CN216200199U - 一种齿啮合式益智玩具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种齿啮合式益智玩具，其包括板状的并沿环形分布有内齿的齿圈、可置于齿圈内并与所述齿圈啮合的至少两种规格的齿轮，至少一个规格的齿轮设有穿透其厚度方向并偏置于中心位置之外供笔尖穿过的通孔。齿啮合式益智玩具通过齿圈和内部设置的啮合齿轮，将笔穿过偏置的通孔并推动齿轮沿齿圈行走，多圈之后轨迹重叠，玩具就可方便使用而画出多瓣花形图，也可以构建行星轮系进行机械传动演示。该玩具使用简单的齿轮齿圈的齿数比让人对从所画图形与齿数的比例之间寻找到关联关系，引发大龄儿童的思考以及好奇心，从而对人产生科技和智力方面的启发。

Description

一种齿啮合式益智玩具

技术领域

本实用新型涉及益智玩具，尤其涉及一种齿啮合式益智玩具。

背景技术

随着STEAM的流行，目前益智类玩具日益普及并蓬勃发展，随之发展的还有益智玩具的分年龄段的针对性开发。此前出现过用于画画的工具万花尺，可以沿周向串接画出很多密集排布的叠加图形，形成密集花瓣状，形状一致性高。然而，万花尺比较薄才方便画出线条一致性高的图画，这就对使用者有一定的年龄要求，年龄过小的孩子使用起来不方便。万花尺只有艺术层面的辅助工具作用，并不具有智力启发、数学和工程技术方面启发的作用。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种可方便使用而画出多瓣花形图并产生科技智力启发的齿啮合式益智玩具。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种齿啮合式益智玩具，其包括板状的并沿环形分布有内齿的齿圈、可置于齿圈内并与所述齿圈啮合的至少两种规格的齿轮，至少一个规格的齿轮设有穿透其厚度方向并偏置于中心位置之外供笔尖穿过的通孔。

作为本实用新型齿啮合式益智玩具的技术方案的一种改进，所述齿轮与齿圈之间的齿数具有大于2的最大公约数。

作为本实用新型齿啮合式益智玩具的技术方案的一种改进，所述齿轮包括具有中心穿孔的主齿轮和齿数小于主齿轮的伴随齿轮，伴随齿轮的两倍齿数与主齿轮齿数之和等于齿圈的齿数使齿圈与齿轮构成行星轮系。

作为本实用新型齿啮合式益智玩具的技术方案的一种改进，所述齿圈周边设有至少两个连接孔，通过连接孔与齿圈固定连接有底盘，所述底盘设有可插接定位销的中心插孔，所述定位销穿过主齿轮的中心穿孔将主齿轮活动安装于底盘。

作为本实用新型齿啮合式益智玩具的技术方案的一种改进，所述齿轮还包括齿数大于主齿轮并且具有所述通孔的副齿轮。

作为本实用新型齿啮合式益智玩具的技术方案的一种改进，所述主齿轮与副齿轮的齿数之和等于齿圈的齿数。

作为本实用新型齿啮合式益智玩具的技术方案的一种改进，所述齿圈的齿数为28，所述主齿轮的齿数为12，所述伴随齿轮齿数为8；齿圈，圆柱定位销及主齿轮作为太阳轮，伴随齿轮作为行星轮形成行星轮系。

作为本实用新型齿啮合式益智玩具的技术方案的一种改进，所述通孔是几何通孔，包括圆形、椭圆形、正多边形、矩形、菱形中的至少一种。

作为本实用新型齿啮合式益智玩具的技术方案的一种改进，所述齿轮的齿和齿圈的齿槽均用顺序数字依次标号。

本实用新型的有益效果在于：齿啮合式益智玩具通过齿圈和内部设置的啮合齿轮，将笔穿过偏置的通孔并推动齿轮沿齿圈行走，多圈之后轨迹重叠，玩具就可方便使用而画出多瓣花形图。该玩具使用简单的齿轮齿圈的齿数比让人对从所画图形与齿数的比例之间寻找到关联关系，引发大龄儿童的思考以及好奇心，从而对人产生科技和智力方面的启发。

附图说明

图1为本实用新型一种齿啮合式益智玩具的配置齿圈与主齿轮(12齿轮)配套画图的立体结构示意图。

图2为本实用新型一种齿啮合式益智玩具的配置齿圈与副齿轮(16齿轮)配套画图的立体结构示意图。

图3为本实用新型一种齿啮合式益智玩具的配置齿圈与伴随齿轮(8齿轮)配套画图的的立体结构示意图。

图4为本实用新型的配置齿圈，圆柱定位销及主齿轮作为太阳轮，2个伴随齿轮作为行星轮形成行星轮系的立体结构示意图。

图5为本实用新型的配置齿圈，圆柱定位销及主齿轮作为太阳轮，5个伴随齿轮作为行星轮形成行星轮系的立体结构示意图。

图6为本实用新型的底盘的立体结构示意图。

图7a为本实用新型的定位销的立体结构示意图。

图7b为本实用新型的螺丝的立体结构示意图。

图8～图10为三种规格的齿轮在更大的齿圈中画出的多款多瓣花形图。

图11为本实用新型的单个16齿副齿轮的平面结构示意图。

图12a、图12b、图12c为本实用新型的28内齿齿圈内分别由16齿，12齿，8齿齿轮画出多组多瓣花形图的平面结构示意图。

图13为本实用新型的垫纸张进行画图结构的立体结构示意图。

图14为本实用新型的底盘加四个齿轮进行包装的平面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本实用新型的具体实施方式。

如图1、图2、图3所示，本实用新型一种齿啮合式益智玩具，其包括板状的并沿环形分布有内齿的齿圈11、可置于齿圈11内并与所述齿圈啮合的至少两种规格的齿轮，至少一个规格的齿轮设有穿透其厚度方向并偏置于中心位置之外供笔尖穿过的通孔21。齿啮合式益智玩具通过齿圈11和内部设置的啮合齿轮，将笔穿过偏置的通孔并推动齿轮沿齿圈11行走，多圈之后轨迹重叠，玩具就可方便使用而画出多瓣花形图。该玩具使用简单的齿轮齿圈的齿数比让人对从所画图形与齿数的比例之间寻找到关联关系，引发大龄儿童的思考以及好奇心，从而对人产生科技和智力方面的启发。该玩具还可以演示行星轮机构的运行，非常直观明了。

使用方法：用左手按住齿圈11，让它紧贴在纸上，不能移动。在齿圈11内放一只齿轮(几种规格中选一个)，把笔尖插进齿轮的某一个偏置的通孔21里，让齿轮紧贴齿圈11内壁啮合滚动；走过N圈后笔尖就会在纸上画出许多美丽的首尾相连而闭合的曲线花纹。曲线花纹的多瓣花形图如图8～图10所示；图8(含图8a～图8k)是16齿的齿轮在28齿的齿圈内的各种通孔(长方形、大圆、菱形、正方形、椭圆、六边形、三角形、小圆、中心圆)插入笔尖所画出的多瓣花形图；图9(含图9a～图9g)是12齿的齿轮在28齿的齿圈内的各种通孔(椭圆、三角形、大圆、正方形、长方形、小圆、中心圆)插入笔尖所画出的多瓣花形图；图10(含图10a、图10b)是8齿的齿轮在28齿的齿圈内的偏置圆形通孔和中心孔插入笔尖所画出的多瓣花形图。16齿齿轮画出的多组多瓣花形图在齿圈中的形状如图12a所示。12齿齿轮画出的多组多瓣花形图在齿圈中的形状如图12b所示。8齿齿轮画出的多组多瓣花形图在齿圈中的形状如图12c所示。齿轮是具有一定高度(厚度)的壳体，单面抽壳形成，因此齿轮正向或反向放置均可以用来画图。反向的时候，较粗的笔头和笔尖也可以从壳体内轻松地穿过通孔21进行画图。

齿轮与齿圈的齿数之比(也就是齿轮齿圈的半径比)，约为最简分数时，其分子就是齿轮沿着齿圈的公转数，分母就是图案中的花瓣数，而分子和分母的差就是齿轮的自转数。所以，只要掌握这个最简分数，就能知道画出来的图案大概是什么形状的。

其中，所述齿轮与齿圈11之间的齿数具有大于2的最大公约数。具体实施例中可以设定最大公约数为4，那么齿圈11齿数除以4得到的就是多瓣花形图的花瓣数，而最大公约数4就决定了最多实现4组多瓣花形相互叠拼图的效果，对于儿童除了在画图的辅助之外还形成了数学关系的启发，对于齿轮传动的工程应用也有一定的启蒙作用，对于基础工程科技教学也有一定的辅助理解和直观呈现的作用。

进一步地，如图4、图5所示，所述齿轮包括具有中心穿孔22的主齿轮15和齿数小于主齿轮15的伴随齿轮16，伴随齿轮的两倍齿数与主齿轮15齿数之和等于齿圈11的齿数使齿圈与齿轮构成行星轮系。主齿轮15可以定位设于齿圈11的中心位置作为太阳轮，将一个或多个伴随齿轮16设于主齿轮15与齿圈11之间作为行星轮，构建行星轮系传动组，直观呈现传动的基本情况，可以作为启蒙和辅助教学工具。主齿轮15与齿圈11之间可以放置1～5个伴随齿轮16，图4所示为放置2个伴随齿轮16的结构，图5所示为放置了最多的5个伴随齿轮16的结构。当然，不同齿数比也会对伴随齿轮16的数量产生影响。

其中，行星齿轮是指除了能像定轴齿轮那样围绕着自己的转动轴转动之外，它们的转动轴还随着行星架绕其它齿轮的轴线转动的齿轮系统。绕自己轴线的转动称为“自转”，绕其它齿轮轴线的转动称为“公转”，就象太阳系中的行星那样，因此得名。

行星轮系(行星齿轮，太阳轮，具有内齿的齿圈)的齿数的关系如下：要是没有变位的标准齿轮的话，齿轮啮合是可以认为各个齿轮的分度圆直接直接相切作纯滚动，也就是说太阳轮分度圆直径(d1)加两个行星轮的分度圆直径(d2)需要等于齿圈的分度圆直径(d3)，而齿轮要能啮合，模数是一定要相同的，那么也就是说他们的分度圆直径可以提出公约数模数，等式两边都除去模数，结果就是齿数的关系，也就是太阳轮的齿数加两倍的行星轮齿数的和等于齿圈的齿数。)

更佳地，所述齿圈11周边设有至少两个连接孔12，齿圈外围设为方形则其四角分别设置连接孔，共设四个连接孔，通过连接孔12与齿圈固定连接有底盘31(如图6所示)，该底盘可以设为一定厚度的单层底板，也可以是壳体状的底盘，所述底盘31设有可插接定位销51(如图7a所示)的中心插孔33，所述定位销51穿过主齿轮15的中心穿孔22将主齿轮15活动安装于底盘31的中心插孔33处，通过设置底盘31作为支撑连接部件，构建齿圈行星齿轮的行星轮系传动组件，也可以连接只有中心插孔33和连接口的底盘31并嵌入纸张36进行画图(画图的时候中心插孔定位销须拔出)，也可以任选两个连接孔12通过螺丝13(如图7b所示)将齿圈与底盘连接并在锁紧前垫入纸张36，底盘31起到垫板的作用，纸张36通过齿圈与底盘/底板的夹紧，垫有纸张进行画图的结构如图13所示，轻轻扶着齿圈或底盘就可进行画图，整体托住也行，无需用手向下压牢齿圈，避免因手位偏移导致笔尖偏移导致画图失败，从而使画图更稳定更方便。

其中，所述齿轮还包括齿数大于主齿轮15并且具有所述通孔的副齿轮18，通孔是几何通孔，具有一定的几何形状，副齿轮如图11所示，不同规格的齿轮可以画出形状有所不同的图形，可以对比证实图形的形状(叠拼数量)与齿轮齿数和齿圈齿数之间的关系，呈现其图形规律。其前提是齿轮与齿圈之间的最大公约数相同，即齿圈与副齿轮18的最大公约数等于齿圈与主齿轮的最大公约数。

进一步地，所述主齿轮15与副齿轮18的齿数之和等于齿圈的齿数，副齿轮的齿数等于伴随齿轮的齿数的两倍，从而可以在齿圈11内同时放入副齿轮18和主齿轮15各一个，两个齿轮啮合刚好能嵌入齿圈内并位于一个齿圈直径方向上，还可以在空余位置放入伴随齿轮，如图14所示，便于包装和运输。

具体地，所述齿圈11的齿数为28，所述主齿轮15的齿数为12，副齿轮18的齿数就是16，伴随齿轮16的齿数就是8，可以组成传动组；圆柱定位销及主齿轮作为太阳轮，伴随齿轮作为行星轮，主齿轮和伴随齿轮放置在齿圈11内形成行星轮系。还可以使用副齿轮18或主齿轮15进行画图，也可以用带有通孔21的伴随齿轮16进行画图，起到尺规作用。各齿轮齿数除以最大公约数4得到2、3、4，齿圈齿数除以4得7，所以多瓣花形为七瓣花形，可以画出4组不同颜色或不同线形的组图，以呈现不同的画图效果。

进一步地，所述通孔21包括圆形、椭圆形、正多边形、矩形、菱形中的至少一种，可以用于辅助引导儿童认识图形，也可以将画图的笔触设为对应的形状，画出对应的优美图画。

更佳地，齿轮上的某个齿对应数字对准齿圈11上的相邻位置的齿槽，用不同颜色的笔画出多组多瓣花形图，可以形成多组图案堆叠的彩色效果。齿轮的齿和齿圈11的齿槽均用顺序数字依次标号，便于对应相邻位置逐一画出多瓣花形图。其中，多瓣花的形状吸引儿童对每个花瓣进行涂色，增加儿童对于各个颜色的认知兴趣，图中实物更是以七瓣花作为主题，涂色成的七色花更是苏联作家笔下家喻户晓的童话故事，更加促进亲子互动！

更佳地，所述齿轮的厚度大于其齿宽度，齿轮15/16/18在内部移动过程更加稳定不易翘起，方便低龄儿童使用，使得该玩具的使用范围更广，使用场合更加丰富。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种齿啮合式益智玩具，其特征在于：包括板状的并沿环形分布有内齿的齿圈、可置于齿圈内并与所述齿圈啮合的至少两种规格的齿轮，至少一个规格的齿轮设有穿透其厚度方向并偏置于中心位置之外供笔尖穿过的通孔。

2.根据权利要求1所述的齿啮合式益智玩具，其特征在于：所述齿轮与齿圈之间的齿数具有大于2的最大公约数。

3.根据权利要求1所述的齿啮合式益智玩具，其特征在于：所述齿轮包括具有中心穿孔的主齿轮和齿数小于主齿轮的伴随齿轮，伴随齿轮的两倍齿数与主齿轮齿数之和等于齿圈的齿数使齿圈与齿轮构成行星轮系。

4.根据权利要求3所述的齿啮合式益智玩具，其特征在于：所述齿圈周边设有至少两个连接孔，通过连接孔与齿圈固定连接有底盘，所述底盘设有可插接定位销的中心插孔，所述定位销穿过主齿轮的中心穿孔将主齿轮活动安装于底盘。

5.根据权利要求3所述的齿啮合式益智玩具，其特征在于：所述齿轮还包括齿数大于主齿轮并且具有偏置的所述通孔的副齿轮。

6.根据权利要求5所述的齿啮合式益智玩具，其特征在于：所述主齿轮与副齿轮的齿数之和等于齿圈的齿数。

7.根据权利要求6所述的齿啮合式益智玩具，其特征在于：所述齿圈的齿数为28，所述主齿轮的齿数为12，所述伴随齿轮齿数为8；齿圈，圆柱定位销及主齿轮作为太阳轮，伴随齿轮作为行星轮形成行星轮系。

8.根据权利要求1或5所述的齿啮合式益智玩具，其特征在于：所述通孔是几何通孔，包括圆形、椭圆形、正多边形、矩形、菱形中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的齿啮合式益智玩具，其特征在于：所述齿轮的齿和齿圈的齿槽均用顺序数字依次标号。

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