动力传输模块和模块化积木的制作方法

本发明涉及积木益智玩具技术领域，具体涉及一种动力传输模块和模块化积木。

背景技术：

3-6岁是儿童智力发展的黄金时期，也是游戏活动的黄金时期，这个阶段的孩子都接受了一定的知识启蒙教育，具有一定的独立思考能力和动手能力，其掌握学习的基础知识也促使他们追求更多的儿童益智玩具。因此，这个时期给孩子准备的儿童益智玩具应该具有很强的智能和创意的操作玩法。适合这个时期孩子的幼儿益智类玩具应该具有很强的智能和创意，例如：组合类模型玩具、构造类、含有科学技术类的积木玩具等。

目前市面上的机械类积木儿童玩具最常见的危险就是玩具伤害，即机械物理伤害，例如：

a)玩具小零件易脱落，存在吞食、窒息危险；

b)玩具有危险尖点利边，存在刺穿危险，或玩具结构易碎,形成尖利的小零件,非常容易刺伤儿童；

c)带有弹珠易脱落的玩具,磁力珠等，儿童吞食两个及两个以上的强力磁铁,或者吞食强力磁铁和其他铁磁性物体(铁、钴、镍),磁铁会在消化系统中与另一个磁铁(或铁磁性物体)吸附,并对肠壁产生压力,可能引起肠胃穿孔或肠梗阻,严重时可能危及生命等等，更多大型的积木类玩具的搭建更是需要理解复杂的机械原理，低龄段儿童无法独立完成搭建操作。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种动力传输模块和模块化积木，解决了低龄段儿童无法独立完成搭建操作以及不易理解复杂的机械原理的技术问题。

本发明实施例的第一方面在于提供一种动力传输模块，包括：至少一个母头和至少一个能够与母头配合的公头，其特征在于，母头和公头设置于动力传输模块的不同端面上；母头包括设置于靠近端面侧的转轴，公头包括设置于靠近端面侧的轴套；转轴能够容纳在轴套中以同步旋转；动力传输模块的内部还包括：远离端面设置并与转轴连接的第一齿轮；和远离端面设置并与轴套连接的第二齿轮；第一齿轮与第二齿轮相互啮合。

在一些实施例中，动力传输模块的与相邻端面的转轴连接的第一齿轮之间和/或与相邻端面的轴套连接的第二齿轮之间相互啮合。

在一些实施例中，动力传输模块的转轴周围设置有环状凹槽，凹槽在靠近端面处沿圆周方向设置有多个挡块；轴套周围设置有环状凸起，凸起在远离端面处沿圆周方向设置有多个弹壁；其中，在母头和公头配合时，挡块与弹壁卡接。

在一些实施例中，动力传输模块的转轴所在的端面的四个角处设置有定位孔，轴套所在的端面的四个角处设置有定位柱，定位孔和定位柱用于母头和公头配合时进行对准。

在一些实施例中，动力传输模块选自六向转换模块、计数模块、变速模块或变向模块之一。

在一些实施例中，动力传输模块的外壳是透明的。

在一些实施例中，转轴选自外花键或棱柱体，轴套选自内花键或套筒。

本发明实施例的第二方面在于提供一种模块化积木，包括：动力模块、执行模块以及如上述实施例所述的动力传输模块，其特征在于，动力模块包括一个母头或一个公头；执行模块包括一个公头和/或一个母头；动力模块、动力传输模块和执行模块借由母头与公头的配合依次可拆卸地连接；动力模块用于动力的输入，动力经过动力传输模块转换并传递给执行模块，带动执行模块进行相应的输出。

在一些实施例中，模块化积木还包括连接扩展模块，其包括设置于一端面的公头及设置于相对端面的母头，公头或母头能够与动力传输模块的对应母头或公头可拆卸地连接。

在一些实施例中，连接扩展模块的母头和公头所在的端面上设置有第一扩展孔，与母头和公头所在的端面相邻的端面上设置有第二扩展孔，第一扩展孔与第二扩展孔用于与其他模块进行扩展；第一扩展孔和第二扩展孔为盲孔；第一扩展孔与第二扩展孔深度不同。

在一些实施例中，动力模块选自电机模块、手动模块或发条模块之一；执行模块选自弹射模块、旋转往复模块、音乐模块、灯光模块、摆动模块或蓄力模块之一。

在一些实施例中，执行模块为升降模块，升降模块包括与其可拆卸地连接的升降杆，升降杆的顶部设有呈十字交叉状的扩展孔单元，用于与其它模块进行扩展。

在一些实施例中，升降模块还包括：曲柄、转轴和导轨；曲柄与转轴或轴套可拆卸地连接，升降杆与导轨滑动连接，曲柄在导轨中运动以带动升降杆上下运动。

在一些实施例中，模块化积木的动力模块和执行模块的外壳是透明的。

本发明实施例提供的一种动力传输模块具有如下的技术效果：

通过在动力传输模块上设置至少一个母头和至少一个能够与母头配合的公头，公头可以接收动力的输入，并通过动力传输模块内部的齿轮将动力传输给母头并通过母头输出给模块化积木的其它模块，从而带动其它模块的运动，实现将输入的机械能、电能转化成相应执行模块输出的机械能、电能之一或其组合，从而实现将输入的动力通过机械装置转化为其它模块多种形式的运动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为根据本发明一实施例的动力传输模块的结构示意图，其中其外壳被部分去除。

图2为根据本发明一实施例的动力传输模块的结构示意图。

图3为根据本发明一实施例的连接扩展模块的结构示意图。

图4为根据本发明一实施例的动力模块的结构示意图。

图5为根据本发明一实施例的升降模块的结构示意图。

图6为根据本发明一实施例的模块化积木的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为根据本发明一实施例的动力传输模块的结构示意图，其中其外壳被部分去除。

如图1所示，本发明实施例的第一方面在于提供一种动力传输模块，包括：至少一个母头11和至少一个能够与母头配合的公头13，母头11和公头13设置于动力传输模块的不同端面上；母头11包括设置于靠近端面侧的转轴15，公头13包括设置于靠近端面侧的轴套16；转轴15能够容纳在轴套16中以同步旋转；动力传输模块的内部还包括：远离端面设置并与转轴15连接的第一齿轮12；和远离端面设置并与轴套16连接的第二齿轮14；第一齿轮12与第二齿轮14相互啮合。

具体地，公头13为动力的输入口，母头11为动力的输出口是本发明的优选方案，本发明对动力输入口和动力输出口的类型不作具体限制。动力指的是动能、机械能、电能中的任意一种，本发明对动力的种类不做具体限制。转轴15和第一齿轮12连接，轴套16和第二齿轮14连接，当动力传输模块的相邻两个端面上分别设置有公头和母头时，则与该公头连接的第二齿轮与该母头连接的第一齿轮12相互啮合，动力输入口输入的动力作用于转轴15，传递给第一齿轮12，第一齿轮12传递给与其相邻的第二齿轮14，第二齿轮14传递给与其相邻的第一齿轮12，如此扩展传递到与动力传输模块连接的其它模块。

基于本发明的实施例，通过在动力传输模块上设置至少一个母头和至少一个能够与母头配合的公头，公头可以接收动力的输入，并通过动力传输模块内部的齿轮将动力传输给母头并通过母头输出给模块化积木的其它模块，从而带动其它模块的运动，实现将机械能、电能转化成相应执行模块输出的机械能、电能之一或其组合，从而实现将输入的动力通过机械装置转化为其它模块多种形式的运动。

在本发明一实施例中，如图1所示，动力传输模块的与相邻端面的转轴连接的第一齿轮12之间和/或与相邻端面的轴套连接的第二齿轮14之间相互啮合。

具体地，当动力传输模块的相邻两个端面上均设置有母头11时，则与该两个母头11连接的第一齿轮12相互啮合；当动力传输模块的相邻两个端面上均设置有公头13时，则与该两个公头13连接的第二齿轮14相互啮合。

具体地，动力传输模块的端面上可以既设置有公头13又设置有母头11，当动力传输模块的相邻端面上分别设置有公头13和母头11时，则与公头13相连的第二齿轮14和与母头11相连的第一齿轮12互相啮合，当动力传输模块的相邻端面上均设置有公头13时，则与公头13相连的第二齿轮14之间互相啮合，当动力传输模块的相邻端面上均设置有母头11时，则与母头11相连的第一齿轮12之间互相啮合。

基于本发明的实施例，通过在动力传输模块的各个端面上设置公头或母头，以及与公头相连的第二齿轮和/或与母头相连的第一齿轮之间的互相啮合，可以将输入的动力通过齿轮间的啮合传输到与动力传输模块相连的其它模块，便于动力的扩展与传输，及带动其它模块运动。

图2为根据本发明一实施例的动力传输模块的结构示意图。图3为根据本发明一实施例的连接扩展模块的结构示意图。

如图2和图3所示，在本发明一实施例中，动力传输模块的转轴15周围设置有环状凹槽，环状凹槽在靠近端面处沿圆周方向设置有多个挡块33；轴套16周围设置有环状凸起，环状凸起在远离端面处沿圆周方向设置有多个弹壁21；其中，在母头11和公头13配合时，挡块33与弹壁21卡接。

具体地，在动力传输模块转轴15周围的环状凹槽上还设置有第一缺口23，在轴套16周围的环状凸起上设置有第二缺口24，当转轴15和轴套16卡接时，首先弹壁21对准第一缺口23，然后将弹壁21相对第一缺口23转动，直到弹壁21与挡块33重合，调整连接的两个端面重合即可。

基于本发明的实施例，通过在动力传输模块的转轴周围的环状凹槽上设置多个挡块以及在轴套周围设置的环状凸起上设置多个弹壁，挡块和弹壁的卡接配合可以限制住插入模块的轴向脱出，起到保持两模块对齐，防止旋转脱出的作用。

在本发明一实施例中，动力传输模块的转轴15所在的端面的四个角处设置有定位孔25，轴套所在的端面的四个角处设置有定位柱22，定位孔25和定位柱22用于母头11和公头13配合时进行对准。

具体地，定位孔25为盲孔，在弹壁21与挡块33重合时，此时，定位柱22正好旋入定位孔中，起到保持两模块对齐，防止旋转脱出的作用。

在本发明一实施例中，动力传输模块选自六向转换模块、计数模块、变速模块或变向模块之一。

具体地，动力传输模块包括逻辑模块和连接模块，逻辑模块选自计数模块、变速模块或变相模块之一，连接模块选自六向转换模块。

具体地，例如，在六向转换模块中，其单位比例尺寸为5×5×3，通过转轴15、轴套16以及齿轮间的配合，可以将z轴方向输入的动力转换成x轴或y轴的动力输出；在计数模块中，其单位比例尺寸为5×5×3，通过转轴15、轴套16以及齿轮间的配合，将连续的动力输入转化为间歇的数字显示；在变速模块中，通过转轴15、轴套16以及周长不同的齿轮之间的配合，将快速/慢速的动力输入转化为慢速/快速的动力输出；在变向模块中，其单位比例尺寸为5×5×3，通过转轴15、轴套16以及齿轮间的配合，可以起到改变输出的动力方向的效果。本发明对上述各个模块的单位比例尺寸不做具体的限制。

基于本发明的实施例，对动力传输模块的不同形式的设置可以使使用者通过各部件大小间的组合、连接方式，对物体的形状和相互位置间的认知越来越丰富，为今后学习几何知识打下深厚的实践基础。

在本发明一实施例中，动力传输模块的外壳是透明的。

具体地，动力传输模块的外壳也可以不是透明的，本发明对动力传输模块的透明度不做具体限制。

基于本发明的实施例，动力传输模块的外壳设置成透明的，方便使用者对动力传输模块内部的结构进行观察，便于理解动力传输模块内部的机械运动原理。

在本发明一实施例中，转轴15选自外花键或棱柱体，轴套16选自内花键或套筒。

具体地，转轴是花键还是棱柱体可以根据与动力传输模块连接的其它模块的接口的形状决定。

图4为根据本发明一实施例的动力模块的结构示意图。图5为根据本发明一实施例的升降模块的结构示意图。图6为根据本发明一实施例的模块化积木的结构示意图。

本发明实施例的第二方面在于提供一种模块化积木，如图4、图5和图6所示，包括：动力模块41、执行模块64以及如上述实施例所述的动力传输模块63，动力模块41包括一个母头或一个公头；执行模块64包括一个公头13和/或一个母头11；动力模块41、动力传输模块63和执行模块64借由母头11与公头13的配合依次可拆卸地连接；动力模块41用于动力的输入，动力经过动力传输模块63转换并传递给执行模块64，带动执行模块64进行相应的输出。

具体地，当动力模块41为手摇模块时，在摇把411对面设置有一个母头11或一个公头13，用于与动力传输模块63连接，优选地，设置动力的出口为母头11，动力的入口为公头13。优选地，动力模块41包括输出动力的母头11。

具体地，当执行模块64之后不需要再接入新的模块时，执行模块64包括一个公头13或一个母头11，优选地，当执行模块64之后不需要再接入新的模块时，执行模块64包括一个公头13作为动力的接入端。当执行模块64需要继续连接别的模块时，则执行模块64包括一个公头13和一个母头11，优选地，执行模块64与动力传输模块63相连的一端为公头13，与其它模块相连的一端为母头11。

基于本发明的实施例，根据动力传输和扩展的情况在动力模块41、动力传输模块63和执行模块64上设置相应数量的公头13和母头11，可以做到对模块化积木空间的充分利用，也可以保证动力模块输入的动力在模块化积木的各个模块中有效的转化与传递。

在本发明一实施例中，模块化积木还包括连接扩展模块62，其包括设置于一端面的公头13及设置于相对端面的母头11，公头13或母头11能够与动力传输模块63的对应母头11或公头13可拆卸地连接。

具体地，连接扩展模块62的母头11和公头13所在的端面上设置有第一扩展孔32，与母头11和公头13所在的端面相邻的端面上设置有第二扩展孔31，第一扩展孔32与第二扩展孔31用于与其他模块进行扩展；第一扩展孔32和第二扩展孔31为盲孔；第一扩展孔32与第二扩展孔31深度不同。

具体地，连接扩展模块62可以通过第一扩展孔32或第二扩展孔31与执行模块64即各种运动机构，包含：升降、摆动、往复、间歇、曲柄52、旋转等各种空间运动形态及其扩展形式组成的运动机构以及乐高体系等进行可持续扩展；执行模块64即各种运动机构也可以与各种执行模块64即各种运动机构持续扩展。

优选地，第一扩展孔32设置在连接扩展模块62的母头11和公头13所在的端面的四个角处，第一扩展孔32在母头11所在的端面上的数量为4个，在公头13所在的端面上的数量也为4个；第二扩展孔31设置在与公头13和母头11所在的端面相邻的端面上，该相邻的端面的数量为4个，在该相邻的每个端面上的第二扩展孔31的数量为3个，第一扩展孔32和第二扩展孔31均为盲孔。

基于本发明的实施例，通过在连接扩展模块62上设置不同位置的扩展孔，可以通过扩展孔灵活地与其它模块或乐高体系进行连接扩展，将动力传输给其它模块或乐高体系。

在本发明一实施例中，动力模块选自电机模块、手动模块或发条模块之一；执行模块64选自旋转往复模块、音乐模块、灯光模块、摆动模块或蓄力模块之一。

具体地，电机模块的单位比例尺寸为5×5×5，通过电机驱动，自带电池、开关、蓝牙等功能，与扩展的乐高电机的输出扭矩一致；手动模块的单位比例尺寸为5×5×1，通过手摇提供动力；发条模块，单位比例尺寸为5×5×3，通过上弦提供一段时间的持续动力。

具体地，音乐模块的单位比例尺寸为5×5×5，当音乐模块的公头13与动力传输模块63的母头11相连时，动力传输模块63传输的动力驱动音乐模块的公头13旋转并驱动音乐模块内部的八音盒机芯播放特定音乐。

具体地，灯光模块的单位比例尺寸为5×5×3，灯光模块内部包含旋转发电结构，当有动力驱动灯光模块的公头13旋转时，灯光模块内部的旋转发电机构启动，灯光模块即可发光。

具体地，摆动模块的单位比例尺寸为5×5×3，可以在摆动模块的公头13接收输入的动力之后实现180度的摆动。

具体地，蓄力模块的单位比例尺寸为5×5×3，可以在蓄力模块的公头13接收输入的动力之后，通过旋转(90度)蓄力，在一个周期内发出，可做弹射、弹跳等动作。

本发明对上述各个模块的单位比例尺寸不做具体的限制。

基于本发明的实施例，通过对动力模块41和执行模块64提供多种模块的选择，可以让模块化积木的组合方式多样化，满足用户对积木组合的不同的需求。

图6为根据本发明一实施例的模块化积木的结构示意图。

在本发明的一实施例中，如图6所示，执行模块64为升降模块，升降模块包括与其可拆卸地连接的升降杆641，升降杆641的顶部设有呈十字交叉状的扩展孔单元51，用于与其它模块进行扩展。

具体地，该呈十字形交叉的扩展孔单元51呈错位的十字交叉形状或呈正交的有共同交点的十字交叉形状，本发明对该呈十字形交叉的扩展孔单元51的具体形状不做具体限制。

具体地，升降模块还包括：曲柄52和导轨54；曲柄52与转轴15或轴套16可拆卸地连接，升降杆641与导轨54滑动连接，曲柄52在导轨54中运动以带动升降杆641上下运动。

具体地，动力模块的能量通过转轴15或轴套16传递到升降模块，然后转轴15或轴套16带动曲柄52转动，曲柄52在导轨54中移动，从而带动导轨54转动，导轨54转动的同时带动升降杆641上下往复升降，同时升降杆641顶部的扩展孔单元51可以与乐高体系进行扩展，优选地，轴套16作为动力的输入端，转轴15作为动力的输出端，当然，可以理解的是，转轴也可以作为动力的输入端，轴套也可以作为动力的输出端，本发明对动力输入端和动力输出端是轴套或转轴不做具体限制。

基于本发明的实施例，通过在升降模块的升降杆641上设置扩展孔单元51，可以将升降模块与乐高体系进行扩展，增强了模块化积木的可扩展性。

在本发明一实施例中，模块化积木的动力模块和执行模块64的外壳是透明的。

具体地，该外壳也可以是不透明的，本发明对模块化积木的动力模块和执行模块64的外壳是否透明不做具体限制。

基于本发明的实施例，通过将模块化积木的各个模块的外壳设置成透明，可以使用户在对积木进行操作时能够明确的观察到内部结构的各部件大小及其组合、连接方式，以及对内部结构各部件的形状和相互位置的认知越来越丰富，为今后学习几何知识打下深厚的实践基础。

为使本领域技术人员进一步了解本发明的技术方案，以下以具体实施例详细阐述本发明的使用过程。如图1-图5及图6所示：

首先本发明实施例要保护的是一个动力传输模块63，包括：至少一个母头11和至少一个能够与母头配合的公头13，母头11和公头13设置于动力传输模块63的不同端面上；母头11包括设置于靠近端面侧的转轴15，公头13包括设置于靠近端面侧的轴套16；转轴15能够容纳在轴套16中以同步旋转；动力传输模块63的内部还包括：远离端面设置并与转轴15连接的第一齿轮12；和远离端面设置并与轴套16连接的第二齿轮14；第一齿轮12与第二齿轮14相互啮合。转轴15和第一齿轮12连接，轴套16和第二齿轮14连接，动力传输模块63的与相邻端面的转轴15连接的第一齿轮12之间和/或与相邻端面的轴套连接的第二齿轮14之间相互啮合。动力传输模块63的转轴15周围设置有环状凹槽，环状凹槽在靠近端面处沿圆周方向设置有多个挡块33；轴套16周围设置有环状凸起，环状凸起在远离端面处沿圆周方向设置有多个弹壁21；其中，在母头11和公头13配合时，挡块33与弹壁21卡接。动力传输模块63的转轴15所在的端面的四个角处设置有定位孔25，轴套所在的端面的四个角处设置有定位柱22，定位孔25和定位柱22用于母头11和公头13配合时进行对准。动力传输模块63选自六向转换模块、计数模块、变速模块或变向模块之一。动力传输模块63的外壳是透明的。

其次，本发明一实施例要保护的是一种模块化积木，包括：动力模块41、执行模块64以及动力传输模块63，动力模块41包括一个母头或一个公头；执行模块64包括一个公头13和/或一个母头11；动力模块41、动力传输模块63和执行模块64借由母头与公头的配合依次可拆卸地连接；动力模块41用于动力的输入，动力经过动力传输模块63转换并传递给执行模块64，带动执行模块64进行相应的输出。模块化积木还包括连接扩展模块62，其包括设置于一端面的公头13及设置于相对端面的母头11，公头13或母头11能够与动力传输模块63的对应母头11或公头13可拆卸地连接。连接扩展模块62的母头和公头所在的端面上设置有第一扩展孔32，与母头11和公头13所在的端面相邻的端面上设置有第二扩展孔31，第一扩展孔32与第二扩展孔31用于与其他模块进行扩展；第一扩展孔32和第二扩展孔31为盲孔；第一扩展孔32与第二扩展孔31深度不同。动力模块选自电机模块、手动模块或发条模块之一；执行模块64选自音乐模块、灯光模块、摆动模块或蓄力模块之一。执行模块64为升降模块，升降模块包括与其可拆卸地连接的升降杆641，升降杆641的顶部设有呈十字交叉状的扩展孔单元51，用于与其它模块进行扩展。该呈十字形交叉的扩展孔单元51呈错位的十字交叉形状或呈正交的有共同交点的十字交叉形状，本发明对该呈十字形交叉的扩展孔单元51的具体形状不做具体限制。升降模块还包括：曲柄52和导轨54；曲柄52与转轴15或轴套16可拆卸地连接，升降杆641与导轨54滑动连接，曲柄52在导轨54中运动以带动升降杆641上下运动。动力模块的能量通过转轴15传递到升降模块，然后转轴15带动曲柄52转动，曲柄52在导轨54中移动，从而带动导轨54转动，导轨54转动的同时带动升降杆641上下往复升降，同时升降杆641顶部的扩展孔单元51可以与乐高体系进行扩展。模块化积木的动力模块41和执行模块64的外壳是透明的。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。