步行裝置的製作方法
2023-06-04 02:08:56 2
專利名稱：步行裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於特別是玩具中的步行裝置，其具有人的形狀或外形並步行或趟步通過一支承表面。
背景技術：
已經提出過具有人的形狀或外形步行玩具裝置。然而，本申請人已知的這種裝置不足以在腿部的自由端安裝所需要的大腳板以支承特別是玩具娃娃的玩具而不使其摔倒。同樣這種現有技術的玩具通常在停置在一支承表面上的腳板的側部採用單向棘輪軸承以便有助於該玩具向前運動。即單向棘輪軸承只在通常是向前方向的一個方向上轉動，而在另一通常是向後方向上阻止其轉動。在這種布置中，所產生的步行經常很僵直，因此不真實類似於人類的步行，而同時所得到的運動方向只有向前。
其他現有技術的玩具採用例如圖1所示的曲柄和搖杆機構。同樣這些玩具通常採用固定在該搖杆端部的大腳板以及向內延伸水平構件幫助確保當搖杆之一抬起而只留下一個腳板支承該玩具時，該玩具不在運動方向的橫向摔倒。值得注意，同樣這些機構提供了不似人腿部的運動，而更象機器人。
上述類型的玩具構造是類似的，其中每種採用用作腿部的是搖杆和連杆，而沒有採用實際分開的腿部構件。
其他現有技術的機構描述在幾個現有技術專利文獻中。例如，美國專利NO.6,146,235公開一種用於運動玩具娃娃腿部以模擬步行運動的機構。在此文獻中，腿部支承元件圍繞偏心銷軸轉動以提供腿部的上和下運動，而同時向前和向後的運動由該支承元件在腿部運動期間鄰靠的前和後支點實現。
同樣WO 00/07680公開一種用於腿部運動的機構，其中玩具或裝置的腿部包括連接的膝部，並且該機構是這樣的以便有助於跟部先於腳趾接觸(地面或支承表面)。WO 01/17631同樣公開另一用於模擬腿部運動的機構。
發明內容
本申請人看到至今為止沒有一種現有技術充分模擬或模仿適合的人的腿部的運動，包括腳部運動。因此，本發明的目的在於提供一種步行的裝置，其至少可在腳部運動方面精確地模仿人的步行運動。
本發明的另一目的在於提供一種步行的裝置，其具有人的形狀，在步行期間相對平穩以防摔倒，並不局限於只在向前方向上的步行運動。
本發明的又一目的在於提供一種步行的裝置，其中該裝置牢固地接合或接觸其安置的表面上，以便促進在該表面上的步行運動。
按照本發明，提供一種步行的裝置，其包括i.一限定一前部、一後部和延伸其間的側部的主體部分；ii.一對腿部，每一腿部布置在所述主體的每側上，在其頂端連接到所述主體上，並在相反和底端限定一跟部以便與一支承表面接合；iii.一布置在所述腿部的所述底端的腳部；iv.一對間隔開並延伸穿過所述主體的側部以便幫助將所述腿部連接到所述主體上的軸，其中每一軸在其每端包括一分別與所述腿部連接的偏心端部，每個所述端部容納在形成於所述腿部內的開口中，該開口的第一個是軸頸開口，其限制所述端部相對於所述腿部轉動，以及該開口的第二個形成為一長開口，並允許所述端部在所述長開口內相對於所述腿部轉動和長度方向的運動，由此每個所述軸的轉動造成所述腿部在步行運動中通常是在相反的方向上運動。
本發明將參考以下實施例描述。應該明白該實施例以說明本發明的方式提供，而不在任何方面限制本發明的範圍。
圖1表示曲柄和搖杆步行裝置的現有技術布置。
圖2是本發明步行裝置腿部機構的截面圖。
圖3是圖2所示腿部機構的示意圖。
圖4是圖2所示腿部機構的另一示意圖。
圖5a是圖2所示裝置中採用的曲軸的視圖。
圖5b～5e表示圖2所示腿部機構的腿部運動。
圖6表示一類似於圖2～5所示的步行裝置的可選擇實施例。
圖7和8表示本發明的第二實施例。
圖9和10表示本發明的第三實施例。
圖11～15表示本發明的第四實施例。
圖16和17表示在步行運動中本發明的裝置的重心的位置。
圖18a～18d表示圖2所示實施例的步行裝置的女性外形。
具體實施例方式
首先參考圖2，其表示出本發明第一實施例的步行裝置10的截面圖，而圖3是圖2實施例的示意圖。步行裝置10採用一例如人的形狀的玩具形式，但在圖2和3中只表示這種形狀的底部。因此，如果完全表示該裝置，裝置10可具有完整的軀幹、臂膀、頸部和頭部。其他例如動物的形狀同樣可以採用。
裝置10包括一主體部分和軀幹11(只部分表示)和連接到軀幹11一側並在其以下延伸的腿部12。圖2表示出靠近腿部的遠端或自由端布置的腳部13，腳部13具有使用時鞋的形狀，腳部13可安裝在例如採用人的形狀的玩具上。如圖2所示，該鞋是例如可由女人穿上的高根鞋類型。腳部13的構造和操作及其與腿部12的關係將在以後更詳細地描述。
圖2和3表示的裝置10包括一對間隔開的軸，已知為曲軸15和16，其頂端連接到腿部12上，並由一電馬達(未表示)通過一齒輪箱17驅動而轉動。曲軸轉動可操作地運動腿部12使其上下和前後擺動，以及底端前和後轉動，如圖4所示。這種運動用於模擬人的腿部運動，並由圖4中虛線所示，跟部18在垂直方向的橢圓形路徑上運動。跟部18形成在腿部12的遠端或自由端上，並獨立於或分離於腳部13。然而在本說明書以後將明白，腳部12和跟部18協作模仿人腳步行中的運動。
曲軸之一表示在圖5a中，而曲軸運動示意地表示在圖5b到5e中。圖5a表示曲軸15具有一中心細長部分15a，在其每端的一對端部15b每個包括一傾斜部分15c和一安裝部分15d。從圖5a的曲軸15可知，傾斜部分15c具有相同的角度並以中心部分15a對置，還可知每個安裝部分15d平行於中心部分15a延伸。傾斜部分15c從中心部分15a以適合的角度延伸，並可例如垂直於中心部分15a延伸。
圖5b到5e表示曲軸15和16及其與腿部12的頂端19的連接。頂端19包括一用於容納曲軸15的安裝部分15d的長開口20，曲軸轉動是這樣的使得安裝部分15d沿長開口20在其兩端之間橫跨其縱向長度。長開口20的寬度W稍微大於安裝部分15d的直徑，使得安裝部分15d可自由橫跨長開口20的縱向長度，但限制其橫跨時的橫向運動。
頂端19還包括一用於封閉地容納曲軸16的安裝部分16d的軸頸開口21。軸頸開口21其直徑稍微大於安裝部分16d的直徑以便相應地容納曲軸16的安裝部分16d，使其只轉動而不允許例如在開口20內安裝部分15d可得到的縱向運動的其他運動。
如圖5b到5e所示，曲軸15的安裝部分15d具有與曲軸16的安裝部分16d的轉動半徑r相比更大的轉動半徑R。同樣，各自曲軸如箭頭A和a所示在不同方向上轉動。然而各自的轉動半徑R和r可以相同，每一曲軸15、16也可在同樣方向上轉動只要轉動是同步的即可造成跟部18隻上和下運動而不前和後運動。因此值得注意，曲軸的轉動方向、轉動速度和轉動半徑可改變以實現用於腿部運動的所需運動。同樣，曲軸15和16的相對初始位置可調整以實現所需的腿部運動。見例如圖5b，其中與部分16c垂直方向的角度大於與部分15c垂直方向的角度。這些角度可如所需調整。
回到圖2和3，裝置10包括連杆22，連杆22包括用於容納曲軸16的開口23。連杆22需要如腿部12擺動但其上下擺動小於腿部12的上下擺動。為此，連杆22可安裝到曲軸16的傾斜部分16c上而不是安裝部分16d上。連杆22例如可安裝到靠近中心部分16a的傾斜部分16c上，使得該連杆所受上下擺動小於如果其安裝到安裝部分16d上或安裝到靠近該安裝部分的傾斜部分16c上的擺動。有利的是，通過沿該傾斜部分，不管靠近中心部分16a還是靠近安裝部分16d改變連杆22的安裝點，可改變連杆的上下擺動量。腿部12的前後擺動影響著連杆22的前後擺動。
連杆22例如整體地或由適合的連接器連接到腳部13上，並可操作地相對於腿部12即可上和下又可前和後地運動腳部13。為此，腳部13形成有長開口24，該長開口用於容納腿部12並有助於腳部13和腿部12相對的上和下運動。長開口24為了容納腿部12可製成大的尺寸，以便允許腳部13相對於腿部12上述的前和後運動。值得注意，連杆22沒有在圖4中表示，其中出於清楚表示的目的而省去。
長開口24可有選擇地包括或形成一對或多對擋塊，該擋塊在腿部12的每側間隔開，並允許所需的腳部運動。長開口24有效地提供前和後擋塊，該擋塊可引導腳部13上和下運動並限制腳部相對於腿部的前和後運動。
腿部12包括開口25，軸26延伸通過該開口。軸26固定安裝以便在腿部12和連杆22上安裝腿部殼體。圖2中表示一種這樣的殼體28，但只表示出其一部分，只是為清楚起見未表示的截面形狀延伸到軸26。從圖2中值得注意，殼體28覆蓋腿部12和連杆22主要出於美觀的目的。對於該裝置可採用的不同類型的形狀，殼體28可採用裝置10所需要的任何適合的形狀。開口25具有足以允許腿部12圍繞軸26擺動的尺寸。
腿部22的構形非常取決於步行裝置10的其他部件的構形以及該裝置需要採用或模仿的形狀。因此，圖2所示的形狀只是一示例的形狀，並且該腿部可具有所需要的不同的形狀以便與裝置10的其他部件協作。
裝置10的操作如下。一電池操作的電馬達(未表示)由適合的開/關開關接通，其通常位於該裝置的後部，可以隱藏在鉸接的門或蓋後。該馬達通過齒輪箱17驅動以便轉動每個曲軸15和16。偏心安裝部分15d、16d以圖4a所示的半徑R和r轉動以便驅動腿部12擺動，使得跟部18在圖4所示的橢圓形路徑上迴轉運動。
同樣連杆22以擺動方式由傾斜部分16c驅動，連杆22安裝在該傾斜部分上，並可操作地以往復上和下的方式沿腿部12移動腳部13。同樣腳部13可橫向移動，相對於腿部12向前和向後到達長開口24對接邊緣限定的極限位置。在一可選擇的布置中，腳部13隻以上和下的方式驅動而不向前和向後移動。有利的是，連杆22可操作地用力按壓該腳部靠向支承該裝置的表面，以便在該腳部和該表面之間產生摩擦，並因此阻止該腳部相對於該表面的滑動，以促進該裝置通過該表面的運動。因此，當裝置10「步行」通過一支承表面時，以逼真的方式驅動腿部12和腳部13。
圖6表示一類似於圖2～5所示的裝置10，但可選擇的步行裝置100。其中裝置100包括與裝置10相同的部件，這些部件具有相同的參考標號並加上100。
裝置100不同於裝置10之處主要在於省去了裝置10的連杆22。在裝置100中，腳部113在樞轉連接部101樞轉地連接到腿部112上，如圖7和8清楚表示。在這些附圖中，左和右腳113和105表示為連接其上的部件。可看出每隻腳113和105包括一長開口124，該長開口有助於腳部113與腿部12的腳部13相同的前和後運動，但沒有由連杆22提供的控制。作為替代，樞轉運動是腿部112和腳部與地面或支承裝置100的表面接觸的位置的一個函數。圖7表示出腿部112以及布置在軀幹111另一側的另一腿部102以便說明在腿部112向前邁步中，腳部113抬離支承表面103並且長開口124的前側104與腿部112的前邊緣接觸。腿部102向後邁步中與該腿部連接的腳部105擱置在表面103上，長開口124的後側106與腿部102的後邊緣接觸。值得注意，當裝置100沿表面103步行時，腳部113和105將在圖7所示的向前和向後的位置之間樞轉地移動。
值得注意，圖6的跟部118在與圖4所示相同或類似的橢圓形路徑上迴轉運動，其中圖6與圖2裝置的不同之處在於控制和腳部運動的類型。在圖2中，腳部13的運動受連杆22的擺動影響，而在圖6中，腳部113將不採用與腳部13相同的方式上和下擺動，而是受腿部向前和向後運動的影響圍繞點101樞轉。
圖9和10表示本發明的另一實施例，其中與圖7和8類似的部件具有相同的參考標號並加上100。裝置200包括一在樞軸201處與腿部212樞轉連接的腳部213，腳部213包括一長開口202和另一長開口203。因此通過相對於腿部212在每個長開口202和203的端部之間的運動，腳部213允許圍繞樞軸201轉動並向前和向後移動。如同裝置100，該運動取決於腿部的位置或角度位置以及取決於與支承表面204的接觸。
圖9表示的長開口203由腳部213和205的前和後壁206、207(圖10)限定，這些壁鄰靠擋塊208的前和後端。前和後壁206、207和支座208的前和後端之間的相對運動由它們之間的間隔控制。同樣，長開口202的長度控制由腳部213和205相對於樞軸201的運動所產生的腳部運動大小。
圖11到13表示裝置300中本發明的另一實施例，其中與圖9和10類似的部件具有相同的參考標號並加上100。裝置300採用一第三曲軸301。第三曲軸301驅動連杆302，並且該布置是這樣的使得每個左和右腳的跟部318在步行運動中永遠保持與支承表面305接觸。這特別參考圖13說明，其中不管是否腿部位於向前和向後邁步的相反端，前跟318a和後跟318b兩者同時接觸地面。在此布置中，向後的腳部313的腳板303b由連杆302用力壓靠地面，使得與支承表面305的摩擦阻止該腳板的滑動，以便確保裝置300運動和向前步行。
圖11到13的布置提供類似圖2的主動腳部控制但不同於圖7和9的「被動」樞轉布置。因此，裝置300的腳部隨曲軸301抬起和落下，該曲軸採用圖5a曲軸15、16的相同的通常構形。因此曲軸301具有傾斜部分和安裝連杆302並驅動連杆302使其擺動的偏心安裝部分。該安裝部分的轉動半徑可相對於裝置300的其他功能性部件採用任何適合的尺寸。
步行裝置300的布置特別適用於大的沉重的並需要牢固腳部支承的裝置。同樣這種裝置在軀幹內具有足夠的空間容納第三曲軸301。對於較小和中等尺寸的玩具，圖2和3的實施例更加適合，這是由於該實施例較小的軀幹不具有充分的空間容納該第三曲軸。圖6和9的實施例適用於小尺寸裝置。在這些實施例中，該裝置的尺寸和重量不需要圖2、3和13實施例所需要的從該腳部延伸到該軀幹的支承。
圖11、14和15表示裝置300步行運動的順序，同樣每一附圖表示該裝置重心G的運動。該運動順序表示裝置300步行，而同時圖16和17表示重心G保持在一假想的三角形內，該三角形由該跟部與支承表面接觸的點和腳板接觸點限定。如上所述，每一跟部318a和318b一直保持與地面接觸，而同時腳板303a和303b之一也接觸地面。通過將重心G限定在圖16所示的該三角形內，可防止裝置300摔倒。如圖11、14和15所示，儘管在該裝置從一側到另一側連續的傾斜的情況下也是如此。
圖17說明當裝置300從G1到G13向前步行時重心G的運動。還進一步說明當裝置300向前步行時重心G限制在所述三角形內。在此附圖中，腳板303a表示在運動中心線C的一側，而同時另一腳板303b在運動中心線C的另一側。
與以前附圖中的先前實施例相比，圖18表示一本發明更逼真的裝置。圖18裝置400採用男人和包括高跟鞋413的女人的外形。圖18中使用與與圖2相同的參考標號並加上400。如上所述，先前實施例的許多機構隱藏在軀幹411和腿部外殼428內。然而，腿部412可在腿部外殼428和腳部413之間的空隙中看到。當該裝置步行通過支承表面405時，圖18表示裝置400一側傾斜及其前後左右外形。
當該裝置步行時，本發明的裝置主要通過設置兩個曲軸提供逼真的腿部運動。該裝置在這方面不同於現有技術，當該裝置步行時，本發明的裝置可提供更逼真的人的腿部運動。
本發明描述至此，除了那些明確描述的以外，本發明可進行改型、變型和/或添加，應該理解本發明包括所有這些改型、變型和/或添加，以落入上述的精神和範圍內。
權利要求
1.一種步行裝置，包括i.一限定一前部、一後部和延伸其間的側部的主體部分；ii.一對腿部，每一腿部布置在所述主體的每側上，在其頂端連接到所述主體上，並在相反和底端限定一跟部以便與一支承表面接合；iii.一布置在所述腿部的所述底端的腳部；iv.一對間隔開並延伸穿過所述主體的側部以便幫助將所述腿部連接到所述主體上的軸，其中每一軸在其每端包括一分別與所述腿部連接的偏心端部，每個所述端部容納在形成於所述腿部內的開口中，該開口的第一個是軸頸開口，其限制所述端部相對於所述腿部轉動，以及該開口的第二個形成為一長開口，並允許所述端部在所述長開口內相對於所述腿部轉動和長度方向的運動，由此每個所述軸的轉動造成所述腿部在步行運動中通常是在相反的方向上運動。
2.如權利要求1所述的步行裝置，其特徵在於，所述軸在相反的轉動方向上轉動。
3.如權利要求1所述的步行裝置，其特徵在於，所述軸在相同的轉動方向上轉動。
4.如權利要求1所述的步行裝置，其特徵在於，所述腿部以一種方式運動，使得每個所述跟部相對於所述主體部分在一通常是垂直方向上的橢圓形路徑迴轉運動。
5.如權利要求1所述的步行裝置，其特徵在於，與每個所述腿部相關聯的所述偏心端部具有不同的轉動半徑。
6.如權利要求1所述的步行裝置，其特徵在於，當所述裝置直立時，所述開口通常水平間隔。
7.如權利要求1所述的步行裝置，其特徵在於，所述腳部可相對於所述腿部在所述腿部的縱向上和下運動，控制裝置在所述縱向控制腳部運動。
8.如權利要求7所述的步行裝置，其特徵在於，所述控制裝置包括一延伸到與所述軸之一的所述端部連接的構件，所述軸的轉動通過所述構件的相應運動造成所述腳部的所述縱向運動。
9.如權利要求8所述的步行裝置，其特徵在於，所述構件是細長杆件。
10.如權利要求7所述的步行裝置，其特徵在於，所述腳部另外通過所述控制裝置相對於所述腿部在該腿部運動方向上向前和向後運動。
11.如權利要求10所述的步行裝置，其特徵在於，所述腳部包括前和後擋塊以便在移位的最大的前和後位置上接觸所述腿部。
12.如權利要求11所述的步行裝置，其特徵在於，所述腳部包括一容納所述腿部的穿透的長開口，使得所述腿部通過所述腳部延伸，以便所述跟部接合所述支承表面，所述長開口限定所述前和後擋塊以便在移位的最大的前和後位置上接觸所述腿部的相反一側。
13.如權利要求1和12所述的步行裝置，其特徵在於，一對間隔開的軸的轉動通過所述腿部的相應運動造成所述腳部隨著腳部底端向前和向後的運動。
14.如權利要求7所述的步行裝置，其特徵在於，所述控制裝置包括一與所述腿部和所述腳部相關聯的樞轉連接部，所述腿部和所述腳部樞轉地連接到所述樞轉連接部上，所述腳部還包括前和後擋塊以便在移位的最大的前和後位置上接觸所述腿部，當所述腿部運動所述跟部通過所述通常是垂直方向上橢圓形路徑時，所述腳部可在所述移位的最大的前和後位置之間自由樞轉。
15.如權利要求7所述的步行裝置，其特徵在於，所述控制裝置包括一形成在所述腳部或所述腿部之一內並在向前的腿部運動方向上延伸的長開口，和一從所述腳部或所述腿部之另一個伸出的並容納在所述長開口內的銷軸，所述腳部還包括前和後擋塊以便在移位的最大的前和後位置上接觸所述腿部，所述腳部可圍繞所述銷軸在所述前和後擋塊之間樞轉並相對於所述銷軸在所述長開口的相反端之間移動。
16.如權利要求7所述的步行裝置，其特徵在於，所述控制裝置包括一在其每端具有偏心端部的第三軸，和一在其一端上連接每個所述端部並在其另一和相反端連接所述腳部的構件，所述第三軸的轉動是這樣的，使得所述腳部沿所述腿部的縱向並相對於所述腿部向前和向後移動。
17.如權利要求16所述的步行裝置，其特徵在於，所述腳部包括前和後擋塊以便在移位的最大的前和後位置上接觸所述腿部。
18.如權利要求1所述的步行裝置，其特徵在於，由所述軸的轉動產生的腿部運動是這樣的，使得在腿部運動時每一腿部的所述跟部和所述腳部之一的腳板保持與所述支承表面接觸。
19.如權利要求18所述的步行裝置，其特徵在於，所述裝置相對於所述裝置的步行運動方向從一側到另一側橫向傾斜，該裝置構造成在步行運動時的任何時刻使其重心保持在一三角形內，該三角形限定在所述跟部的接觸點和各自腳板與所述支承表面的接觸點之間。
全文摘要
一種步行裝置(10)，包括一限定一前部、一後部和在該前和後部之間延伸的側部的主體部分(11)；一對布置在主體部分(11)的每側上的腿部(12)，在其頂端連接到其上，並在另一端限定跟部(18)；一布置在每個腿部(12)的底端的腳部(13)；通過一對間隔開的軸(15、16)腿部(12)連接到主體部分(11)上，每一軸包括偏心端部(15b、16b)，並容納在形成於各自腿部(12)內的開口中，開口之一是軸頸開口，其限制端部(16b)相對於腿部(12)的轉動，第二開口(23)形成為一長開口，並允許端部(15b)在長開口(21)內相對於腿部(12)轉動和長度方向的運動，軸(15、16)的轉動造成腿部(12)在步行運動中通常是在相反的方向上運動。
文檔編號A63H11/18GK1456380SQ02126458
公開日2003年11月19日 申請日期2002年7月22日 優先權日2001年7月20日
發明者張力元 申請人:張力元