專利名稱：仿四足動(dòng)物行走玩具機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種玩具機(jī)構(gòu)，特別是一種仿四足動(dòng)物行走，帶有擺頭、擺尾和彎曲腿、擺動(dòng)腿裝置的玩具機(jī)構(gòu)。
中國(guó)專利(CN87206920U)的電動(dòng)玩具馬車，馬腳邁步行走時(shí)馬身不具有穩(wěn)定性，難以保持平衡，需靠玩具車扶持；且擺動(dòng)腿固定鉸鏈點(diǎn)以下只有一處反映關(guān)節(jié)的彎曲，因而腿的仿真效果不佳；另外沒(méi)有擺尾裝置。中國(guó)專利(CN87209117U)的玩偶機(jī)芯，不帶有擺頭、擺尾裝置；擺動(dòng)腿固鉸點(diǎn)以下只有兩處反映關(guān)節(jié)彎曲，且又因固鉸點(diǎn)在曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)范圍以下，所以不能較真實(shí)地表現(xiàn)四足動(dòng)物行走時(shí)全身骨骼的擺動(dòng)。
本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種模仿效果逼真，能夠單獨(dú)行走而不需扶持，且又具有良好的平穩(wěn)性的，能夠擺頭、擺尾、屈腿邁步的仿四足動(dòng)物行走機(jī)構(gòu)。
本實(shí)用新型提供一種以電機(jī)或發(fā)條為動(dòng)力的，機(jī)架上裝有多級(jí)減速齒輪副，齒輪與曲柄軸固接，兩個(gè)前腿共軸，兩個(gè)后腿共軸，四個(gè)曲柄前后錯(cuò)開90°，左右錯(cuò)開180°的動(dòng)物玩具機(jī)構(gòu)，其特征在于機(jī)構(gòu)上還帶有擺頭部分、擺尾部分、彎腿擺腿部分和仿后腿骨骼活動(dòng)部分。
擺頭部分的曲軸通過(guò)連桿與脖頸連接，脖頸與機(jī)架鉸接。驅(qū)動(dòng)彎腿擺腿的曲柄與驅(qū)動(dòng)擺頭的曲軸的轉(zhuǎn)速之比可任選。曲柄驅(qū)動(dòng)彎腿擺腿部分，曲柄及與其滑接的滑套借另一連有提繩的滑套與擺動(dòng)連桿滑接，滑套帶動(dòng)另一連有提繩的滑套借長(zhǎng)銷按軌跡有凸起的非正圓形滑槽運(yùn)動(dòng)，滑槽上部凸起，當(dāng)連接有提繩的滑套運(yùn)動(dòng)到滑槽凸起部時(shí)被拉緊的提繩使關(guān)節(jié)彎曲。四腿擺動(dòng)連桿的固鉸點(diǎn)在連有提繩的滑套運(yùn)動(dòng)范圍之外的機(jī)架最上部。擺動(dòng)腿有復(fù)數(shù)個(gè)由兩個(gè)連桿鉸接而構(gòu)成的彎曲關(guān)節(jié)，連桿在關(guān)節(jié)處有通槽或通孔，提繩穿過(guò)通槽或通孔，上端與沿?cái)[動(dòng)連桿滑動(dòng)的滑套連結(jié)，末端與最下一個(gè)連桿連結(jié)。后腿上部還有可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)連桿，以達(dá)到仿后腿骨骼活動(dòng)的效果。擺尾部分的兩個(gè)尾件分別固定在兩個(gè)后腿擺動(dòng)連桿上，尾件由兩個(gè)相對(duì)稱的用軟彈性材料制成的構(gòu)件組成。尾件的兩個(gè)構(gòu)件懸空段末端結(jié)合點(diǎn)離開尾件固定段末端一段距離，懸空段兩端連線的延長(zhǎng)線與后腿擺動(dòng)連桿在機(jī)架上的固鉸點(diǎn)有一垂直距離。
所說(shuō)的提繩其長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)，曲柄帶動(dòng)滑套拉緊提繩的工作范圍最小是90°，最大不超過(guò)擺桿由后向前擺動(dòng)時(shí)，曲柄所轉(zhuǎn)過(guò)的角度。


圖1是第一種具體結(jié)構(gòu)的原理簡(jiǎn)圖。圖2是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的原理簡(jiǎn)圖。圖3、4、5是兩種擺尾部分的結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖。圖6是滑套帶動(dòng)提繩工作位置示意圖。圖7是第二種具體結(jié)構(gòu)的原理簡(jiǎn)圖。圖8、9、10是第三種具體結(jié)構(gòu)的原理簡(jiǎn)圖。
以下結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型的實(shí)施例。圖中的(14～40)、(47～50)、(53、54)件均為機(jī)構(gòu)前進(jìn)方向的左右件。說(shuō)明中所提到的固定鉸鏈點(diǎn)、固定轉(zhuǎn)軸均指固定在機(jī)架(13)上。
參看
圖1。曲柄(14)其轉(zhuǎn)動(dòng)中心線為一固定轉(zhuǎn)軸，滑套(15)可在曲柄(14)上滑動(dòng)，滑套(17)的內(nèi)側(cè)與滑套(15)鉸接，滑套(15)內(nèi)側(cè)安裝了一個(gè)長(zhǎng)銷(16)，其軸線與圖面垂直，插入環(huán)形滑槽(C)內(nèi)，滑套(17)在擺動(dòng)連桿(18)上滑動(dòng)，擺動(dòng)連桿(18)上端為一固定鉸鏈點(diǎn)。連桿(18、20、22、24)依次鉸鏈連接。扭簧(19)恢復(fù)自由狀態(tài)的作功方向是迫使連桿(20)相對(duì)于擺動(dòng)連桿(18)做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到與擺動(dòng)連桿(18)呈展開狀態(tài)時(shí)，由于兩連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)被限位。扭簧(21)恢復(fù)自由狀態(tài)的作功方向是迫使連桿(22)相對(duì)于連桿(20)做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到與連桿(20)呈展開狀態(tài)時(shí)，由于兩連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)被限位。扭簧(23)恢復(fù)自由狀態(tài)的作功方向是迫使連桿(24)相對(duì)于連桿(22)做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到與連桿(22)呈展開狀態(tài)時(shí)，由于兩連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)被限位。
上述四個(gè)連桿的又一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有通槽或通孔(H)，使下端系在連桿(24)上的提繩(25)按照連桿(22、20、18)的次序由下至上穿過(guò)，上端與滑套(17)相連。提繩(25)經(jīng)過(guò)的位置必須是當(dāng)提繩(25)向上拉動(dòng)時(shí)，保證連桿(20、22、24)分別相對(duì)于上端鉸接的連桿向克服扭簧扭矩的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
具有環(huán)型滑槽(C、D)的構(gòu)件與機(jī)架(13)是一個(gè)剛體。環(huán)型滑槽(C、D)的多半部是以曲柄(14)和曲柄(26)回轉(zhuǎn)軸心為圓心的正圓，上方有凸起，目的是在不加大步幅的情況下，增加提繩(25、37)在拉緊時(shí)的提升量，使腿部彎曲更加明顯。
當(dāng)曲柄(14)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑套(15)由于受插入環(huán)型滑槽(C)內(nèi)的長(zhǎng)銷(16)的限制，既沿曲柄(14)滑動(dòng)，也同曲柄(14)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)滑套(17)帶動(dòng)擺動(dòng)連桿(18)擺動(dòng)。當(dāng)滑套(17)沿連桿(18)向上滑動(dòng)到一定位置時(shí)，提繩(25)開始拉緊，腿開始彎曲，當(dāng)滑動(dòng)到一定位置以下時(shí)，提繩(25)放松，在扭簧(19、21、23)扭矩的作用下，腿又展開。
后腿彎曲擺動(dòng)機(jī)構(gòu)與前腿相仿，所不同的是連桿(32、34)各自上端鉸鏈點(diǎn)處的扭簧(31、33)作功方向，提繩(37)所穿過(guò)的位置，限位方向剛好與前腿的連桿(20、22)各自上端的鉸鏈點(diǎn)處的相反。另外，安在后腿上的(38、39)兩個(gè)連桿，其目的是模仿某些四足動(dòng)物后腿上部的骨骼結(jié)構(gòu)。(38、39)兩連桿可以在行走時(shí)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠逼真地模擬后腿擺動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)。
圖2中所有齒輪均與軸固接。(1)為電動(dòng)機(jī)，(2)是電機(jī)軸上的齒輪，經(jīng)過(guò)三級(jí)(2～3)、(4～5)、(6～7)減速傳動(dòng)，使曲柄(14)轉(zhuǎn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)三級(jí)(2～8)、(9～10)、(11～12)減速傳動(dòng)，使曲柄(26)轉(zhuǎn)動(dòng)，并且與曲柄(14)轉(zhuǎn)速相同，均是逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。四個(gè)曲柄安裝的位置是前腿左右相差180°，后腿左右相差180°，同一側(cè)前后相差90°。
齒輪(41)與(42)嚙合，驅(qū)動(dòng)曲軸(43)轉(zhuǎn)動(dòng)，曲軸(43)的偏心部分與連桿(44)鉸接。連桿(44)另一端與動(dòng)物脖頸(45)下部鉸鏈連接，動(dòng)物脖頸(45)后部與機(jī)架(13)鉸接，如
圖1所示。當(dāng)齒輪(41～42)的傳動(dòng)比為 1/2 時(shí)，可以得到頭部在行走時(shí)的自然擺動(dòng)；也可選擇其它的傳動(dòng)比，得到所需要的擺頭頻率。
圖1的右上方示出了擺尾機(jī)構(gòu)。尾件(40)用軟彈性材料制成，前段固定在擺動(dòng)連桿(30)上。左右尾件(40)在離開固定段末端一段距離(f)的位置上結(jié)合在一起，當(dāng)擺動(dòng)連桿(30)處在擺動(dòng)范圍的中間位置時(shí)，尾件(40)懸空段根部與結(jié)合點(diǎn)連線的延長(zhǎng)線距連桿(30)及連桿(39)上端固定鉸點(diǎn)(F)有垂直距離(e)，如圖3、4所示，或通過(guò)其它材料間接連結(jié)，如圖5所示，離開的距離(f)至少要保證不干涉后腿的擺動(dòng)。
圖6所示，如果曲柄(14)和曲柄(26)轉(zhuǎn)動(dòng)到上90°或略大于這個(gè)角度范圍時(shí)，提繩(25)和提繩(37)張緊提拉，這樣腿抬起的時(shí)間僅占擺動(dòng)周期的四分之一或略多一些，由于四個(gè)曲柄的安裝位置，使行走過(guò)程中一直是或絕大多數(shù)時(shí)間是三條腿呈展開狀態(tài)，機(jī)構(gòu)行走將會(huì)更加平穩(wěn)。曲柄(14、26)拉緊提繩(25、37)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度最大不應(yīng)超過(guò)驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)連桿(18、30)由后向前擺動(dòng)時(shí)，曲柄所轉(zhuǎn)過(guò)的角度。
前后擺動(dòng)腿的固鉸點(diǎn)(E、F)均在機(jī)架(13)上部，即前腿的固定鉸鏈點(diǎn)(E)在曲柄(14)、滑套(15)、滑套(17)運(yùn)動(dòng)范圍之上，后腿的固定鉸鏈點(diǎn)(F)在曲柄(26)、滑套(27)、滑套(29)的運(yùn)動(dòng)范圍之上。步幅相同時(shí)，擺動(dòng)腿固定鉸鏈點(diǎn)以下的軀干越長(zhǎng)，下端點(diǎn)在腿展開階段所劃的弧線的弦高越小，因而越平穩(wěn)。固鉸點(diǎn)選擇在機(jī)芯上部為增加擺動(dòng)腿軀干的長(zhǎng)度，為機(jī)構(gòu)行走更加平穩(wěn)提供了條件。
圖7為實(shí)施例二的機(jī)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖。與實(shí)施例一比較有三點(diǎn)不同一是曲柄(47、49)兼有滑套的功能，分別與連桿(48、50)成滑動(dòng)副結(jié)合，連桿(48、50)又分別與滑套(17、29)鉸接，長(zhǎng)銷(16、28)分別安裝在連桿(48、50)上。二是件(40)前段固定在連桿(39)向上延長(zhǎng)部分上。三是導(dǎo)桿(51)一端與曲軸(43)偏心部分鉸接，另一端與滑塊(52)成成滑動(dòng)副結(jié)合，滑塊(52)與動(dòng)物脖頸(45)下部鉸接，機(jī)架(13)上有一止動(dòng)點(diǎn)(I)，當(dāng)曲軸(43)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)導(dǎo)桿(51)、滑塊(52)迫使動(dòng)物脖頸(45)做間歇的上下擺動(dòng)。
圖8為實(shí)施例3的機(jī)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖。與實(shí)施例一比較，驅(qū)動(dòng)彎腿擺腿機(jī)構(gòu)已做了很大的簡(jiǎn)化。曲柄(53、54)與曲柄(14、26)相似，所不同的是，分別直接與滑套(17、29)鉸鏈連接。尾件(55)首端固鉸在機(jī)架(13)上，中段呈展開形狀，其兩側(cè)分別與左右擺動(dòng)連桿(30)過(guò)鉸點(diǎn)(F)的延長(zhǎng)部分接觸，當(dāng)機(jī)構(gòu)行走時(shí)，左右擺動(dòng)連桿(30)擺動(dòng)，使尾件(55)后段翹曲部分?jǐn)[動(dòng)。
也可以象圖9那樣尾件(55)中段呈展開形狀部分的兩側(cè)分別與左右擺動(dòng)連桿(39)過(guò)鉸點(diǎn)(F)的延長(zhǎng)部分接觸。
圖10為擺尾機(jī)構(gòu)的俯視簡(jiǎn)圖。
上述扭簧(19、21、23、31、33、35)的功能可用各種彈性材料制成的其它彈性元件來(lái)代替。
本實(shí)用新型可按四足行走動(dòng)物身體各部位的比例來(lái)設(shè)計(jì)；可按行走時(shí)腿部彎曲關(guān)節(jié)的數(shù)目，彎曲方向來(lái)設(shè)計(jì)；必要時(shí)，在設(shè)計(jì)上可將三個(gè)實(shí)施例各自的特點(diǎn)進(jìn)行任意的從新組合，也可做適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。當(dāng)機(jī)構(gòu)配以各種動(dòng)物形態(tài)的外罩時(shí)，效果更加逼真。
本實(shí)用新型機(jī)芯動(dòng)力源也可以采用發(fā)條。
權(quán)利要求1.一種以電機(jī)(1)為動(dòng)力，機(jī)架(13)上裝有多級(jí)齒輪副，齒輪與曲柄軸固接，兩個(gè)前腿共軸，兩個(gè)后腿共軸，四腿曲柄(14、26)前后錯(cuò)開90°，左右錯(cuò)開180°的動(dòng)物玩具機(jī)構(gòu)，其特征在于a、擺頭部分的曲軸(43)通過(guò)連桿(44)與脖頸(45)連接，脖頸(45)與機(jī)架(13)鉸接，b、彎腿擺腿部分的曲柄(14)及與其滑接的滑套(15)借滑套(17)與擺動(dòng)連桿(18)滑接，滑套(15)帶動(dòng)滑套(17)并借長(zhǎng)銷(16)按軌跡有凸起的非正圓形滑槽(c)運(yùn)動(dòng)，滑套(17)上連接有提繩(25)，c、擺動(dòng)腿每?jī)蓚€(gè)連桿之間鉸接形成一個(gè)關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)有復(fù)數(shù)個(gè)，每個(gè)關(guān)節(jié)上都有通槽或通孔(H)，提繩(25)穿過(guò)通槽或通孔(H)，其上端與滑套(17)連接，末端與最下一個(gè)連桿(24)連接，d、擺動(dòng)連桿(18、30)的固鉸點(diǎn)(E、F)在滑套(17、29)運(yùn)動(dòng)范圍之外的機(jī)架(13)上部，e、鉸接在一起的兩個(gè)連桿(38、39)兩端分別鉸接在上固鉸點(diǎn)(F)和連桿(32)與連桿(34)的鉸點(diǎn)上，f、曲柄(14)與曲軸(43)的轉(zhuǎn)速之比任選，g、尾件(40)固定在擺動(dòng)連桿(30)上，由兩個(gè)相對(duì)稱的用軟彈性材料制成的構(gòu)件組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)物玩具機(jī)構(gòu)，其特征在于滑槽(C)的凸起在滑槽(C)的上部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)物玩具機(jī)構(gòu)，其特征在于提繩(25)長(zhǎng)度可調(diào)，曲柄(14)帶動(dòng)滑套(17)拉緊提繩(25)的工作范圍最少是90°，最大不超過(guò)擺動(dòng)連桿(18)由后向前擺動(dòng)時(shí)曲柄(14)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)物玩具機(jī)構(gòu)，其特征在于兩個(gè)連桿間構(gòu)成的關(guān)節(jié)上具有限制轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)和裝有彈性元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)物玩具機(jī)構(gòu)，其特征在于兩個(gè)構(gòu)件(40)懸空段末端結(jié)合點(diǎn)離開固定段末端一段距離(f)，懸空段根部與結(jié)合點(diǎn)連線的延長(zhǎng)線距固鉸點(diǎn)(F)有垂直距離(e)。
6.一種以電機(jī)(1)為動(dòng)力的，機(jī)架(13)上裝有多級(jí)齒輪副，齒輪與曲柄軸固接，兩個(gè)前腿共軸，兩個(gè)后腿共軸，四腿曲柄(47、49)前后錯(cuò)開90°，左右錯(cuò)開180°的動(dòng)物玩具機(jī)構(gòu)，其特征在于a、擺頭部分的曲軸(43)通過(guò)連桿(51)及與其滑接的滑塊(52)和脖頸(45)連接，脖頸(45)和機(jī)架(13)鉸接，機(jī)架(13)上帶有止動(dòng)點(diǎn)(I)，b、尾件(40)固定在連桿(39)上。
7.一種動(dòng)物玩具機(jī)構(gòu)的擺尾部分，其特征在于尾件(55)前端固鉸在機(jī)架(13)上，呈展開形狀的中段兩側(cè)分別與左右擺動(dòng)連桿(30)或連桿(39)接觸，后段彎曲。
專利摘要一種以電機(jī)或發(fā)條為動(dòng)力的仿四足動(dòng)物行走的玩具機(jī)構(gòu)，由擺頭部分、彎腿擺腿部分、仿后腿上部骨骼活動(dòng)部分以及擺尾部分組成。頭部通過(guò)曲軸實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)。彎腿擺腿部分有四套，它們通過(guò)曲柄旋轉(zhuǎn)使滑套帶動(dòng)腿前后擺動(dòng)，滑套運(yùn)動(dòng)時(shí)通過(guò)提繩使腿實(shí)現(xiàn)彎曲。后腿擺動(dòng)連桿驅(qū)動(dòng)尾部實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)。本實(shí)用新型的玩具機(jī)構(gòu)模仿效果逼真，能單獨(dú)行走，又具有良好的平穩(wěn)性，腿部彎曲關(guān)節(jié)數(shù)目可任選，配以不同外形可做成各種仿四足動(dòng)物行走玩具。
文檔編號(hào)A63H13/02GK2039989SQ8822094
公開日1989年6月28日 申請(qǐng)日期1988年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月7日
發(fā)明者劉躍 申請(qǐng)人:劉躍