конструктор

Формула изобретения

Конструктор, состоящий из блоков, коробчатый корпус каждого из которых имеет сверху один или несколько соединительных элементов, располагаемых с определенным модульным расстоянием, а в нижней части - соединительное средство в виде паза, обеспечивающие возможность разъемной стыковки блоков друг с другом посредством ввода соединительного элемента или элементов одного блока в паз другого, отличающийся тем, что для обеспечения стыковки блоков соединительными элементами навстречу друг другу в конструкции блоков совместно применяются чередующиеся соединительные элементы, представляющие собой группы цилиндрических консолей, расположенных в вершинах правильных многоугольников, и имеющие разное количество консолей.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к области легкой промышленности, а именно к игрушкам, таким как детские конструкторы - игровые наборы для сборки из блочных деталей пространственных объектов различной формы и сложности. Основное назначение изобретения - развитие творческих способностей детей.

Известно много разных конструкторов. Наиболее близкие аналоги - система укладываемых блоков по патентам RU 2150985 С1, МПК 7 А 63 Н 33/08, 28.09.1995, RU 2174425 С2, МПК 7 А 63 Н 33/08, 28.09.1995, конструктор по патенту Швейцарии №692325, кл. А 63 Н 33/08, 15.05.2002, конструктор по патенту США №5057049, кл. А 63 Н 33/08, 15.10.1991 и конструктор, описанный в свидетельстве на полезную модель РФ №11720, кл. А 63 Н 33/08, 16.11.1999. Все аналоги - наборы блочных деталей, представляющих собой коробчатый корпус 1, сверху которого имеются соединительные элементы 2 в виде выступов или кнопок, располагаемых с определенным модульным расстоянием (шагом), а в нижней части - сопрягаемые с ними соединительные средства в виде пазов.

Существенный недостаток аналогов - сравнительная ограниченность вариантов соединения базовых блоков. Отсутствует возможность встречной стыковки соединительными элементами навстречу друг другу. Следует отметить, что такой вариант возможен при использовании деталей, описанных в свидетельстве РФ №11720, хотя в формуле свидетельства и нет об этом прямого указания. При анализе очевидно, что такие блоки можно состыковать лишь со смещением (фиг.1), что крайне неудобно для моделирования и, следовательно, малоприменимо. Позиционирование этих блоков в одной плоскости по принципу укладки кирпичей невозможно. Сложно создать другие гармонично выдержанные конструкции, требующие встречной стыковки.

Наиболее близким к заявленному конструктору является конструктор по патенту Швейцарии №692325, кл. А 63 Н 33/08, 15.05.2002. Конструктор включает корпуса блоков и, соответственно, пазы, выполненные в форме одного или множества правильных соосных n-угольников. Вид правильного n-угольника имеют и соединительные элементы, за счет чего блоки стыкуются под различными четко фиксированными углами, кратными 360/n, где n - целое число четное и кратное 4.

Недостатком данного конструктора является то, что в нем, также как и предыдущих конструкторах, отсутствует возможность встречной стыковки.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в обеспечении возможности встречной стыковки блоков, что позволяет создавать большое количество комбинаций.

Указанный технический результат достигается тем, что в конструкторе, состоящем из блоков, коробчатый корпус каждого из которых имеет сверху один или несколько соединительных элементов, располагаемых с определенным модульным расстоянием, а в нижней части соединительное средство в виде паза, обеспечивающие возможность разъемной стыковки блоков друг с другом посредством ввода соединительного элемента или элементов одного блока в паз другого, согласно изобретению для обеспечения стыковки блоков соединительными элементами навстречу друг другу в конструкции блоков совместно применяются чередующиеся соединительные элементы, представляющие собой группы цилиндрических консолей, расположенных в вершинах правильных многоугольников, и имеющие разное количество консолей.

В данном случае предлагается принципиально новая конструкция более универсальных блоков, в которых чередуются соединительные элементы двух разных типов, например:

- группы цилиндрических консолей, расположенных в вершинах правильного n-угольника, совместно с элементами в виде n-конечных звезд с притупленными лучами (фиг.2, 3);

- группы тех же цилиндрических консолей и правильные n-угольники (фиг.4);

- элементы, имеющие разное количество консолей (фиг.5, 6), расположенных в вершинах правильных n-угольников.

Все варианты обеспечивают возможность стыковки блоков под четко фиксированными углами, кратными 360°/n. Полностью совпадают центры соединительных элементов двух соединяемых блоков (фиг.7). Обеспечивается и четкое позиционирование при сборке блоков как в одной плоскости по принципу кирпичной кладки (фиг.7), так и при повороте (фиг.8, 9, 10).

В зависимости от вида элементов 2 и требуемой сложности конструктора корпусы 1 могут быть прямоугольными (фиг.4, 5, 6), либо многоугольными в виде множества правильных соосных n-угольников (фиг.2, 3). Скругление углов корпусов 1 и элементов-многоугольников 2 рекомендовано исходя из требований безопасности и улучшения потребительских свойств. Радиус скругления должен быть существенно меньше половины диаметра консоли.

Во всех случаях расчетным путем определяется геометрическая форма элементов, обеспечивающая касание их боковой поверхности со вторыми элементами, при соблюдении условия четкой фиксации при встречной стыковке (фиг.7, 8, 9, 10). Элементы 2 геометрически должны соответствовать пазам корпусов 1.

Из трех предложенных вариантов наиболее технологичным и практичным представляется третий, так как производство формообразующих поверхностей в пресс-форме достаточно просто выполнить обычными сверлами на координатно-расточном станке.

Теоретически количество консолей n может быть любым, больше либо равно 3. На практике достаточно применения в первой группе четырех консолей, и восьми - во второй, т.е. k=1. Блоки при встречной стыковке четко фиксируются (фиг.11), дополнительно появляется угол 135°, что благоприятно для развития детской фантазии, так как увеличивается количество интересных комбинаций. В то же время блоки соединимы под углами, кратными 90°, что традиционно и привычно для потребителей.

Габариты блоков, количество консолей и, соответственно, шаг угла, являющиеся исходными данными для расчета остальных размеров, выбираются исходя из предполагаемой возрастной группы детей, для которых предназначен конструктор. Основные размеры блоков (фиг.12) связаны следующими соотношениями:

L=N×(М+2S+(N-1)×)-

F=М+2S+

К=М+2S-

H_min=h+S

h=(0,15÷0,3)·L

D=P-S

где

L - длина блока;

N - количество соединительных элементов 2;

n - количество консолей в соединительном элементе;

М - габаритный размер элементов 2. Соответствует ширине стыковочных пазов;

S - толщина стенок корпуса 1 блока;

- гарантированный зазор;

F - модульное расстояние (шаг) между центрами соединительных элементов 2;

К - ширина блока;

Z - шаг угла поворота при стыковке. Равен 360/n;

H_min - минимальная высота корпуса блока. Максимальная высота может в несколько раз превышать Н_min и определяется только технологическими возможностями изготовителя и общим дизайном изделия;

h - высота соединительных элементов 2. Определяется с учетом усредненных значений коэффициента трения и усилия от детской руки при условии создания в зоне стыковки переходной посадки, для небольших блоков достаточно, чтобы h=2-3 мм;

D - предпочтительный диаметр одной консоли в группе;

Р - межосевое расстояние между двумя любыми соседними консолями в группе.

Совокупность двух условий (стыковка элементов 2 и с пазами 3 под различными углами и встречно с элементами 2 другого типа) является основой для расчета конструктивных размеров и координат консолей. В блоке с элементами из 4 и 8 консолей (фиг.12) соотношения таковы:

где

D₁ - диаметр сечения консоли, входящей в первый элемент 2 (4 консоли);

D₂ - диаметр сечения консоли, входящей во второй элемент 2 (8 консолей);

R₁ - радиус окружности, на которой расположены центры консолей первого элемента 2;

R₂ - радиус окружности, на которой расположены центры консолей второго элемента 2.

Для детей старше 5-6 лет достаточно небольших габаритов блоков (М=10-20 мм) и диаметров сечения консолей немногим более 2 мм. Для детей помладше эти параметры (а соответственно, и все остальные размеры) целесообразно увеличить.

Изобретение поясняется чертежами:

фиг.1 - соединение со смещением деталей, описанных в свидетельстве РФ №11720, вид сбоку;

фиг.2 - конструкция блока, имеющего один соединительный элемент в виде восьмиконечной звезды с притупленными лучами, а другой - в виде группы из восьми цилиндрических консолей, вид сверху;

фиг.3 - конструкция блока, имеющего один элемент в виде двенадцатиконечной звезды, а другой - в виде группы из двенадцати цилиндрических консолей, вид сверху;

фиг.4 - конструкция блока, имеющего один соединительный элемент в виде правильного восьмиугольника, а другой - в виде группы из восьми консолей, вид сверху;

фиг.5 - конструкция блока, имеющего один элемент в виде группы из шестнадцати цилиндрических консолей, а другой - из четырех, вид сверху;

фиг.6 - конструкция блока, имеющего один соединительный элемент в виде группы из восьми цилиндрических консолей, а другой - из четырех, вид сверху;

фиг.7 - встречная стыковка блоков, имеющих конструкцию, изображенную на фиг.2. Иллюстрирует также соединение в одной плоскости по принципу кирпичной кладки. Для демонстрации взаимодействия элементов блоки показаны условно прозрачными;

фиг.8 - схема встречной стыковки блоков с конструкцией, изображенной на фиг.3. Блоки также условно прозрачны;

фиг.9 - схема встречной стыковки блоков с конструкцией, изображенной на фиг.4. Как и на фиг.7, 8, здесь блоки также условно прозрачны;

фиг.10 - схема встречной стыковки блоков с конструкцией, изображенной на фиг.6. Как и на фиг.7, 8, 9, здесь блоки также условно прозрачны;

фиг.11 - аксонометрическая схема встречной стыковки блоков с конструкцией, изображенной на фиг.6.

фиг.12 - основные расчетные параметры блоков, вид сверху и продольное сечение.

Все представленные выше конструкции пригодны для практического использования. Увеличение количества консолей лишь незначительно усложняет технологическую подготовку производства. Более сложным становится лишь сам процесс моделирования. Использовать блоки с большим количеством консолей и, соответственно, с увеличением количества вариантов углов стыковки целесообразно для детей постарше.