СИСТЕМА КОНСТРУИРОВАНИЯ (ВАРИАНТЫ)
DESIGN SYSTEM (VERSIONS)

Предлагаемая заявка испрашивает приоритет согласно §119 ст.35 Сводов Законов Соединенных Штатов Америки, а также соответствующего иностранного и международного права и полностью содержит заявку на временный патент США номер 60/900,443, поданную 9 февраля 2007 года.
Предпосылки создания предлагаемого изобретения
Изобретение относится к системе конструирования, в частности к системе конструирования, содержащей отдельные элементы конструирования с шарнирными соединениями.
Краткое описание предлагаемого изобретения
Предлагается система конструирования, содержащая отдельные элементы или компоненты конструирования, которые могут соединяться по меньшей мере одним соединением «шаровидный выступ в захват» или одним соединением «захват в захват». Основной элемент конструирования содержит корпус с шаровидным выступом с одного конца и захватом с другого конца или с шаровидными выступами с обоих концов или с захватами с обоих концов. Другие предлагаемые элементы конструирования могут содержать более или менее двух соединительных звеньев для одного элемента.
Шаровидный выступ одного элемента или компонента конструирования выполнен с возможностью помещаться в или извлекаться из захвата другого элемента. Захват, который также будет обозначаться как патрон, содержит по меньшей мере два лепестковидных зажима, разделенных проемом на каждой из сторон зажима. Шарнирное соединение может «закрываться» в положениях, когда по меньшей мере один фиксатор внутри захвата попадает в по меньшей мере одну из множества впадин на шаровидном выступе. Благодаря контуру лепестковидных зажимов патрона, возможный диапазон положений в шарнирном соединении по меньшей мере 2 π стерадиан. Шаровидный выступ может содержать закономерную последовательность впадин, которая позволяет создавать небольшие направленные и повторяемые изменения положения соединения.
Элементы также могут соединяться различными способами, например двумя видами соединения «захват в захват», при которых продольные оси соединяемых элементов колинейны, т.е. находятся на одной линии. При соединении «захват в захват» лепестки зажимов одного элемента соединяются с лепестками зажимов другого элемента. Третий вид соединения «захват в захват» позволяет элементам образовывать цепь с продольными осями элементов, параллельных и копланарных и ортогональных направлению цепи. Элементы могут также быть соединены посредством контакта корпуса второго элемента с захватом первого элемента. При соединении «захват в корпус» продольные оси двух элементов ортогональны и угол между плоскостью симметрии первого элемента и продольной осью второго элемента плавно регулируется на 360 градусов. При соединении «захват в корпус» закрытая система может образовываться посредством контакта трех элементов. Набор для конструирования может содержать элементы разных шкал размеров и элементы с соединительными звеньями более чем одной шкалы размеров.
Компоненты и соединительные звенья могут быть разработаны по размеру, конструкции и материалу для детей младшего возраста с менее развитой мышечной силой и координацией. Сила, необходимая для соединения двух таких компонентов как шаровидный выступ и захват, может быть ограничена, и сила, необходимая для извлечения шаровидного выступа из захвата, также может быть ограничена. Компоненты могут быть подобраны по размеру таким образом, чтобы ребенок смог всей рукой крепко их схватить и приложить максимум усилий для соединения одного компонента с сопрягаемыми деталями второго компонента.
Краткое описание прилагаемых чертежей
На фиг.1 изображен ребенок, играющий с системой конструирования по предлагаемому изобретению.
На фиг.2 показан вид сбоку компонента конструирования по предлагаемому изобретению.
На фиг.3А и 3Б изображены два компонента конструирования, соединенные друг с другом.
На фиг.4 изображен в аксонометрии еще один элемент конструирования по предлагаемому изобретению.
На фиг.5 изображены в аксонометрии два компонента конструирования, соединенные друг с другом.
Подробное описание предлагаемого изобретения
На фиг.1 показаны компоненты системы конструирования по предлагаемому изобретению для ребенка 1 или по стрелке 2. Ребенок 1 держит два компонента конструирования 3а и 3б и собирается соединить их в единое целое. Компоненты отсортированы по размеру так, чтобы ребенок полностью смог схватить их своей маленькой рукой. Ребенок может держать по одному компоненту в каждой руке, крепко схватив их для соединения друг с другом. Также показаны дополнительные компоненты, которые далее можно соединять друг с другом.
Основной компонент конструирования 3 показан на фиг.2. Компонент конструирования 3 может быть выполнен из эластомерного соединения. Компонент конструирования 3 имеет вытянутый практически цилиндрический корпус 4 с захватом или патроном 5, отходящим от корпуса 4 с одного конца, и практически сферическим шаровидным выступом 6, соединенным с корпусом 4 с другого конца. Захват 5 соединен с корпусом 4 на его первом конце шейкой 7, ширина которой меньше диаметра корпуса 4. Шаровидный выступ 6 также соединен с корпусом 4 шейкой 8 на его противоположном втором конце. Ширина шейки 8 меньше диаметра корпуса 4. Шейки 7 и 8 могут быть округлые, овальные, прямоугольные или другой формы в поперечном сечении.
Для одинаковых компонентов на фигурах может применяться одинаковая нумерация.
Снова ссылаясь на фиг.1, предлагается соединение компонентов 3а и 3б встык, конец с концом, как часть формирования различных конструкций. Шаровидный выступ 6 может быть помещен в захват 5 с применением силы, прилагаемой одной рукой при толкании компонента 3а и другой рукой при толкании компонента 3б в противоположном направлении до тех пор, пока шаровидный выступ не окажется в захвате. Как вариант, ребенок 1 может поместить один компонент на пол и проталкивать шаровидный выступ 6 в захват, держа второй компонент обеими руками и проталкивая шаровидный выступ удерживаемого компонента в захват компонента, находящегося на полу. Как вариант, компоненты могут соединяться посредством контакта захвата компонента 3а с захватом компонента 3б.
На фиг.3А (по стрелке 9) показан первый компонент 3а, содержащий шаровидный выступ 6а, и второй компонент 3б, содержащий захват 5б. Компоненты 3а и 3б не соединены и сближаются для того, чтобы поместить шаровидный выступ 6а в захват 5б.
На фиг.3Б (по стрелке 10) компоненты 3а и 3б соединены друг с другом шаровидным выступом 6а в захват 5б. Компонент 3а удерживается компонентом 3б. Для разъединения двух компонентов и преодоления силы удерживания захвата 5б к каждому компоненту может быть приложена сила в противоположных направлениях.
Компонент 3 может быть выполнен для использования с определенным диапазоном прилагаемых сил. Компонент 3 может соединять шаровидный выступ 6 с захватом 5, при этом к компонентам прилагается сила контакта или толкающая сила в установленном диапазоне, существенно смещая захват для принятия шаровидного выступа 6. Компонент 3 может высвобождать шаровидный выступ 6 из захвата 5, когда к компонентам прилагается сила извлечения в установленном диапазоне, преодолевая силу удерживания захвата 5 и смещая захват таким образом, чтобы шаровидный выступ высвободился. Данная сила удерживания сохраняет компоненты в сборе в течение игры.
Наборы компонентов могут быть сконструированы и разработаны для групп разных возрастов. Первый набор компонентов может быть сконфигурирован с возможностью приложения меньшей силы извлечения и контакта, нежели второй набор компонентов. Первый набор компонентов может быть сконструирован с возможностью детей дошкольного возраста, у которых еще не развита мышечная сила так, как у детей школьного возраста. Второй набор компонентов может быть сконструирован для приложения большей силы извлечения и контакта для более развитых детей школьного возраста.
Третий набор компонентов может быть сконструирован для применения, при котором компоненты в сборе должны оставаться соединенными при грубом обращении, таком как промышленное применения, студенческий демонстрационный проект или демонстрация на выставке в музее. Наборы данных компонентов могут быть сконструированы для приложения еще большей силы контакта и извлечения.
Материалы компонентов могут быть выбраны и парные детали могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы контакт и разъединение осуществлялись с применением ограниченной силы, которую может приложить ребенок. Смещаемые детали захвата, сконструированные для детей дошкольного возраста, могут смещаться с применением ограниченной силы, благодаря конструкции элементов, их толщине и/или составу материалов. Материалы компонентов могут выбираться, по меньшей мере частично, для ограничения трения скольжения между поверхностями таким образом, чтобы при их сборе была необходима меньшая сила для введения компонента в захват.
Поверхности и края элементов и компонентов, сконструированных для детей дошкольного возраста, могут быть выполнены с ограничением силы, необходимой для их сборки. Например, края и углы соединительных звеньев и элементов могут быть с бóльшими радиусами закругления во избежание «вталкивания» смещенных элементов при контакте в парные элементы компонентов.
Поверхности парных элементов могут быть текстурированы таким образом, чтобы ограничить силы контакта и извлечения, необходимые для сборки и/или разъединения компонентов. Углубления, неровная поверхность, выступы, гладкость или другие особенности поверхности могут использоваться для избежания трения, вталкивания и смещения компонентов в случае их разработки для детей дошкольного возраста.
Компоненты могут быть выполнены из эластомерных соединений, содержащих один или несколько материалов из перечня: АБС-пластик, пластикат, полипропилен, полиэтилен, полиэстер, каучук, синтетическая резина, нейлон, акрил или другие синтетические или натуральные материалы. Компоненты могут быть получены литьем под давлением. Отдельные компоненты могут содержать более одного материала. Торцевые элементы компонента могут содержать иные материалы, нежели корпус компонента. Компоненты могут далее включать в себя конструктивные элементы, содержащие металл или другой материал, который может увеличивать структурную прочность и поддержку для окружающих материалов.
В качестве вариантов, компоненты могут быть выполнены из дерева, металла, стекла, минералов, волокон или иных материалов.
Компоненты 3 могут быть отсортированы по размеру для соответствующей возрастной группы, а также иметь силу контакта и извлечения, подобранную для данной возрастной группы. Например, для ребенка дошкольного возраста (см. фиг.2) корпус 4 компонента 3 может иметь длину от 8,9 см (3,5 дюйма) до 12,7 см (5 дюймов) и диаметр от 2,54 см (1,0 дюйм) до 3,6 см (1,4 дюйма), как обозначено на фиг.2 - А и В, соответственно. Шаровидный выступ 6 может содержать шар диаметром от 3,3 см (1,3 дюйма) до 4,8 см (1,9 дюйма) и шейки 7 и 8 могут иметь диаметр от 1 см (0,4 дюйма) до 1,3 см (0,5 дюйма), как обозначено - С и D, соответственно. Захват 5 может содержать проем от 2,3 см (0,9 дюйма) до 3,6 см (1,4 дюйма) между лепестковидными зажимами патрона и длину от 3,3 см (1,3 дюйма) до 4,8 см (1,9 дюйма), как обозначено - E и F, соответственно. Основание одной или обеих шеек может иметь упрочняющее утолщение.
На поверхности шаровидного выступа 6 может располагаться множество небольших углублений. Как варианты, поверхность шаровидного выступа может быть текстурованной или гладкой. Данные размеры и признаки являются примерами, и реальные компоненты могут быть большего или меньшего размера или могут содержать другие или дополнительные признаки.
Еще в одном примере для ребенка дошкольного возраста и снова со ссылкой на фиг.2, корпус 4 компонента 3 может иметь длину 8,9 см (3,5 дюйма) и диаметр 2,54 см (1,0 дюйм), как обозначено - А и В, соответственно. Шаровидный выступ 6 может содержать шар диаметром 4,8 см (1,9 дюйма), и шейки могут иметь диаметр 1,3 см (0,5 дюйма), как обозначено - C и D, соответственно. Захват 5 может иметь проем 2,54 см (1,0 дюйм) между лепестковидными зажимами патрона и длину 4,8 см (1,9 дюйма), как обозначено - Е и F, соответственно.
На фиг.4 показан вариант выполнения компонента 11, содержащего корпус 12, первый захват 13, второй корпусный захват 14 и шаровидный выступ 15. Корпусный захват 14 показан в середине корпуса 12 и может быть сконфигурирован для контакта с корпусом другого компонента.
На фиг.5 изображен компонент 11, показанный на фиг.4, который соединен с компонентом 16, схожим с компонентом 3, изображенным на фиг.2. Компонент 16 помещен в корпусный захват 14 компонента 11. Компонент в сборе 17 содержит два захвата и два шаровидных выступа и может использоваться для создания дополнительных конструкций. Компонент 11 может снова быть сконструирован с возможностью приложения сил контакта и извлечения, соответствующих выбранной возрастной группе.
Предлагаемая система и компоненты в сборе являются примерами осуществления изобретения и не должны использоваться в качестве ограничений. Количество соединительных звеньев может быть больше или меньше, чем показано. Положение или позиция соединительных звеньев может отличаться от показанной в примерах. Может также использоваться любая подходящая конфигурация или комбинация представленных компонентов или их эквивалентов, выполняющих схожую функцию.
Несмотря на предложенные варианты осуществления изобретения по данной системе конструирования и способам, подробно показанным и описанным здесь, возможны разнообразные вариации. Раскрытие изобретения может содержать одно или несколько независимых или взаимозависимых изобретений, направленных на различные комбинации признаков, функций, элементов и/или качеств, один или множество из которых могут быть охарактеризованы в нижеследующих пунктах формулы. Другие комбинации или подкомбинации признаков, функций, элементов и/или качеств могут быть заявлены позднее в данной или связанной с ней заявке на патент. Такие вариации, вне зависимости от того, направлены ли они на другие или на те же комбинации, а также насколько различен, одинаков, широк или узок объем притязаний, также рассматриваются как охваченные предметом данного раскрытия изобретения. Оценка полезности или значимости пунктов формулы, не заявленных в данной заявке, может на данный момент не осуществляться. Соответственно, вышеупомянутые варианты осуществления изобретения по данной заявке приведены для иллюстрации, и ни один из признаков или элементов, или их комбинаций не является существенным для всех возможных комбинаций, которые могут быть заявлены в данной или более поздней заявке. Каждый пункт формулы характеризует раскрытие сущности изобретения по предлагаемой заявке, но не обязательно включает в себя все признаки или комбинации, которые могут быть заявлены. Когда пункты формулы перечисляют «а» или «а первый» элемент или его эквивалент, такие пункты включают один или более таких элементов, не требуя и не исключая наличие двух или более таких элементов. Далее, порядковые указатели, такие как первый, второй или третий, используются в отношении указанных элементов для различия между ними и не указывают на необходимое или ограниченное число таких элементов или на определенную позицию или порядок таких элементов, если только не указано обратное.