專利名稱：具有多個由球窩關(guān)節(jié)連接的身體零件的玩具造型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種玩具造型，這種玩具造型具有多個身體零件，每一個身體零件都由球窩關(guān)節(jié)互相毗鄰連接。
背景技術(shù)：
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玩具造型的目的在于復(fù)制相應(yīng)的活動形體的姿態(tài)和運動。例如，人形的玩具造型都力圖盡可能逼真地復(fù)制人體的運動。
隨著玩具尺寸的減小，設(shè)計和制造包括多重可活動的關(guān)節(jié)的玩具造型變得越加困難。
對于如此小的玩具造型，一個具體的問題是需要提供更小的耐用的關(guān)節(jié)，這些關(guān)節(jié)要具有充分接近的間隙，以提供關(guān)節(jié)的適當(dāng)動作所需的在可活動表面之間必須的摩擦。
隨著關(guān)節(jié)數(shù)量的增加，該問題就更復(fù)雜化，因為對關(guān)節(jié)強(qiáng)度越來越高的要求針對的是更大的肢體部件，而在小玩具形體中結(jié)構(gòu)的緊湊性通常是一個必須實現(xiàn)的目標(biāo)。
本發(fā)明尤其是對這樣的小型玩具造型中使用的關(guān)節(jié)裝置提出了改進(jìn)。
本發(fā)明涉及玩具造型領(lǐng)域，尤其是解決了有關(guān)小型玩具造型，例如高度為三英寸左右或稍大的玩具形體的眾多問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種包括多個身體零件的有關(guān)節(jié)連接的玩具造型，每個零件都可活動地適合于通過球窩關(guān)節(jié)裝置互相毗鄰連接。
每個球窩關(guān)節(jié)裝置都具有一個來自身體零件的某個區(qū)域突出的球部和一個位于毗鄰連接的身體零件中的相應(yīng)的窩部。
球部具有一個被支撐在軸上的球節(jié)，窩部具有一個可轉(zhuǎn)動地接納球節(jié)的窩。
其中，在一個或多個球窩關(guān)節(jié)裝置中，窩部設(shè)有一個在其內(nèi)部有窩的輪廓腔裝置，該輪廓腔裝置限制軸在其內(nèi)部運動的范圍。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，對于一個或多個球窩關(guān)節(jié)裝置，在球部從其伸出的身體零件的區(qū)域附近設(shè)置一個轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置，該轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置也限制了軸在輪廓腔裝置內(nèi)運動的范圍。
無論是單獨地或聯(lián)合地，每個輪廓腔裝置和轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置都能使球窩關(guān)節(jié)裝置逼真地復(fù)制相應(yīng)的活動造型中這樣的關(guān)節(jié)的運動。
最好轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置包括一個球部從其身體零件突出的的突起，該突起阻礙了毗鄰連接的身體零件的轉(zhuǎn)動。
最好轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置是整體性的，并且和該裝置所伸出的身體零件采用相同的材料制成。
最好轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置包括一個通常以軸桿的縱向軸線的方向從身體零件伸出的突起。
最好有一個轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置位于相應(yīng)于膝蓋的關(guān)節(jié)上。
有一個轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置可以位于相應(yīng)于踝部的關(guān)節(jié)上。
最好輪廓腔裝置包括限定軸在其內(nèi)的運動范圍的輪廓側(cè)壁，軸適合于在輪廓腔裝置的側(cè)壁的界限之內(nèi)轉(zhuǎn)動。
在一個或多個球窩關(guān)節(jié)裝置中，側(cè)壁可以不對稱。
在本發(fā)明的一個典型的實施例中，輪廓腔裝置的側(cè)壁限定了通向窩的開口，該開口允許軸桿以通常在第一方向比在第二方向更大的運動自由度在其中運動，其中第二方向和第一方向橫向相交。
最好球節(jié)可拆卸地連接到相應(yīng)的窩部。
最好在球部中，球直徑和軸直徑之比約為1.36。
最好玩具造型直立時高度約三英寸。
最好玩具造型直立時高度至少三英寸高。
在本發(fā)明的一個實施例中，球直徑比窩直徑大0.05到0.08mm，以提供適合于達(dá)到關(guān)節(jié)連接中穩(wěn)定性的壽命的相互影響。
最好玩具造型的每一條腿有一個下腿肢體和一個上腿肢體，下腿肢體比上腿肢體大，使重心能位于靠近整個腿部的下部。
最好玩具造型的每一個手臂有一個下手臂肢體和一個上手臂肢體，下手臂肢體比上手臂肢體大，使重心能位于靠近整個手臂的下部。
最好玩具造型的踝關(guān)節(jié)具有一個球部，其中軸桿被設(shè)置成基本垂直于下腿身體零件的縱軸。
最好從踝關(guān)節(jié)伸出的球部連接到相應(yīng)于腳的身體零件的側(cè)面。
最好玩具造型在踝，膝，髖，軀干，肩，肘和頸部配備球窩關(guān)節(jié)裝置。
最好玩具造型在其所有關(guān)節(jié)上都配備球窩關(guān)節(jié)裝置，最好所配備的全部關(guān)節(jié)裝置數(shù)為十四個。
最好玩具造型的腿部的重量基本和形體的其余零件的重量相同以達(dá)到玩具的平衡度。
在本發(fā)明的一個實施例的一個或多個球窩關(guān)節(jié)裝置中，窩位于延長的身體零件的一端，窩部適合于通過延長的身體零件在側(cè)面的開口將球節(jié)接納到窩內(nèi)。
最好玩具是人形的或動物形的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面提供了一種操作性地適合于連接多個身體零件以形成一個有關(guān)節(jié)連接的玩具形體的球窩關(guān)節(jié)裝置。
球窩關(guān)節(jié)裝置都具有一個從身體零件的某個區(qū)域伸出的球部，還具有一個位于毗鄰連接的身體零件中的相應(yīng)的窩部。
球部具有一個被支撐在軸上的球節(jié)，窩部具有一個可轉(zhuǎn)動地接納球節(jié)的窩。
其中，在一個或多個球窩關(guān)節(jié)裝置中，窩部配備一個在其內(nèi)部有窩的輪廓腔裝置，該輪廓腔裝置限制軸桿在其內(nèi)部運動的范圍。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步特征，在玩具造型的范圍內(nèi)提供了一種如上所述的踝關(guān)節(jié)窩。


為了更完整地理解本發(fā)明，將參考附圖僅通過實例的方式對本發(fā)明的實施例進(jìn)行敘述，這些附圖為圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例毗鄰連接在一起以形成一個有關(guān)節(jié)連接的玩具造型的多個身體零件的分解透視圖；圖2A到2D說明了圖1的玩具造型的上臂可能的運動范圍；圖3A到3C說明了圖1的同一個玩具造型的下前臂可能的運動范圍；
圖4A到4C說明了同一個玩具造型的膝關(guān)節(jié)可能的運動范圍；圖5A到5E說明了圖1的同一個玩具造型的踝關(guān)節(jié)可能的運動范圍；圖6說明了在圖1的玩具形體中使用的球窩關(guān)節(jié)裝置的軸直徑和球直徑的臨界比(說明書精確地敘述了該實施例并配備了附圖)；圖7A和7B為圖1的玩具造型的踝關(guān)節(jié)的剖面圖，而圖7C到7E為玩具造型的腳的側(cè)視圖；圖8A和8B顯示了圖1的玩具造型的膝關(guān)節(jié)可能運動的極限位置；圖8C為圖8A和8B的膝關(guān)節(jié)的正視剖面圖；圖9A到9C為玩具造型的髖關(guān)節(jié)的側(cè)視和正視圖，圖9C是剖面圖；圖10A說明了玩具造型的軀干關(guān)節(jié)可能的運動范圍的剖面圖；圖10B和10C說明了玩具造型的肩關(guān)節(jié)可能的運動范圍的剖面圖；圖11A和11B說明了玩具造型的前臂可能的運動范圍的剖面圖；圖11C到11D說明了玩具造型的腕關(guān)節(jié)可能的運動范圍；圖12A到12D說明了玩具造型的頸關(guān)節(jié)可能的運動范圍。
在附圖中，一些部件共用了共同的參考數(shù)字，諸如球，軸，側(cè)壁和輪廓腔的共同的參考數(shù)字，但可以理解的是，每個關(guān)節(jié)的尺寸和形狀隨每個關(guān)節(jié)而發(fā)生變化。共同的參考數(shù)字僅為了容易理解和敘述方便的目的而設(shè)置。
具體實施例方式
參考附圖，圖1為有關(guān)節(jié)連接的玩具造型1000的一個實施例的各個元件的爆炸透視圖。在該實例中，玩具造型為人形。
玩具造型1000包括多個身體零件，每個零件都可活動地適合于通過球窩關(guān)節(jié)裝置25互相毗鄰連接。通過使用用于玩具造型1000的每個關(guān)節(jié)的球窩關(guān)節(jié)裝置25實現(xiàn)關(guān)節(jié)的無縫連接。
玩具造型1000的實施例能夠模仿一個玩具造型1000所要體現(xiàn)的相應(yīng)的有生命的形體的運動或關(guān)節(jié)連接的范圍。這種有生命的形體可以包括人的形體，恐龍，機(jī)器人或神話人物。為了模仿有生命的肢體關(guān)節(jié)連接，玩具造型1000的實施例具有大量的足以模仿活動形式的關(guān)節(jié)。在該實施例中，玩具造型1000具有至少十四個球窩關(guān)節(jié)25。該十四個關(guān)節(jié)包括頸110，雙肩120L、120R，雙肘130L、130R，雙腕140L、140R，上軀干150，下軀干或雙髖160L、160R，雙膝170L、170R以及雙踝180L、180R(字母L和R表示左右取向)。
在如此小尺寸的玩具造型1000中使用如此大量的關(guān)節(jié)時需要一種平衡。一方面，需要有結(jié)構(gòu)堅固的造型，肢體要大到足以在肢體部件中容納窩關(guān)節(jié)，以滿足大關(guān)節(jié)的要求。另一方面，相反的限制是要將肢體的尺寸保持在和真實生命相類似的范圍內(nèi)。
玩具造型1000的實施例約有三英寸高，克服了和創(chuàng)造這種尺寸下的有關(guān)節(jié)連接的類似有生命的玩具造型有關(guān)的各種問題。
在圖1中，玩具造型1000包括頭100，上軀干200，具有一個臀部610的下軀干600，上臂300L、300R，下前臂400L、400R，手500L、500R，上腿或大腿700L、700R，下腿或小腿800L、800R以及腳900L、900R。
在該實施例中，所有的關(guān)節(jié)都由球窩關(guān)節(jié)25構(gòu)成。每個球窩關(guān)節(jié)裝置都有一個球部10。在該實施例中，玩具造型1000的所有球部都完全一樣，如果使用者需要，各種身體零件能互相交換。
球部10包括一個支撐在軸桿或軸30上的球節(jié)或球20。每個球部的球20和軸30在前面的圖7的一些剖面圖中能清楚地看到。
每個球窩關(guān)節(jié)裝置25有一個從一個身體零件的區(qū)域伸出的球部10。球窩關(guān)節(jié)裝置25還有一個位于毗鄰連接的身體零件中的相應(yīng)的窩部15。球部10和窩部15以球窩的方式連接在一起以使毗鄰連接的零件的進(jìn)行各種角度的相對轉(zhuǎn)動運動。
窩部15有一個接納球20的窩40。球20可拆卸地連接到窩40中。
在一個或多個球窩關(guān)節(jié)裝置中，窩部15配備一個在其內(nèi)部有窩40的輪廓腔裝置50。該輪廓腔裝置50限制軸30在腔50內(nèi)的運動范圍。不同的關(guān)節(jié)的輪廓腔裝置的實例的內(nèi)部形狀在圖7的一些剖面圖中可清楚地看到。
因為輪廓腔50有限定軸30在腔50中的運動范圍的側(cè)壁51，從而達(dá)到對運動限制的目的。
在一個或多個窩裝置中，輪廓腔裝置50的側(cè)壁51限定一個通向窩40的開口。該開口允許軸桿以通常在第一方向比在第二方向更大的運動自由度在其中運動，其中第二方向和第一方向橫向相交。例如，在圖8A和8B中，開口通常在垂直平面中的運動自由度更大，而從側(cè)面到側(cè)面的運動自由度要小得多。
遍觀所有附圖，僅為了便于理解的目的側(cè)壁都被標(biāo)為51，但是應(yīng)該理解的是，玩具的各個關(guān)節(jié)中每個輪廓腔50的輪廓都是不同的。每個關(guān)節(jié)的每個輪廓腔50之間的差異是必須的，這樣才能為模仿人體中發(fā)現(xiàn)的各種運動而提供不同的運動范圍。
在該實施例的一個或多個身體零件中，窩40位于延長的身體零件的一端。窩部15適合于通過在延長的身體零件的側(cè)面上的開口將球20接納進(jìn)窩40，而不是在和延長的身體零件的軸線成一直線的方向上進(jìn)入臼窩40。但是，在其他的修改例中，可以使球20在和延長的身體零件的軸線成一直線的方向上進(jìn)入臼窩40，如果設(shè)計者確信這樣的修改有利于達(dá)到更大程度的真實性，靈活性和平衡性，或達(dá)到其他這樣的包括在本說明書中提及的有利條件就可以這樣做。
圖2到圖5顯示了因為輪廓腔50的形狀而模仿類似人類運動的可能范圍的實例。圖2A到2D說明了玩具造型1000的上臂300L，300R的可能的運動范圍。
在圖2A中，輪廓腔50的開口取向朝上(在上臂300L的肩部顯示)，這樣使上臂300能在x-y平面上有90°的運動范圍(如由相對于右臂300R顯示的彎曲箭頭A所顯示的那樣)。
當(dāng)上臂300L繞如圖2B中顯示的肩關(guān)節(jié)120L轉(zhuǎn)動180°時，現(xiàn)在輪廓腔50的開口面向下，這樣使上臂300L，300R能在x-y平面中在90°的運動范圍內(nèi)上下運動，如圖2B中箭頭B所示。
輪廓腔50的形狀也使上臂300能繞肩關(guān)節(jié)120在y-z平面中在360°的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，如圖2C的側(cè)視圖中所示(類似于人象風(fēng)車一樣轉(zhuǎn)動其手臂)。
在圖2D的平面圖中，為左上臂300L輪廓腔50的開口取向朝上，為右上臂300R取向朝下。這意味著左臂300L可以在x-y平面中從水平到向上直立運動，而右臂300R也可以在x-y平面中從水平向下運動到身體的旁邊(類似于圖2A和2B中顯示的方式)。但是，在該取向中，手臂300不能在x-z平面中向前轉(zhuǎn)動。為了使手臂300在x-z平面中向前運動，輪廓腔50的開口將必須在肩關(guān)節(jié)120上轉(zhuǎn)動而使其面向前。
圖3A到3C說明了前臂400L的輪廓腔50的形狀能怎樣實現(xiàn)運動的多樣化。每個輪廓腔50在其內(nèi)部都有一個窩40。該前臂400L能在x-z平面中360°軸向轉(zhuǎn)動，如圖3A中的左前臂400L所示。
在該實施例中，前臂部件400為僅有的包含兩個窩部15的身體零件，因此，前臂400被設(shè)計成比上臂300更厚以保持圍繞肘部和腕部窩130和140的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
在圖3A中，輪廓腔50中的窩40也能在x-z平面中360°轉(zhuǎn)動，諸如在右前臂400R中那樣。當(dāng)然，這樣的運動包括一個不切實際的部分，但是偏離現(xiàn)實的一個稍許的折衷方案還是可以接受的，因此玩具造型1000的元件不會變得太笨重，而如果為了避免所有的不像人的運動而添加各種阻擋塊或額外的元件的話，這樣的笨重就會發(fā)生。
如圖3A中的左臂400L所示，輪廓腔50的開口取向面向肘關(guān)節(jié)130L的前部。具體地說肘關(guān)節(jié)130L的后面部分不配備開口。也就是說，肘關(guān)節(jié)130L的輪廓腔50具有在背后端封閉而在前面端開口的側(cè)壁51。這樣的配置使前臂400L能在x-y平面中上下運動，如圖3C所示，但不能不現(xiàn)實地向后運動。
輪廓腔50的形狀在玩具造型1000中對于每個關(guān)節(jié)都是獨特的，因為它要盡可能接近地模仿人類運動的范圍和限度。特別地，每個輪廓腔50中的變化都是通過改變側(cè)壁51中開口的位置達(dá)到的。例如，在圖11A和11B中，側(cè)壁51中的開口使軸30能在開口中運動。這樣，在圖11A中，開口的偏置能使前臂400向前運動，但不能向后運動(比較圖11A和11B)。輪廓腔50側(cè)面的開口是在腔50的這些零件中不存在這樣的側(cè)壁51的結(jié)果。
在圖12中，輪廓腔50的偏置是很明顯的，因為其允許在x-y平面中在軸線的兩側(cè)偏離垂直軸線作30°的運動，在y-z平面中在兩側(cè)偏離垂直軸線作60°的運動。
這樣，在一個或多個球窩關(guān)節(jié)裝置25中，輪廓腔50的側(cè)壁51不對稱，因為為了模仿人類的運動范圍側(cè)壁中的開口將是多種多樣的。另外，輪廓腔50的側(cè)壁51的角度或傾斜也將是變化的以達(dá)到更大或更小的開口。
在輪廓腔50的側(cè)面中，不對稱的開口限制了帶有對于一個方向超過另一個方向上的偏置的一個肢體的運動。例如，在圖11A和圖11B中，就有對于前臂400的向前運動的偏置，因為這樣模仿了人的前臂的動作。
值得注意的是，有時，找到符合真實的折衷方法，尤其是想達(dá)到100％的符合真實對于玩具的緊湊結(jié)構(gòu)反而有害。因此，為了完全保持玩具造型1000的緊湊的結(jié)構(gòu)，對于每一個關(guān)節(jié)必須作出決定，需要保持真實到什么樣的程度。
每個關(guān)節(jié)的輪廓腔50的形狀至少應(yīng)該使使用者能將各種身體零件裝配成一個能模仿人體的完整的構(gòu)型?；蛘哒f，沒有必要使玩具造型1000在所有不自然的位置都受到阻擋，但僅要求其能達(dá)到所有自然的位置。
如圖3所示，前臂400大于上臂300。這使手臂的重心的位置能靠近手臂的下部。為了提供低重心，手臂下部夸張的尺寸也能在玩具形體1000的腿部看到。在圖5中，下腿部800大于上腿部700。當(dāng)直立時，低重心位置向玩具造型1000提供了更高的穩(wěn)定性。
而且，為了提高穩(wěn)定性，腳900也是超大的。因此，如圖5所示，朝向玩具形體1000底部的肢體和身體零件的尺寸都增加了。朝向玩具底部的肢體尺寸的逐漸增加提供了低重心，提高了玩具造型1000在直立位置時的穩(wěn)定性。
圖11A顯示了下前臂400的輪廓腔50的剖面圖。
圖11A和11B顯示了輪廓腔50怎樣影響由球窩關(guān)節(jié)25提供的繞肘關(guān)節(jié)130的運動的極端范圍。在圖11A和11B中，輪廓腔50的側(cè)壁51限制了軸30在輪廓腔50中的運動范圍。軸30在輪廓腔50中的運動限定了下前臂400的運動范圍。
圖11C和11D顯示了腕關(guān)節(jié)140的輪廓腔50的側(cè)壁51怎樣限定手500相對于下前臂400的可能的運動范圍。
圖4，5，7，8和9A到9C顯示了腿和腳700，800，900的可能的運動范圍。再一次可看到，在踝關(guān)節(jié)180和膝關(guān)節(jié)170中，就是輪廓腔50的側(cè)壁51的形狀確定和限制了關(guān)節(jié)的球部20的軸30的運動范圍。腳和踝關(guān)節(jié)如圖5A到5E和圖7A到7E所示，踝關(guān)節(jié)180向腳900提供了符合真實的運動范圍。
在圖7A和7B中，重要的是，踝關(guān)節(jié)180的軸30被設(shè)置成基本或精確地垂直于下腿900的縱軸。
通過理解現(xiàn)有技術(shù)中所發(fā)現(xiàn)的軸30指向下和腿800的縱軸一致而導(dǎo)致的缺點，也就能理解上述重要性。這里，圖5D的極端轉(zhuǎn)動將不容易達(dá)到。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的玩具造型的踝關(guān)節(jié)的軸垂直指向下(而不是垂直)，這樣的玩具造型不能達(dá)到俯臥或下跪的位置，也就是如圖5D和7D所示的腳900的極端指向。
在本實施例的踝關(guān)節(jié)180的軸30的垂直取向的另一個優(yōu)點是其增加了玩具造型1000的穩(wěn)定性。當(dāng)玩具造型1000取兩腿分開直立，兩腳900稍許分開的姿態(tài)時，從圖7B可清楚看到，軸30倚靠在或接近于下側(cè)壁51。這樣，當(dāng)玩具形體1000直立時，圖7B中垂直的軸30正在或靠近其轉(zhuǎn)動的極限上。相反，當(dāng)現(xiàn)有技術(shù)的踝關(guān)節(jié)軸被設(shè)置成豎直(而不是垂直)時，在玩具造型直立時該軸在各個方向都有相當(dāng)大的運動范圍。這樣，當(dāng)這樣的現(xiàn)有技術(shù)的玩具造型直立時，其踝關(guān)節(jié)和本實施例的踝關(guān)節(jié)180相比就有更大的活動可能性。因此，本實施例的踝關(guān)節(jié)180比踝關(guān)節(jié)的軸被設(shè)置成和下腿800的縱軸一致的現(xiàn)有技術(shù)更穩(wěn)定，而且是本身固有的穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置為一個或多個球窩關(guān)節(jié)裝置25設(shè)置了一個轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置。在本實施例中，通過限制軸30的運動范圍，轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置完成了和輪廓腔50相似的功能。轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置的一個實例可在圖1，4B，4C和圖8A，8B中作為例子的懸垂部分752中看到。
在圖8A和8B中很明顯的是，輪廓腔50的側(cè)壁51限定了軸30在腔50中的轉(zhuǎn)動的極端位置。圖8A和8B的剖面圖顯示側(cè)壁51限定了在大致的垂直平面上約100°的運動范圍。但是，圖8C的剖面圖顯示側(cè)壁51之間的寬度或距離提供了一個更狹窄的面向后的開口。該更狹窄的后開口限制了下腿800L從側(cè)面到側(cè)面的運動。這模仿了人類的下腿，人類的下腿在垂直的平面上有相當(dāng)大的向后運動的自由度，但從側(cè)面到側(cè)面的運動幾乎不可能。
除了軸30的運動自由度受到側(cè)壁51的限制以外，軸30的運動還受到采取懸垂部分752的形式的轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置的限制。如圖8A所示，當(dāng)軸30鄰接直立的內(nèi)壁51時，上腿700L上的突起752也鄰接下腿800L的上表面。因此，突起752和直立側(cè)壁51相結(jié)合一起工作而限制膝關(guān)節(jié)170L的向前轉(zhuǎn)動，如圖8所示。
采取在上腿700L上的突起752的形式的轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置和下腿800L的豎直內(nèi)側(cè)壁51之間的負(fù)荷的分擔(dān)，使膝關(guān)節(jié)170L上的應(yīng)力被分?jǐn)偅皇怯梢环匠惺?。如果以突?52的形式的轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置不存在，全部的應(yīng)力或負(fù)荷將由軸30承受。
以突起752的形式的轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置設(shè)置在球部10從上腿700突出的區(qū)域附近。
在圖8的膝關(guān)節(jié)170中，上腿700上的突起752和輪廓腔50的豎直內(nèi)壁51結(jié)合在一起限制了軸30的運動。因此，該兩個元件在一起的工作模仿了活動的形體中的運動范圍。
在圖8的膝關(guān)節(jié)170中，轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置采取突起752的形式，該突起752基本上以軸30的縱軸方向從上腿700的下部突出。或者說，在圖8A中，軸30指向下，采取突出752的形式的轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置也指向下。這樣就確保了在下腿800轉(zhuǎn)動的某個階段，采取突出752的形式的轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置將在其轉(zhuǎn)動中的某點鄰接下腿800L以防止其進(jìn)一步轉(zhuǎn)動，因此起到了其作為轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置的作用。
轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置的另一個實例如圖7A和7B所示。在圖7A中，軸30在輪廓腔50中的轉(zhuǎn)動范圍受到側(cè)壁51的限制。但是在圖7B中，當(dāng)軸30倚靠在下內(nèi)壁51上時，采取突起852的形式的轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置倚靠在切除部分52內(nèi)。因此，在圖7B中，踝關(guān)節(jié)180中的應(yīng)力由軸30和采取突起852的形式的轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置分擔(dān)。這樣確保軸30不需要承受全部的負(fù)荷。
在圖7A中，采取突起852的形式的轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置從下腿800L的下端突出。但在這種情況下，采取突起852的形式的轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置以和軸30的縱軸垂直的方向突出。
膝關(guān)節(jié)170和踝關(guān)節(jié)180對于保持直立玩具的穩(wěn)定性最重要，因此，膝關(guān)節(jié)170和踝關(guān)節(jié)180的轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置的存在保證了在這些關(guān)節(jié)上的應(yīng)力不是由狹窄的軸30單獨承受。尤其是膝關(guān)節(jié)170上的懸垂部分752更適合于負(fù)荷的承擔(dān)，而且其位于上腿700的厚部，因此能承擔(dān)比狹窄的軸30更大數(shù)量的應(yīng)力。
有利的是，采取圖4和圖7的懸垂部分752和852的形式的轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置分別和該防護(hù)裝置從其突出的身體零件成一體并用相同的材料制成。例如，懸垂部分752和上腿700L成一體并用相同的材料制成，而懸垂部分852和下腿部分800L成一體并用相同的材料制成。該材料的整體性保證了轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置更強(qiáng)壯，相比將轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置作為附加元件的情況，因為不同材料的連接可產(chǎn)生薄弱的區(qū)域，諸如在美國專利號4790789(Mathls)中的附加唇狀物82。
轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置的另一個實例如圖11A和11B所示。前壁400L的轉(zhuǎn)動范圍受到輪廓腔50的內(nèi)壁表面51限制。在圖11A中，轉(zhuǎn)動范圍也受到以上臂300的下邊緣352的形式存在的轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置的限制。這樣，在圖11A中，由于限制前壁400L轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的肘關(guān)節(jié)130的應(yīng)力由肘關(guān)節(jié)130L的豎直內(nèi)壁51和上臂300L的下邊緣352的聯(lián)合來承受。因此，下邊緣352的位置和尺寸都被有意識地進(jìn)行安排以便阻擋前臂400L的轉(zhuǎn)動。
在圖11A中，轉(zhuǎn)動范圍被限制為90°，而人的肘關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動范圍約為160°。但是肘關(guān)節(jié)130的現(xiàn)實情況可以考慮被接受，因為如果采取下邊緣352的形式的轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置和肘關(guān)節(jié)130L進(jìn)一步相距一段距離以提供更大的轉(zhuǎn)動，將影響肘關(guān)節(jié)130L的強(qiáng)度。
在圖11A中，采取懸垂部分352的形式的轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置限制了前臂400L的向上運動，但是前臂400L仍能繞肘關(guān)節(jié)130L的軸30自由轉(zhuǎn)動360°，如圖3A的前臂400L所示。
在顯示肩關(guān)節(jié)120的圖10中沒有轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置，因為肩關(guān)節(jié)有相當(dāng)大的轉(zhuǎn)動自由度，不需要限制該關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動。
球軸比圖6A為包括軸桿或軸30上的球20的球部10的側(cè)視圖。圖6B為圖6A的同一個球部的透視圖。
本實施例中球直徑和軸直徑之比很重要。
為了獲得小型化的有關(guān)節(jié)連接的玩具造型，球直徑和軸直徑(也被稱為球節(jié)直徑和軸桿直徑)之比應(yīng)該約為1.36。在圖6的實例中，球20的直徑為3.4mm，而軸30的直徑為2.5mm。因此，球直徑和軸直徑之比為1.36。
在圖中，尺寸以及該比率可以畫得不成比例，但球直徑和軸直徑的比要求為1.36，這一點對于生產(chǎn)約3英寸高的小型化玩具造型是很重要的。
該1.36的比率之所以重要，是因為在約3英寸高的玩具形體中，小于2.5mm的軸直徑將使軸30易于折斷，另外，如果球直徑被制得小于3.4mm，肢體的運動范圍將減小，有損于玩具造型1000的活動真實性。
或者，如果球直徑增加而保持軸直徑為2.5mm(即大比率)，更大的球尺寸將要求玩具有更厚實的肢體，因為相應(yīng)的窩40被完全包含在身體零件內(nèi)，或者說，更大的球直徑將要求更大的窩40，因此要求更大的肢體尺寸。
因此，生產(chǎn)約3英寸高的活動玩具形體，具有活動的肢體連接結(jié)構(gòu)，要求球直徑和軸直徑之比為1.36。
還有，如果球直徑比軸直徑大得多，將在軸30上加上過度的應(yīng)力，這將導(dǎo)致更大的故障趨勢。
通過采用相關(guān)于3英寸及3英寸以上的尺寸的玩具的重要的球軸比1.36能達(dá)到球軸的更高的耐久性。
零件的可互換性在球窩關(guān)節(jié)25中，球20的直徑稍許大于窩40的直徑。球20被扣入窩40中。當(dāng)球20憑借例如在本實施例中使用的質(zhì)地堅實的ABS塑料的固有彈性被推進(jìn)窩40時，窩的開口發(fā)生變形。在現(xiàn)有技術(shù)中，球的直徑大于臼窩+0.2mm。這種尺寸差異引起球被扣入時的一定的互相影響的程度。在影響高的地方，球在臼窩中配合得很緊，玩具將失去其操縱關(guān)節(jié)的容易性。本發(fā)明用了較小程度的影響程度，球的直徑約大于臼窩的直徑+0.05mm到+0.08mm。因此，能達(dá)到關(guān)節(jié)的緊配合，保持姿態(tài)的穩(wěn)定性，同時關(guān)節(jié)連接的自由度未受到損害。在這種方式下，玩具形體1000能沒有時間限制地采取和保持任何隨意的和用手工操縱的姿態(tài)。
平衡能力為了創(chuàng)造一個可高度平衡的玩具，肢體的設(shè)計要考慮到整個玩具的重心。因為玩具造型1000的平均的重量分布，該平衡能力是可以達(dá)到的。肢體的尺寸和形狀要作到這樣，和身體的其他部分相比，腿不能明顯地太重。這樣的重量分布使玩具造型1000的平衡能力的程度能達(dá)到在任何肢體上，即以一只手或腳為支撐物，都能達(dá)到平衡。
當(dāng)玩具造型1000用其腳900站立時，上述的重量分布保證了高度的平衡能力及特別低的重心。這樣，玩具造型1000能在相當(dāng)長的時間內(nèi)保持站立的姿態(tài)而不失去平衡。
在一個優(yōu)選實施例中，球部10被做成或者就是肢體部件的一部分。換句話說，不必要做成除了毗鄰連接的肢體零件以外的其他元件。逼真的連接可以僅通過在兩個毗鄰連接的肢體上的零件來實現(xiàn)，這種事實意味著不需要外部的元件，諸如在先有的美國專利號6033284(Rodriguez Ferre)中找到的分離的關(guān)節(jié)。
在本實施例中，因為球窩關(guān)節(jié)25中的所有球20都是同一尺寸，因此如果使用者忽然想創(chuàng)造一個意想天開的造型，他就能互換各種肢體，將任何零件連接到另一個身體零件上去。
在本說明書中，為了便于理解的目的，詞語上，下，前，后，背，側(cè)，頂，底，右，左，垂直，水平，每一個都和以直立的身體為參考的玩具造型1000相關(guān)，并且即使在該玩具沒有直立時也以這種方式使用?？傊?，這些術(shù)語在本說明書中都以和用來敘述人的身體部件相似的方式使用。這樣，例如，術(shù)語上臂和下臂并不含有玩具造型一定要處于直立取向的意思。
本實施例參照擬人型玩具而敘述，但其他實施例可以涉及類似動物的或非擬人的幻想創(chuàng)造物。
本實施例僅通過實例的形式敘述，在如從屬的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)可以有各種修改。
本發(fā)明限于處理對于創(chuàng)造關(guān)節(jié)連接玩具的需要以及處理和小型化相關(guān)的問題，因此本發(fā)明和玩具造型的應(yīng)用以外的其他應(yīng)用無關(guān)。因此非玩具的應(yīng)用將不在限于玩具造型的從屬權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
玩具造型1000最好用適當(dāng)?shù)乃芰现瞥桑绻糜谇蚋C關(guān)節(jié)25的材料能提供充分的握持力，也可以用木材，乙烯樹脂，ABS-20，金屬，模鑄金屬，PVC和其他適當(dāng)?shù)牟牧现瞥伞?br> 肢體的長度和外形/輪廓可以修改，但需要進(jìn)行實驗以保證能維持所有的平衡能力。例如，玩具可通過有更多的豐滿的肢體而被給予更多的類似肌肉的組織。
窩40，輪廓腔50及其側(cè)壁51的內(nèi)部形狀可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)修改。例如，在本實施例中，窩40的內(nèi)表面是完全的球形。在其他的修改例中，或許該球性區(qū)域的一些部分可以移去或切除，但仍留下足夠的球形區(qū)域，該留下的區(qū)域還能提供球窩關(guān)節(jié)25的僅有的最小的功能。窩40的球形區(qū)域內(nèi)部區(qū)域的切除部分的形式甚至可以添加一定程度的摩擦，有利于球20在窩40中的握持作用。
如果保留提供球窩關(guān)節(jié)裝置25的功能需要的最小數(shù)量的球形表面部分，窩40可以以其他方式修改。
球20的表面可以做得粗糙以提供更大程度的握持力或球20和窩40之間的摩擦。
某些或全部身體零件可以做成中空的或具有為視覺效果而在其內(nèi)鉆孔。
其他的變化可以包括具有多于四個肢體的非擬人的形體，或每個主要的肢體有多于兩個的零件，諸如多腿的蜘蛛或幻想的創(chuàng)造物。如果在其中應(yīng)用了尤其是在從屬權(quán)利要求中限定的球窩關(guān)節(jié)25的特征，這樣的修改將仍屬于本發(fā)明的范圍。
在其他的修改例中，球窩關(guān)節(jié)25可以不必扣裝，而可在工廠中預(yù)先裝配，而且使用者也不能拆卸。這些預(yù)先裝配的形體可以包括具有多個肢體和關(guān)節(jié)的復(fù)雜的形狀和體態(tài)。
本實施例中的窩40和球20用同一種材料制成，但其他的修改例可以具有用不同材料制成的窩40和球20。這樣，毗鄰連接的肢體可以需要用不同的材料制作而利用用于窩40和球20的不同材料的有利的特性。
在其最廣闊的方面，本發(fā)明不限于在示意圖中顯示的構(gòu)型。例如，在各種修改中，和示意圖相比，球部10和臼部40的位置可以互相交換。例如，在示意圖中，優(yōu)選實施例有具有突出到上軀干200外的球部10的肩關(guān)節(jié)120，而在其他修改例中，可以想象球部10可從上臂300的端部突出，而窩40在上軀干部分200上。
在球直徑和軸直徑之比方面，雖然1.36的該比率在構(gòu)造比如說約三英寸高的小型化的玩具造型時特別有利，如果一種有關(guān)球直徑和軸直徑之比的修改屬于附后的權(quán)利要求的范圍，競爭對手仍可以生產(chǎn)出該比率和最佳比率1.36稍許不同的玩具造型。
小于三英寸高的玩具造型也可以結(jié)合本發(fā)明的原理，尤其是在球窩關(guān)節(jié)25的結(jié)構(gòu)方面。
也可以制作大于三英寸高的玩具造型，但在構(gòu)造小型化的玩具造型時本發(fā)明的優(yōu)點尤其受到重視，因為本發(fā)明的原理尤其適合于處理和小比例的玩具造型的構(gòu)造有關(guān)的一個或多個問題或技術(shù)困難。
權(quán)利要求
1.一種有關(guān)節(jié)連接的玩具造型，包括多個身體零件，其特征是，每個身體零件都可操作性地適合于通過球窩關(guān)節(jié)裝置互相毗鄰連接，每個球窩關(guān)節(jié)裝置具有一個從身體零件的一個區(qū)域突出的球部和一個位于毗鄰的身體零件上的窩部，球部具有一個支撐在軸上的球節(jié)，窩部具有可轉(zhuǎn)動性地接納球的窩，其中在一個或多個球窩關(guān)節(jié)裝置中，窩部配備一個在其內(nèi)部具有窩的輪廓腔裝置，該輪廓腔裝置限制軸在其中的運動范圍。
2.如權(quán)利要求1所述的玩具造型，其特征在于，對于一個或多個球窩關(guān)節(jié)裝置，在球部從其突出的身體零件的區(qū)域的附近設(shè)置一個轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置，該轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置也限制了軸桿在輪廓腔裝置內(nèi)運動的范圍，每個輪廓腔裝置和轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置單獨地或聯(lián)合地使球窩關(guān)節(jié)裝置能逼真地復(fù)制相應(yīng)的活動造型中這樣的關(guān)節(jié)的運動。
3.如權(quán)利要求2所述的玩具造型，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置包括一個身體零件的突起，球部從該身體零件突出，該突起阻礙了毗鄰連接的身體零件的轉(zhuǎn)動。
4.如權(quán)利要求2所述的玩具造型，其特征在于，轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置是整體性的，并且與該裝置所突出的身體零件采用相同的材料制成。
5.如權(quán)利要求2所述的玩具造型，其特征在于，轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置包括一個通常以軸桿的縱向軸線的方向從身體零件突出的突起。
6.如權(quán)利要求2所述的玩具造型，其特征在于，一個轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置設(shè)置在相應(yīng)于膝蓋的關(guān)節(jié)上。
7.如權(quán)利要求2所述的玩具造型，其特征在于，一個轉(zhuǎn)動防護(hù)裝置設(shè)置在相應(yīng)于踝部的關(guān)節(jié)上。
8.如權(quán)利要求1所述的玩具造型，其特征在于，所述輪廓腔裝置包括限定軸在其內(nèi)運動的范圍的輪廓側(cè)壁，軸適合于在輪廓腔裝置的側(cè)壁的界限之內(nèi)轉(zhuǎn)動。
9.如權(quán)利要求8所述的玩具造型，其特征在于，在一個或多個球窩關(guān)節(jié)裝置中，所述側(cè)壁可以不對稱。
10.如權(quán)利要求8所述的玩具造型，其特征在于，所述輪廓腔裝置的側(cè)壁限定了通向窩的開口，該開口允許軸桿以通常在第一方向比在第二方向更大的運動自由度在其中運動，其中第二方向和第一方向橫向相交。
11.如權(quán)利要求1所述的玩具造型，其特征在于，所述球節(jié)可拆卸地連接到相應(yīng)的窩部。
12.如權(quán)利要求1所述的玩具造型，其特征在于，在球部中，球直徑和軸直徑之比約為1.36。
13.如權(quán)利要求1所述的玩具造型，其特征在于，直立時的玩具形體約三英寸高。
14.如權(quán)利要求1所述的玩具造型，其特征在于，所述球直徑比窩直徑大0.05到0.08mm，以提供適合于達(dá)到關(guān)節(jié)連接中穩(wěn)定性壽命的相互干擾。
15.如權(quán)利要求1所述的玩具造型，其特征在于，所述玩具造型的每一條腿有一個下腿肢體和一個上腿肢體，下腿肢體比上腿肢體大，使重心能位于靠近整個腿部的下部。
16.如權(quán)利要求1所述的玩具造型，其特征在于，所述玩具造型的每一個手臂有一個下手臂肢體和一個上手臂肢體，下手臂肢體比上手臂肢體大，使重心能位于靠近整個手臂的下部。
17.如權(quán)利要求1所述的玩具造型，其特征在于，所述玩具造型的踝關(guān)節(jié)具有一個球部，其中軸桿被設(shè)置成基本垂直于下腿身體零件的縱軸。
18.如權(quán)利要求1所述的玩具造型，其特征在于，其中從踝關(guān)節(jié)突出的球部連接到相應(yīng)于腳的身體零件的側(cè)面。
19.如權(quán)利要求1所述的玩具造型，其特征在于，所述玩具造型在踝，膝，髖，軀干，肩，肘和頸部設(shè)置有球窩關(guān)節(jié)裝置。
20.如權(quán)利要求1所述的玩具造型，其特征在于，造型玩具造型在其所有關(guān)節(jié)上都設(shè)置有球窩關(guān)節(jié)裝置。
21.如權(quán)利要求1所述的玩具造型，其特征在于，所述玩具造型的腿部的重量基本和造型的其余零件的重量相同以達(dá)到玩具的平衡度。
22.如權(quán)利要求1所述的玩具造型，其特征在于，在一個或多個球窩關(guān)節(jié)裝置中，窩位于延長的身體零件的一端，窩部適合于通過延長的身體零件在側(cè)面的開口將球節(jié)接納到窩內(nèi)。
23.如權(quán)利要求1所述的玩具造型，其特征在于，所說的玩具是人形的或動物形的。
24.一種操作性地適合于連接多個身體零件以形成一個有關(guān)節(jié)連接的玩具造型的球窩關(guān)節(jié)裝置，其特征在于，所說的球窩關(guān)節(jié)裝置具有一個從身體零件的某個區(qū)域突出的球部，還具有一個位于毗鄰連接的身體零件中的相應(yīng)的窩部，球部具有一個被支撐在軸上的球節(jié)，窩部具有一個可轉(zhuǎn)動地接納球節(jié)的臼窩，其中，在一個或多個球窩關(guān)節(jié)裝置中，窩部配備一個在其內(nèi)部有臼窩的輪廓腔裝置，該輪廓腔裝置限制軸在其內(nèi)部運動的范圍。
全文摘要
一種有關(guān)節(jié)連接的玩具造型(1000)包括多個身體零件，每個身體零件可操作性地適合于通過球窩關(guān)節(jié)裝置互相毗鄰連接，每個球窩關(guān)節(jié)裝置具有一個從身體零件的一個區(qū)域突出的球部(10)和一個位于毗鄰的身體零件上的窩部(15)，球部(10)具有一個支撐在軸(30)上的球節(jié)(20)，窩部(15)具有轉(zhuǎn)動性地接納球節(jié)(20)的臼窩，其中在一個或多個球窩關(guān)節(jié)裝置中，窩部(15)設(shè)有一個在其內(nèi)部具有窩的輪廓腔裝置(50)，該輪廓腔裝置(50)限制軸(30)在其中的運動范圍。
文檔編號A63H3/16GK1646199SQ03808129
公開日2005年7月27日 申請日期2003年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月25日
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