叠镜57观赏时，如在前面参照图4的描述一样，这些物件所被反射出的像随着目标盒104的转动分开或聚合，而使这些物件构成多种对称的彩色图案。
在该结构的一个较佳实施例中，外盘形板106由光学半透明材料制成，或由包含有一个具有织物式质地的侧表面的光学透明材料构成，该织物式质地的侧表面用以产生光漫射过滤器的效果。因此，当使外盘形板106对准一个普通外部光源时，入射光线经漫射调节为物件112及内目标轮12提供透过照明。
此外，根据该替代结构的一个实施例，内盘形板108的外表面包含一个印刷图案，该图案具有颜色变化的区域及不透明区域。如前所述，位于万花筒内的驱动机构以一个方向使轴102转动，而使目标轮12以相反方向转动。因此，利用位于转动方向相反的内目标轮12及内盘形板108上的相连贯图案，以及物件112的相对不连贯的运动效果，而使万花筒的效果得以发展。
利用相连贯的图案以相反方向运动这种方式从视觉的观点上看比利用转动方向相反的转动目标盒更有效，转动方向相反的目标盒可以产生相对不连贯的图像，但可能是相似的而不论转动方向如何。因此，采用涉及图6结构的万花筒与根据图1至图5构成的万花筒均优越于根据黑尔的美国专利877，645所构成的万花筒，在黑尔的专利中，两个没有相连贯图象的目标盒以相同速度、相反的方向转动。此外，根据本发明构成的万花筒可用手握住，利用曲柄使之转动，而黑尔的装置为一个庞大的地面支撑单元的一部分。但是，图6所示的结构可以修改为：用另一个部分装满物件112的目标盒代替目标轮12。这一修改可以包含每一个目标盒的盘形板结构上的连贯的图案。此外，手动曲柄结构18可以由小电机或卷绕弹簧马达所代替。