專利名稱：仿四足動物行走玩具機構的制作方法
技術領域：
一種玩具機構，特別是一種仿四足動物行走，帶有擺頭、擺尾和彎曲腿、擺動腿裝置的玩具機構。
中國專利(CN87206920U)的電動玩具馬車，馬腳邁步行走時馬身不具有穩(wěn)定性，難以保持平衡，需靠玩具車扶持；且擺動腿固定鉸鏈點以下只有一處反映關節(jié)的彎曲，因而腿的仿真效果不佳；另外沒有擺尾裝置。中國專利(CN87209117U)的玩偶機芯，不帶有擺頭、擺尾裝置；擺動腿固鉸點以下只有兩處反映關節(jié)彎曲，且又因固鉸點在曲柄轉動范圍以下，所以不能較真實地表現(xiàn)四足動物行走時全身骨骼的擺動。
本實用新型的目的在于設計一種模仿效果逼真，能夠單獨行走而不需扶持，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物行走機構。
本實用新型提供一種以電機或發(fā)條為動力的，機架上裝有多級減速齒輪副，齒輪與曲柄軸固接，兩個前腿共軸，兩個后腿共軸，四個曲柄前后錯開90°，左右錯開180°的動物玩具機構，其特征在于機構上還帶有擺頭部分、擺尾部分、彎腿擺腿部分和仿后腿骨骼活動部分。
擺頭部分的曲軸通過連桿與脖頸連接，脖頸與機架鉸接。驅動彎腿擺腿的曲柄與驅動擺頭的曲軸的轉速之比可任選。曲柄驅動彎腿擺腿部分，曲柄及與其滑接的滑套借另一連有提繩的滑套與擺動連桿滑接，滑套帶動另一連有提繩的滑套借長銷按軌跡有凸起的非正圓形滑槽運動，滑槽上部凸起，當連接有提繩的滑套運動到滑槽凸起部時被拉緊的提繩使關節(jié)彎曲。四腿擺動連桿的固鉸點在連有提繩的滑套運動范圍之外的機架最上部。擺動腿有復數(shù)個由兩個連桿鉸接而構成的彎曲關節(jié)，連桿在關節(jié)處有通槽或通孔，提繩穿過通槽或通孔，上端與沿擺動連桿滑動的滑套連結，末端與最下一個連桿連結。后腿上部還有可相對轉動的兩個連桿，以達到仿后腿骨骼活動的效果。擺尾部分的兩個尾件分別固定在兩個后腿擺動連桿上，尾件由兩個相對稱的用軟彈性材料制成的構件組成。尾件的兩個構件懸空段末端結合點離開尾件固定段末端一段距離，懸空段兩端連線的延長線與后腿擺動連桿在機架上的固鉸點有一垂直距離。
所說的提繩其長度可以調節(jié)，曲柄帶動滑套拉緊提繩的工作范圍最小是90°，最大不超過擺桿由后向前擺動時，曲柄所轉過的角度。


圖1是第一種具體結構的原理簡圖。圖2是傳動機構的原理簡圖。圖3、4、5是兩種擺尾部分的結構原理簡圖。圖6是滑套帶動提繩工作位置示意圖。圖7是第二種具體結構的原理簡圖。圖8、9、10是第三種具體結構的原理簡圖。
以下結合附圖給出本實用新型的實施例。圖中的(14～40)、(47～50)、(53、54)件均為機構前進方向的左右件。說明中所提到的固定鉸鏈點、固定轉軸均指固定在機架(13)上。
參看
圖1。曲柄(14)其轉動中心線為一固定轉軸，滑套(15)可在曲柄(14)上滑動，滑套(17)的內側與滑套(15)鉸接，滑套(15)內側安裝了一個長銷(16)，其軸線與圖面垂直，插入環(huán)形滑槽(C)內，滑套(17)在擺動連桿(18)上滑動，擺動連桿(18)上端為一固定鉸鏈點。連桿(18、20、22、24)依次鉸鏈連接。扭簧(19)恢復自由狀態(tài)的作功方向是迫使連桿(20)相對于擺動連桿(18)做逆時針轉動，當轉動到與擺動連桿(18)呈展開狀態(tài)時，由于兩連桿的結構特點，轉動被限位。扭簧(21)恢復自由狀態(tài)的作功方向是迫使連桿(22)相對于連桿(20)做順時針轉動，當轉動到與連桿(20)呈展開狀態(tài)時，由于兩連桿的結構特點，轉動被限位。扭簧(23)恢復自由狀態(tài)的作功方向是迫使連桿(24)相對于連桿(22)做順時針轉動，當轉動到與連桿(22)呈展開狀態(tài)時，由于兩連桿的結構特點，轉動被限位。
上述四個連桿的又一結構特點是具有通槽或通孔(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，上端與滑套(17)相連。提繩(25)經(jīng)過的位置必須是當提繩(25)向上拉動時，保證連桿(20、22、24)分別相對于上端鉸接的連桿向克服扭簧扭矩的方向轉動。
具有環(huán)型滑槽(C、D)的構件與機架(13)是一個剛體。環(huán)型滑槽(C、D)的多半部是以曲柄(14)和曲柄(26)回轉軸心為圓心的正圓，上方有凸起，目的是在不加大步幅的情況下，增加提繩(25、37)在拉緊時的提升量，使腿部彎曲更加明顯。
當曲柄(14)轉動時，滑套(15)由于受插入環(huán)型滑槽(C)內的長銷(16)的限制，既沿曲柄(14)滑動，也同曲柄(14)一起轉動，通過滑套(17)帶動擺動連桿(18)擺動。當滑套(17)沿連桿(18)向上滑動到一定位置時，提繩(25)開始拉緊，腿開始彎曲，當滑動到一定位置以下時，提繩(25)放松，在扭簧(19、21、23)扭矩的作用下，腿又展開。
后腿彎曲擺動機構與前腿相仿，所不同的是連桿(32、34)各自上端鉸鏈點處的扭簧(31、33)作功方向，提繩(37)所穿過的位置，限位方向剛好與前腿的連桿(20、22)各自上端的鉸鏈點處的相反。另外，安在后腿上的(38、39)兩個連桿，其目的是模仿某些四足動物后腿上部的骨骼結構。(38、39)兩連桿可以在行走時相對轉動，能夠逼真地模擬后腿擺動時的動態(tài)。
圖2中所有齒輪均與軸固接。(1)為電動機，(2)是電機軸上的齒輪，經(jīng)過三級(2～3)、(4～5)、(6～7)減速傳動，使曲柄(14)轉動。經(jīng)過三級(2～8)、(9～10)、(11～12)減速傳動，使曲柄(26)轉動，并且與曲柄(14)轉速相同，均是逆時針方向轉動。四個曲柄安裝的位置是前腿左右相差180°，后腿左右相差180°，同一側前后相差90°。
齒輪(41)與(42)嚙合，驅動曲軸(43)轉動，曲軸(43)的偏心部分與連桿(44)鉸接。連桿(44)另一端與動物脖頸(45)下部鉸鏈連接，動物脖頸(45)后部與機架(13)鉸接，如
圖1所示。當齒輪(41～42)的傳動比為 1/2 時，可以得到頭部在行走時的自然擺動；也可選擇其它的傳動比，得到所需要的擺頭頻率。
圖1的右上方示出了擺尾機構。尾件(40)用軟彈性材料制成，前段固定在擺動連桿(30)上。左右尾件(40)在離開固定段末端一段距離(f)的位置上結合在一起，當擺動連桿(30)處在擺動范圍的中間位置時，尾件(40)懸空段根部與結合點連線的延長線距連桿(30)及連桿(39)上端固定鉸點(F)有垂直距離(e)，如圖3、4所示，或通過其它材料間接連結，如圖5所示，離開的距離(f)至少要保證不干涉后腿的擺動。
圖6所示，如果曲柄(14)和曲柄(26)轉動到上90°或略大于這個角度范圍時，提繩(25)和提繩(37)張緊提拉，這樣腿抬起的時間僅占擺動周期的四分之一或略多一些，由于四個曲柄的安裝位置，使行走過程中一直是或絕大多數(shù)時間是三條腿呈展開狀態(tài)，機構行走將會更加平穩(wěn)。曲柄(14、26)拉緊提繩(25、37)所轉過的角度最大不應超過驅動擺動連桿(18、30)由后向前擺動時，曲柄所轉過的角度。
前后擺動腿的固鉸點(E、F)均在機架(13)上部，即前腿的固定鉸鏈點(E)在曲柄(14)、滑套(15)、滑套(17)運動范圍之上，后腿的固定鉸鏈點(F)在曲柄(26)、滑套(27)、滑套(29)的運動范圍之上。步幅相同時，擺動腿固定鉸鏈點以下的軀干越長，下端點在腿展開階段所劃的弧線的弦高越小，因而越平穩(wěn)。固鉸點選擇在機芯上部為增加擺動腿軀干的長度，為機構行走更加平穩(wěn)提供了條件。
圖7為實施例二的機構原理簡圖。與實施例一比較有三點不同一是曲柄(47、49)兼有滑套的功能，分別與連桿(48、50)成滑動副結合，連桿(48、50)又分別與滑套(17、29)鉸接，長銷(16、28)分別安裝在連桿(48、50)上。二是件(40)前段固定在連桿(39)向上延長部分上。三是導桿(51)一端與曲軸(43)偏心部分鉸接，另一端與滑塊(52)成成滑動副結合，滑塊(52)與動物脖頸(45)下部鉸接，機架(13)上有一止動點(I)，當曲軸(43)轉動時，通過導桿(51)、滑塊(52)迫使動物脖頸(45)做間歇的上下擺動。
圖8為實施例3的機構原理簡圖。與實施例一比較，驅動彎腿擺腿機構已做了很大的簡化。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)首端固鉸在機架(13)上，中段呈展開形狀，其兩側分別與左右擺動連桿(30)過鉸點(F)的延長部分接觸，當機構行走時，左右擺動連桿(30)擺動，使尾件(55)后段翹曲部分擺動。
也可以象圖9那樣尾件(55)中段呈展開形狀部分的兩側分別與左右擺動連桿(39)過鉸點(F)的延長部分接觸。
圖10為擺尾機構的俯視簡圖。
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代替。
本實用新型可按四足行走動物身體各部位的比例來設計；可按行走時腿部彎曲關節(jié)的數(shù)目，彎曲方向來設計；必要時，在設計上可將三個實施例各自的特點進行任意的從新組合，也可做適當?shù)暮喕．敊C構配以各種動物形態(tài)的外罩時，效果更加逼真。
本實用新型機芯動力源也可以采用發(fā)條。
權利要求1.一種以電機(1)為動力，機架(13)上裝有多級齒輪副，齒輪與曲柄軸固接，兩個前腿共軸，兩個后腿共軸，四腿曲柄(14、26)前后錯開90°，左右錯開180°的動物玩具機構，其特征在于a、擺頭部分的曲軸(43)通過連桿(44)與脖頸(45)連接，脖頸(45)與機架(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)與擺動連桿(18)滑接，滑套(15)帶動滑套(17)并借長銷(16)按軌跡有凸起的非正圓形滑槽(c)運動，滑套(17)上連接有提繩(25)，c、擺動腿每兩個連桿之間鉸接形成一個關節(jié)，關節(jié)有復數(shù)個，每個關節(jié)上都有通槽或通孔(H)，提繩(25)穿過通槽或通孔(H)，其上端與滑套(17)連接，末端與最下一個連桿(24)連接，d、擺動連桿(18、30)的固鉸點(E、F)在滑套(17、29)運動范圍之外的機架(13)上部，e、鉸接在一起的兩個連桿(38、39)兩端分別鉸接在上固鉸點(F)和連桿(32)與連桿(34)的鉸點上，f、曲柄(14)與曲軸(43)的轉速之比任選，g、尾件(40)固定在擺動連桿(30)上，由兩個相對稱的用軟彈性材料制成的構件組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的動物玩具機構，其特征在于滑槽(C)的凸起在滑槽(C)的上部。
3.根據(jù)權利要求1所述的動物玩具機構，其特征在于提繩(25)長度可調，曲柄(14)帶動滑套(17)拉緊提繩(25)的工作范圍最少是90°，最大不超過擺動連桿(18)由后向前擺動時曲柄(14)所轉過的角度。
4.根據(jù)權利要求1所述的動物玩具機構，其特征在于兩個連桿間構成的關節(jié)上具有限制轉動的結構和裝有彈性元件。
5.根據(jù)權利要求1所述的動物玩具機構，其特征在于兩個構件(40)懸空段末端結合點離開固定段末端一段距離(f)，懸空段根部與結合點連線的延長線距固鉸點(F)有垂直距離(e)。
6.一種以電機(1)為動力的，機架(13)上裝有多級齒輪副，齒輪與曲柄軸固接，兩個前腿共軸，兩個后腿共軸，四腿曲柄(47、49)前后錯開90°，左右錯開180°的動物玩具機構，其特征在于a、擺頭部分的曲軸(43)通過連桿(51)及與其滑接的滑塊(52)和脖頸(45)連接，脖頸(45)和機架(13)鉸接，機架(13)上帶有止動點(I)，b、尾件(40)固定在連桿(39)上。
7.一種動物玩具機構的擺尾部分，其特征在于尾件(55)前端固鉸在機架(13)上，呈展開形狀的中段兩側分別與左右擺動連桿(30)或連桿(39)接觸，后段彎曲。
專利摘要一種以電機或發(fā)條為動力的仿四足動物行走的玩具機構，由擺頭部分、彎腿擺腿部分、仿后腿上部骨骼活動部分以及擺尾部分組成。頭部通過曲軸實現(xiàn)擺動。彎腿擺腿部分有四套，它們通過曲柄旋轉使滑套帶動腿前后擺動，滑套運動時通過提繩使腿實現(xiàn)彎曲。后腿擺動連桿驅動尾部實現(xiàn)擺動。本實用新型的玩具機構模仿效果逼真，能單獨行走，又具有良好的平穩(wěn)性，腿部彎曲關節(jié)數(shù)目可任選，配以不同外形可做成各種仿四足動物行走玩具。
文檔編號A63H13/02GK2039989SQ8822094
公開日1989年6月28日 申請日期1988年12月7日 優(yōu)先權日1988年12月7日
發(fā)明者劉躍 申請人:劉躍