CN2039989U - 仿四足动物行走玩具机构 - Google Patents

Abstract

一种以电机或发条为动力的仿四足动物行走的玩具机构，由摆头部分、弯腿摆腿部分、仿后腿上部骨骼活动部分以及摆尾部分组成。头部通过曲轴实现摆动。弯腿摆腿部分有四套，它们通过曲柄旋转使滑套带动腿前后摆动，滑套运动时通过提绳使腿实现弯曲。后腿摆动连杆驱动尾部实现摆动。本实用新型的玩具机构模仿效果逼真，能单独行走，又具有良好的平稳性，腿部弯曲关节数目可任选，配以不同外形可做成各种仿四足动物行走玩具。

Description

一种玩具机构，特别是一种仿四足动物行走，带有摆头、摆尾和弯曲腿、摆动腿装置的玩具机构。

中国专利（CN87206920U）的电动玩具马车，马脚迈步行走时马身不具有稳定性，难以保持平衡，需靠玩具车扶持；且摆动腿固定铰链点以下只有一处反映关节的弯曲，因而腿的仿真效果不佳；另外没有摆尾装置。中国专利（CN87209117U）的玩偶机芯，不带有摆头、摆尾装置；摆动腿固铰点以下只有两处反映关节弯曲，且又因固铰点在曲柄转动范围以下，所以不能较真实地表现四足动物行走时全身骨骼的摆动。

本实用新型的目的在于设计一种模仿效果逼真，能够单独行走而不需扶持，且又具有良好的平稳性的，能够摆头、摆尾、屈腿迈步的仿四足动物行走机构。

本实用新型提供一种以电机或发条为动力的，机架上装有多级减速齿轮副，齿轮与曲柄轴固接，两个前腿共轴，两个后腿共轴，四个曲柄前后错开90°，左右错开180°的动物玩具机构，其特征在于机构上还带有摆头部分、摆尾部分、弯腿摆腿部分和仿后腿骨骼活动部分。

摆头部分的曲轴通过连杆与脖颈连接，脖颈与机架铰接。驱动弯腿摆腿的曲柄与驱动摆头的曲轴的转速之比可任选。曲柄驱动弯腿摆腿部分，曲柄及与其滑接的滑套借另一连有提绳的滑套与摆动连杆滑接，滑套带动另一连有提绳的滑套借长销按轨迹有凸起的非正圆形滑槽运动，滑槽上部凸起，当连接有提绳的滑套运动到滑槽凸起部时被拉紧的提绳使关节弯曲。四腿摆动连杆的固铰点在连有提绳的滑套运动范围之外的机架最上部。摆动腿有复数个由两个连杆铰接而构成的弯曲关节，连杆在关节处有通槽或通孔，提绳穿过通槽或通孔，上端与沿摆动连杆滑动的滑套连结，末端与最下一个连杆连结。后腿上部还有可相对转动的两个连杆，以达到仿后腿骨骼活动的效果。摆尾部分的两个尾件分别固定在两个后腿摆动连杆上，尾件由两个相对称的用软弹性材料制成的构件组成。尾件的两个构件悬空段末端结合点离开尾件固定段末端一段距离，悬空段两端连线的延长线与后腿摆动连杆在机架上的固铰点有一垂直距离。

所说的提绳其长度可以调节，曲柄带动滑套拉紧提绳的工作范围最小是90°，最大不超过摆杆由后向前摆动时，曲柄所转过的角度。

图1是第一种具体结构的原理简图。图2是传动机构的原理简图。图3、4、5是两种摆尾部分的结构原理简图。图6是滑套带动提绳工作位置示意图。图7是第二种具体结构的原理简图。图8、9、10是第三种具体结构的原理简图。

下面结合附图给出本实用新型的实施例。图中的（14～40）、（47～50）、（53、54）件均为机构前进方向的左右件。说明中所提到的固定铰链点、固定转轴均指固定在机架（13）上。

参看图1。曲柄（14）其转动中心线为一固定转轴，滑套（15）可在曲柄（14）上滑动，滑套（17）的内侧与滑套（15）铰接，滑套（15）内侧安装了一个长销（16），其轴线与图面垂直，插入环形滑槽（C）内，滑套（17）在摆动连杆（18）上滑动，摆动连杆（18）上端为一固定铰链点。连杆（18、20、22、24）依次铰链连接。扭簧（19）恢复自由状态的作功方向是迫使连杆（20）相对于摆动连杆（18）做逆时针转动，当转动到与摆动连杆（18）呈展开状态时，由于两连杆的结构特点，转动被限位。扭簧（21）恢复自由状态的作功方向是迫使连杆（22）相对于连杆（20）做顺时针转动，当转动到与连杆（20）呈展开状态时，由于两连杆的结构特点，转动被限位。扭簧（23）恢复自由状态的作功方向是迫使连杆（24）相对于连杆（22）做顺时针转动，当转动到与连杆（22）呈展开状态时，由于两连杆的结构特点，转动被限位。

上述四个连杆的又一结构特点是具有通槽或通孔（H），使下端系在连杆（24）上的提绳（25）按照连杆（22、20、18）的次序由下至上穿过，上端与滑套（17）相连。提绳（25）经过的位置必须是当提绳（25）向上拉动时，保证连杆（20、22、24）分别相对于上端铰接的连杆向克服扭簧扭矩的方向转动。

具有环型滑槽（C、D）的构件与机架（13）是一个刚体。环型滑槽（C、D）的多半部是以曲柄（14）和曲柄（26）回转轴心为圆心的正圆，上方有凸起，目的是在不加大步幅的情况下，增加提绳（25、37）在拉紧时的提升量，使腿部弯曲更加明显。

当曲柄（14）转动时，滑套（15）由于受插入环型滑槽（C）内的长销（16）的限制，既沿曲柄（14）滑动，也同曲柄（14）一起转动，通过滑套（17）带动摆动连杆（18）摆动。当滑套（17）沿连杆（18）向上滑动到一定位置时，提绳（25）开始拉紧，腿开始弯曲，当滑动到一定位置以下时，提绳（25）放松，在扭簧（19、21、23）扭矩的作用下，腿又展开。

后腿弯曲摆动机构与前腿相仿，所不同的是连杆（32、34）各自上端铰链点处的扭簧（31、33）作功方向，提绳（37）所穿过的位置，限位方向刚好与前腿的连杆（20、22）各自上端的铰链点处的相反。另外，安在后腿上的（38、39）两个连杆，其目的是模仿某些四足动物后腿上部的骨骼结构。（38、39）两连杆可以在行走时相对转动，能够逼真地模拟后腿摆动时的动态。

图2中所有齿轮均与轴固接。（1）为电动机，（2）是电机轴上的齿轮，经过三级（2～3）、（4～5）、（6～7）减速传动，使曲柄（14）转动。经过三级（2～8）、（9～10）、（11～12）减速传动，使曲柄（26）转动，并且与曲柄（14）转速相同，均是逆时针方向转动。四个曲柄安装的位置是：前腿左右相差180°，后腿左右相差180°，同一侧前后相差90°。

齿轮（41）与（42）啮合，驱动曲轴（43）转动，曲轴（43）的偏心部分与连杆（44）铰接。连杆（44）另一端与动物脖颈（45）下部铰链连接，动物脖颈（45）后部与机架（13）铰接，如图1所示。当齿轮（41～42）的传动比为 1/2 时，可以得到头部在行走时的自然摆动；也可选择其它的传动比，得到所需要的摆头频率。

图1的右上方示出了摆尾机构。尾件（40）用软弹性材料制成，前段固定在摆动连杆（30）上。左右尾件（40）在离开固定段末端一段距离（f）的位置上结合在一起，当摆动连杆（30）处在摆动范围的中间位置时，尾件（40）悬空段根部与结合点连线的延长线距连杆（30）及连杆（39）上端固定铰点（F）有垂直距离（e），如图3、4所示，或通过其它材料间接连结，如图5所示，离开的距离（f）至少要保证不干涉后腿的摆动。

图6所示，如果曲柄（14）和曲柄（26）转动到上90°或略大于这个角度范围时，提绳（25）和提绳（37）张紧提拉，这样腿抬起的时间仅占摆动周期的四分之一或略多一些，由于四个曲柄的安装位置，使行走过程中一直是或绝大多数时间是三条腿呈展开状态，机构行走将会更加平稳。曲柄（14、26）拉紧提绳（25、37）所转过的角度最大不应超过驱动摆动连杆（18、30）由后向前摆动时，曲柄所转过的角度。

前后摆动腿的固铰点（E、F）均在机架（13）上部，即前腿的固定铰链点（E）在曲柄（14）、滑套（15）、滑套（17）运动范围之上，后腿的固定铰链点（F）在曲柄（26）、滑套（27）、滑套（29）的运动范围之上。步幅相同时，摆动腿固定铰链点以下的躯干越长，下端点在腿展开阶段所划的弧线的弦高越小，因而越平稳。固铰点选择在机芯上部为增加摆动腿躯干的长度，为机构行走更加平稳提供了条件。

图7为实施例二的机构原理简图。与实施例一比较有三点不同：一是曲柄（47、49）兼有滑套的功能，分别与连杆（48、50）成滑动副结合，连杆（48、50）又分别与滑套（17、29）铰接，长销（16、28）分别安装在连杆（48、50）上。二是件（40）前段固定在连杆（39）向上延长部分上。三是导杆（51）一端与曲轴（43）偏心部分铰接，另一端与滑块（52）成成滑动副结合，滑块（52）与动物脖颈（45）下部铰接，机架（13）上有一止动点（I），当曲轴（43）转动时，通过导杆（51）、滑块（52）迫使动物脖颈（45）做间歇的上下摆动。

图8为实施例3的机构原理简图。与实施例一比较，驱动弯腿摆腿机构已做了很大的简化。曲柄（53、54）与曲柄（14、26）相似，所不同的是，分别直接与滑套（17、29）铰链连接。尾件（55）首端固铰在机架（13）上，中段呈展开形状，其两侧分别与左右摆动连杆（30）过铰点（F）的延长部分接触，当机构行走时，左右摆动连杆（30）摆动，使尾件（55）后段翘曲部分摆动。

也可以象图9那样尾件（55）中段呈展开形状部分的两侧分别与左右摆动连杆（39）过铰点（F）的延长部分接触。图10为摆尾机构的俯视简图。

上述扭簧（19、21、23、31、33、35）的功能可用各种弹性材料制成的其它弹性元件来代替。

本实用新型可按四足行走动物身体各部位的比例来设计；可按行走时腿部弯曲关节的数目，弯曲方向来设计；必要时，在设计上可将三个实施例各自的特点进行任意的从新组合，也可做适当的简化。当机构配以各种动物形态的外罩时，效果更加逼真。

本实用新型机芯动力源也可以采用发条。

Claims (7)

1、一种以电机(1)为动力，机架(13)上装有多级齿轮副，齿轮与曲柄轴固接，两个前腿共轴，两个后腿共轴，四腿曲柄(14、26)前后错开90°，左右错开180°的动物玩具机构，其特征在于：

a、摆头部分的曲轴(43)通过连杆(44)与脖颈(45)连接，脖颈(45)与机架(13)铰接，

b、弯腿摆腿部分的曲柄(14)及与其滑接的滑套(15)借滑套(17)与摆动连杆(18)滑接，滑套(15)带动滑套(17)并借长销(16)按轨迹有凸起的非正圆形滑槽(c)运动，滑套(17)上连接有提绳(25)，

c、摆动腿每两个连杆之间铰接形成一个关节，关节有复数个，每个关节上都有通槽或通孔(H)，提绳(25)穿过通槽或通孔(H)，其上端与滑套(17)连接，末端与最下一个连杆(24)连接，

d、摆动连杆(18、30)的固铰点(E、F)在滑套(17、29)运动范围之外的机架(13)上部，

e、铰接在一起的两个连杆(38、39)两端分别铰接在上固铰点(F)和连杆(32)与连杆(34)的铰点上，

f、曲柄(14)与曲轴(43)的转速之比任选，

g、尾件(40)固定在摆动连杆(30)上，由两个相对称的用软弹性材料制成的构件组成。

2、根据权利要求1所述的动物玩具机构，其特征在于滑槽（C）的凸起在滑槽（C）的上部。

3、根据权利要求1所述的动物玩具机构，其特征在于提绳（25）长度可调，曲柄（14）带动滑套（17）拉紧提绳（25）的工作范围最少是90°，最大不超过摆动连杆（18）由后向前摆动时曲柄（14）所转过的角度。

4、根据权利要求1所述的动物玩具机构，其特征在于两个连杆间构成的关节上具有限制转动的结构和装有弹性元件。

5、根据权利要求1所述的动物玩具机构，其特征在于两个构件（40）悬空段末端结合点离开固定段末端一段距离（f），悬空段根部与结合点连线的延长线距固铰点（F）有垂直距离（e）。

6、一种以电机（1）为动力的，机架（13）上装有多级齿轮副，齿轮与曲柄轴固接，两个前腿共轴，两个后腿共轴，四腿曲柄（47、49）前后错开90°，左右错开180°的动物玩具机构，其特征在于：

a、摆头部分的曲轴（43）通过连杆（51）及与其滑接的滑块（52）和脖颈（45）连接，脖颈（45）和机架（13）铰接，机架（13）上带有止动点（I），

b、尾件（40）固定在连杆（39）上。

7、一种动物玩具机构的摆尾部分，其特征在于尾件（55）前端固铰在机架（13）上，呈展开形状的中段两侧分别与左右摆动连杆（30）或连杆（39）接触，后段弯曲。

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