专利名称：步行装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于特别是玩具中的步行装置，其具有人的形状或外形并步行或趟步通过一支承表面。
背景技术：
已经提出过具有人的形状或外形步行玩具装置。然而，本申请人已知的这种装置不足以在腿部的自由端安装所需要的大脚板以支承特别是玩具娃娃的玩具而不使其摔倒。同样这种现有技术的玩具通常在停置在一支承表面上的脚板的侧部采用单向棘轮轴承以便有助于该玩具向前运动。即单向棘轮轴承只在通常是向前方向的一个方向上转动，而在另一通常是向后方向上阻止其转动。在这种布置中，所产生的步行经常很僵直，因此不真实类似于人类的步行，而同时所得到的运动方向只有向前。
其他现有技术的玩具采用例如图1所示的曲柄和摇杆机构。同样这些玩具通常采用固定在该摇杆端部的大脚板以及向内延伸水平构件帮助确保当摇杆之一抬起而只留下一个脚板支承该玩具时，该玩具不在运动方向的横向摔倒。值得注意，同样这些机构提供了不似人腿部的运动，而更象机器人。
上述类型的玩具构造是类似的，其中每种采用用作腿部的是摇杆和连杆，而没有采用实际分开的腿部构件。
其他现有技术的机构描述在几个现有技术专利文献中。例如，美国专利NO.6,146,235公开一种用于运动玩具娃娃腿部以模拟步行运动的机构。在此文献中，腿部支承元件围绕偏心销轴转动以提供腿部的上和下运动，而同时向前和向后的运动由该支承元件在腿部运动期间邻靠的前和后支点实现。
同样WO 00/07680公开一种用于腿部运动的机构，其中玩具或装置的腿部包括连接的膝部，并且该机构是这样的以便有助于跟部先于脚趾接触(地面或支承表面)。WO 01/17631同样公开另一用于模拟腿部运动的机构。
发明内容
本申请人看到至今为止没有一种现有技术充分模拟或模仿适合的人的腿部的运动，包括脚部运动。因此，本发明的目的在于提供一种步行的装置，其至少可在脚部运动方面精确地模仿人的步行运动。
本发明的另一目的在于提供一种步行的装置，其具有人的形状，在步行期间相对平稳以防摔倒，并不局限于只在向前方向上的步行运动。
本发明的又一目的在于提供一种步行的装置，其中该装置牢固地接合或接触其安置的表面上，以便促进在该表面上的步行运动。
按照本发明，提供一种步行的装置，其包括i.一限定一前部、一后部和延伸其间的侧部的主体部分；ii.一对腿部，每一腿部布置在所述主体的每侧上，在其顶端连接到所述主体上，并在相反和底端限定一跟部以便与一支承表面接合；iii.一布置在所述腿部的所述底端的脚部；iv.一对间隔开并延伸穿过所述主体的侧部以便帮助将所述腿部连接到所述主体上的轴，其中每一轴在其每端包括一分别与所述腿部连接的偏心端部，每个所述端部容纳在形成于所述腿部内的开口中，该开口的第一个是轴颈开口，其限制所述端部相对于所述腿部转动，以及该开口的第二个形成为一长开口，并允许所述端部在所述长开口内相对于所述腿部转动和长度方向的运动，由此每个所述轴的转动造成所述腿部在步行运动中通常是在相反的方向上运动。
本发明将参考以下实施例描述。应该明白该实施例以说明本发明的方式提供，而不在任何方面限制本发明的范围。
图1表示曲柄和摇杆步行装置的现有技术布置。
图2是本发明步行装置腿部机构的截面图。
图3是图2所示腿部机构的示意图。
图4是图2所示腿部机构的另一示意图。
图5a是图2所示装置中采用的曲轴的视图。
图5b～5e表示图2所示腿部机构的腿部运动。
图6表示一类似于图2～5所示的步行装置的可选择实施例。
图7和8表示本发明的第二实施例。
图9和10表示本发明的第三实施例。
图11～15表示本发明的第四实施例。
图16和17表示在步行运动中本发明的装置的重心的位置。
图18a～18d表示图2所示实施例的步行装置的女性外形。
具体实施例方式
首先参考图2，其表示出本发明第一实施例的步行装置10的截面图，而图3是图2实施例的示意图。步行装置10采用一例如人的形状的玩具形式，但在图2和3中只表示这种形状的底部。因此，如果完全表示该装置，装置10可具有完整的躯干、臂膀、颈部和头部。其他例如动物的形状同样可以采用。
装置10包括一主体部分和躯干11(只部分表示)和连接到躯干11一侧并在其以下延伸的腿部12。图2表示出靠近腿部的远端或自由端布置的脚部13，脚部13具有使用时鞋的形状，脚部13可安装在例如采用人的形状的玩具上。如图2所示，该鞋是例如可由女人穿上的高根鞋类型。脚部13的构造和操作及其与腿部12的关系将在以后更详细地描述。
图2和3表示的装置10包括一对间隔开的轴，已知为曲轴15和16，其顶端连接到腿部12上，并由一电马达(未表示)通过一齿轮箱17驱动而转动。曲轴转动可操作地运动腿部12使其上下和前后摆动，以及底端前和后转动，如图4所示。这种运动用于模拟人的腿部运动，并由图4中虚线所示，跟部18在垂直方向的椭圆形路径上运动。跟部18形成在腿部12的远端或自由端上，并独立于或分离于脚部13。然而在本说明书以后将明白，脚部12和跟部18协作模仿人脚步行中的运动。
曲轴之一表示在图5a中，而曲轴运动示意地表示在图5b到5e中。图5a表示曲轴15具有一中心细长部分15a，在其每端的一对端部15b每个包括一倾斜部分15c和一安装部分15d。从图5a的曲轴15可知，倾斜部分15c具有相同的角度并以中心部分15a对置，还可知每个安装部分15d平行于中心部分15a延伸。倾斜部分15c从中心部分15a以适合的角度延伸，并可例如垂直于中心部分15a延伸。
图5b到5e表示曲轴15和16及其与腿部12的顶端19的连接。顶端19包括一用于容纳曲轴15的安装部分15d的长开口20，曲轴转动是这样的使得安装部分15d沿长开口20在其两端之间横跨其纵向长度。长开口20的宽度W稍微大于安装部分15d的直径，使得安装部分15d可自由横跨长开口20的纵向长度，但限制其横跨时的横向运动。
顶端19还包括一用于封闭地容纳曲轴16的安装部分16d的轴颈开口21。轴颈开口21其直径稍微大于安装部分16d的直径以便相应地容纳曲轴16的安装部分16d，使其只转动而不允许例如在开口20内安装部分15d可得到的纵向运动的其他运动。
如图5b到5e所示，曲轴15的安装部分15d具有与曲轴16的安装部分16d的转动半径r相比更大的转动半径R。同样，各自曲轴如箭头A和a所示在不同方向上转动。然而各自的转动半径R和r可以相同，每一曲轴15、16也可在同样方向上转动只要转动是同步的即可造成跟部18只上和下运动而不前和后运动。因此值得注意，曲轴的转动方向、转动速度和转动半径可改变以实现用于腿部运动的所需运动。同样，曲轴15和16的相对初始位置可调整以实现所需的腿部运动。见例如图5b，其中与部分16c垂直方向的角度大于与部分15c垂直方向的角度。这些角度可如所需调整。
回到图2和3，装置10包括连杆22，连杆22包括用于容纳曲轴16的开口23。连杆22需要如腿部12摆动但其上下摆动小于腿部12的上下摆动。为此，连杆22可安装到曲轴16的倾斜部分16c上而不是安装部分16d上。连杆22例如可安装到靠近中心部分16a的倾斜部分16c上，使得该连杆所受上下摆动小于如果其安装到安装部分16d上或安装到靠近该安装部分的倾斜部分16c上的摆动。有利的是，通过沿该倾斜部分，不管靠近中心部分16a还是靠近安装部分16d改变连杆22的安装点，可改变连杆的上下摆动量。腿部12的前后摆动影响着连杆22的前后摆动。
连杆22例如整体地或由适合的连接器连接到脚部13上，并可操作地相对于腿部12即可上和下又可前和后地运动脚部13。为此，脚部13形成有长开口24，该长开口用于容纳腿部12并有助于脚部13和腿部12相对的上和下运动。长开口24为了容纳腿部12可制成大的尺寸，以便允许脚部13相对于腿部12上述的前和后运动。值得注意，连杆22没有在图4中表示，其中出于清楚表示的目的而省去。
长开口24可有选择地包括或形成一对或多对挡块，该挡块在腿部12的每侧间隔开，并允许所需的脚部运动。长开口24有效地提供前和后挡块，该挡块可引导脚部13上和下运动并限制脚部相对于腿部的前和后运动。
腿部12包括开口25，轴26延伸通过该开口。轴26固定安装以便在腿部12和连杆22上安装腿部壳体。图2中表示一种这样的壳体28，但只表示出其一部分，只是为清楚起见未表示的截面形状延伸到轴26。从图2中值得注意，壳体28覆盖腿部12和连杆22主要出于美观的目的。对于该装置可采用的不同类型的形状，壳体28可采用装置10所需要的任何适合的形状。开口25具有足以允许腿部12围绕轴26摆动的尺寸。
腿部22的构形非常取决于步行装置10的其他部件的构形以及该装置需要采用或模仿的形状。因此，图2所示的形状只是一示例的形状，并且该腿部可具有所需要的不同的形状以便与装置10的其他部件协作。
装置10的操作如下。一电池操作的电马达(未表示)由适合的开/关开关接通，其通常位于该装置的后部，可以隐藏在铰接的门或盖后。该马达通过齿轮箱17驱动以便转动每个曲轴15和16。偏心安装部分15d、16d以图4a所示的半径R和r转动以便驱动腿部12摆动，使得跟部18在图4所示的椭圆形路径上回转运动。
同样连杆22以摆动方式由倾斜部分16c驱动，连杆22安装在该倾斜部分上，并可操作地以往复上和下的方式沿腿部12移动脚部13。同样脚部13可横向移动，相对于腿部12向前和向后到达长开口24对接边缘限定的极限位置。在一可选择的布置中，脚部13只以上和下的方式驱动而不向前和向后移动。有利的是，连杆22可操作地用力按压该脚部靠向支承该装置的表面，以便在该脚部和该表面之间产生摩擦，并因此阻止该脚部相对于该表面的滑动，以促进该装置通过该表面的运动。因此，当装置10“步行”通过一支承表面时，以逼真的方式驱动腿部12和脚部13。
图6表示一类似于图2～5所示的装置10，但可选择的步行装置100。其中装置100包括与装置10相同的部件，这些部件具有相同的参考标号并加上100。
装置100不同于装置10之处主要在于省去了装置10的连杆22。在装置100中，脚部113在枢转连接部101枢转地连接到腿部112上，如图7和8清楚表示。在这些附图中，左和右脚113和105表示为连接其上的部件。可看出每只脚113和105包括一长开口124，该长开口有助于脚部113与腿部12的脚部13相同的前和后运动，但没有由连杆22提供的控制。作为替代，枢转运动是腿部112和脚部与地面或支承装置100的表面接触的位置的一个函数。图7表示出腿部112以及布置在躯干111另一侧的另一腿部102以便说明在腿部112向前迈步中，脚部113抬离支承表面103并且长开口124的前侧104与腿部112的前边缘接触。腿部102向后迈步中与该腿部连接的脚部105搁置在表面103上，长开口124的后侧106与腿部102的后边缘接触。值得注意，当装置100沿表面103步行时，脚部113和105将在图7所示的向前和向后的位置之间枢转地移动。
值得注意，图6的跟部118在与图4所示相同或类似的椭圆形路径上回转运动，其中图6与图2装置的不同之处在于控制和脚部运动的类型。在图2中，脚部13的运动受连杆22的摆动影响，而在图6中，脚部113将不采用与脚部13相同的方式上和下摆动，而是受腿部向前和向后运动的影响围绕点101枢转。
图9和10表示本发明的另一实施例，其中与图7和8类似的部件具有相同的参考标号并加上100。装置200包括一在枢轴201处与腿部212枢转连接的脚部213，脚部213包括一长开口202和另一长开口203。因此通过相对于腿部212在每个长开口202和203的端部之间的运动，脚部213允许围绕枢轴201转动并向前和向后移动。如同装置100，该运动取决于腿部的位置或角度位置以及取决于与支承表面204的接触。
图9表示的长开口203由脚部213和205的前和后壁206、207(图10)限定，这些壁邻靠挡块208的前和后端。前和后壁206、207和支座208的前和后端之间的相对运动由它们之间的间隔控制。同样，长开口202的长度控制由脚部213和205相对于枢轴201的运动所产生的脚部运动大小。
图11到13表示装置300中本发明的另一实施例，其中与图9和10类似的部件具有相同的参考标号并加上100。装置300采用一第三曲轴301。第三曲轴301驱动连杆302，并且该布置是这样的使得每个左和右脚的跟部318在步行运动中永远保持与支承表面305接触。这特别参考图13说明，其中不管是否腿部位于向前和向后迈步的相反端，前跟318a和后跟318b两者同时接触地面。在此布置中，向后的脚部313的脚板303b由连杆302用力压靠地面，使得与支承表面305的摩擦阻止该脚板的滑动，以便确保装置300运动和向前步行。
图11到13的布置提供类似图2的主动脚部控制但不同于图7和9的“被动”枢转布置。因此，装置300的脚部随曲轴301抬起和落下，该曲轴采用图5a曲轴15、16的相同的通常构形。因此曲轴301具有倾斜部分和安装连杆302并驱动连杆302使其摆动的偏心安装部分。该安装部分的转动半径可相对于装置300的其他功能性部件采用任何适合的尺寸。
步行装置300的布置特别适用于大的沉重的并需要牢固脚部支承的装置。同样这种装置在躯干内具有足够的空间容纳第三曲轴301。对于较小和中等尺寸的玩具，图2和3的实施例更加适合，这是由于该实施例较小的躯干不具有充分的空间容纳该第三曲轴。图6和9的实施例适用于小尺寸装置。在这些实施例中，该装置的尺寸和重量不需要图2、3和13实施例所需要的从该脚部延伸到该躯干的支承。
图11、14和15表示装置300步行运动的顺序，同样每一附图表示该装置重心G的运动。该运动顺序表示装置300步行，而同时图16和17表示重心G保持在一假想的三角形内，该三角形由该跟部与支承表面接触的点和脚板接触点限定。如上所述，每一跟部318a和318b一直保持与地面接触，而同时脚板303a和303b之一也接触地面。通过将重心G限定在图16所示的该三角形内，可防止装置300摔倒。如图11、14和15所示，尽管在该装置从一侧到另一侧连续的倾斜的情况下也是如此。
图17说明当装置300从G1到G13向前步行时重心G的运动。还进一步说明当装置300向前步行时重心G限制在所述三角形内。在此附图中，脚板303a表示在运动中心线C的一侧，而同时另一脚板303b在运动中心线C的另一侧。
与以前附图中的先前实施例相比，图18表示一本发明更逼真的装置。图18装置400采用男人和包括高跟鞋413的女人的外形。图18中使用与与图2相同的参考标号并加上400。如上所述，先前实施例的许多机构隐藏在躯干411和腿部外壳428内。然而，腿部412可在腿部外壳428和脚部413之间的空隙中看到。当该装置步行通过支承表面405时，图18表示装置400一侧倾斜及其前后左右外形。
当该装置步行时，本发明的装置主要通过设置两个曲轴提供逼真的腿部运动。该装置在这方面不同于现有技术，当该装置步行时，本发明的装置可提供更逼真的人的腿部运动。
本发明描述至此，除了那些明确描述的以外，本发明可进行改型、变型和/或添加，应该理解本发明包括所有这些改型、变型和/或添加，以落入上述的精神和范围内。
权利要求
1.一种步行装置，包括i.一限定一前部、一后部和延伸其间的侧部的主体部分；ii.一对腿部，每一腿部布置在所述主体的每侧上，在其顶端连接到所述主体上，并在相反和底端限定一跟部以便与一支承表面接合；iii.一布置在所述腿部的所述底端的脚部；iv.一对间隔开并延伸穿过所述主体的侧部以便帮助将所述腿部连接到所述主体上的轴，其中每一轴在其每端包括一分别与所述腿部连接的偏心端部，每个所述端部容纳在形成于所述腿部内的开口中，该开口的第一个是轴颈开口，其限制所述端部相对于所述腿部转动，以及该开口的第二个形成为一长开口，并允许所述端部在所述长开口内相对于所述腿部转动和长度方向的运动，由此每个所述轴的转动造成所述腿部在步行运动中通常是在相反的方向上运动。
2.如权利要求1所述的步行装置，其特征在于，所述轴在相反的转动方向上转动。
3.如权利要求1所述的步行装置，其特征在于，所述轴在相同的转动方向上转动。
4.如权利要求1所述的步行装置，其特征在于，所述腿部以一种方式运动，使得每个所述跟部相对于所述主体部分在一通常是垂直方向上的椭圆形路径回转运动。
5.如权利要求1所述的步行装置，其特征在于，与每个所述腿部相关联的所述偏心端部具有不同的转动半径。
6.如权利要求1所述的步行装置，其特征在于，当所述装置直立时，所述开口通常水平间隔。
7.如权利要求1所述的步行装置，其特征在于，所述脚部可相对于所述腿部在所述腿部的纵向上和下运动，控制装置在所述纵向控制脚部运动。
8.如权利要求7所述的步行装置，其特征在于，所述控制装置包括一延伸到与所述轴之一的所述端部连接的构件，所述轴的转动通过所述构件的相应运动造成所述脚部的所述纵向运动。
9.如权利要求8所述的步行装置，其特征在于，所述构件是细长杆件。
10.如权利要求7所述的步行装置，其特征在于，所述脚部另外通过所述控制装置相对于所述腿部在该腿部运动方向上向前和向后运动。
11.如权利要求10所述的步行装置，其特征在于，所述脚部包括前和后挡块以便在移位的最大的前和后位置上接触所述腿部。
12.如权利要求11所述的步行装置，其特征在于，所述脚部包括一容纳所述腿部的穿透的长开口，使得所述腿部通过所述脚部延伸，以便所述跟部接合所述支承表面，所述长开口限定所述前和后挡块以便在移位的最大的前和后位置上接触所述腿部的相反一侧。
13.如权利要求1和12所述的步行装置，其特征在于，一对间隔开的轴的转动通过所述腿部的相应运动造成所述脚部随着脚部底端向前和向后的运动。
14.如权利要求7所述的步行装置，其特征在于，所述控制装置包括一与所述腿部和所述脚部相关联的枢转连接部，所述腿部和所述脚部枢转地连接到所述枢转连接部上，所述脚部还包括前和后挡块以便在移位的最大的前和后位置上接触所述腿部，当所述腿部运动所述跟部通过所述通常是垂直方向上椭圆形路径时，所述脚部可在所述移位的最大的前和后位置之间自由枢转。
15.如权利要求7所述的步行装置，其特征在于，所述控制装置包括一形成在所述脚部或所述腿部之一内并在向前的腿部运动方向上延伸的长开口，和一从所述脚部或所述腿部之另一个伸出的并容纳在所述长开口内的销轴，所述脚部还包括前和后挡块以便在移位的最大的前和后位置上接触所述腿部，所述脚部可围绕所述销轴在所述前和后挡块之间枢转并相对于所述销轴在所述长开口的相反端之间移动。
16.如权利要求7所述的步行装置，其特征在于，所述控制装置包括一在其每端具有偏心端部的第三轴，和一在其一端上连接每个所述端部并在其另一和相反端连接所述脚部的构件，所述第三轴的转动是这样的，使得所述脚部沿所述腿部的纵向并相对于所述腿部向前和向后移动。
17.如权利要求16所述的步行装置，其特征在于，所述脚部包括前和后挡块以便在移位的最大的前和后位置上接触所述腿部。
18.如权利要求1所述的步行装置，其特征在于，由所述轴的转动产生的腿部运动是这样的，使得在腿部运动时每一腿部的所述跟部和所述脚部之一的脚板保持与所述支承表面接触。
19.如权利要求18所述的步行装置，其特征在于，所述装置相对于所述装置的步行运动方向从一侧到另一侧横向倾斜，该装置构造成在步行运动时的任何时刻使其重心保持在一三角形内，该三角形限定在所述跟部的接触点和各自脚板与所述支承表面的接触点之间。
全文摘要
一种步行装置(10)，包括一限定一前部、一后部和在该前和后部之间延伸的侧部的主体部分(11)；一对布置在主体部分(11)的每侧上的腿部(12)，在其顶端连接到其上，并在另一端限定跟部(18)；一布置在每个腿部(12)的底端的脚部(13)；通过一对间隔开的轴(15、16)腿部(12)连接到主体部分(11)上，每一轴包括偏心端部(15b、16b)，并容纳在形成于各自腿部(12)内的开口中，开口之一是轴颈开口，其限制端部(16b)相对于腿部(12)的转动，第二开口(23)形成为一长开口，并允许端部(15b)在长开口(21)内相对于腿部(12)转动和长度方向的运动，轴(15、16)的转动造成腿部(12)在步行运动中通常是在相反的方向上运动。
文档编号A63H11/18GK1456380SQ02126458
公开日2003年11月19日 申请日期2002年7月22日 优先权日2001年7月20日
发明者张力元 申请人:张力元