ИГРУШКА-КОНСТРУКТОР С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ БЛОКАМИ
TOY CONSTRUCTION SET WITH FUNCTIONAL UNITS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к игрушкам-конструкторам, содержащим сборочные элементы с соединительными средствами для разборного соединения сборочных элементов.
Уровень техники
Такие игрушки-конструкторы известны уже не один десяток лет. Простые сборочные блоки дополнили высокотехнологичными сборочными элементами, имеющими особый внешний вид или обладающими механической или электрической функцией для повышения игровой ценности. К числу таких функциональных элементов относятся, например, двигатели, переключатели и лампы, а также программируемые процессоры, которые принимают сигналы от датчиков и могут активировать функциональные элементы в ответ на полученные от датчика сигналы.
Известны автономные сборочные элементы с выполняющим заданную функцию функциональным устройством, источником энергии для обеспечения этого функционального устройства необходимой для выполнения этой функции энергией, а также пусковым устройством, реагирующим на внешнее пусковое воздействие и приводящим в действие функциональное устройство, выполняющее указанную функцию. Обычно такие известные функциональные сборочные элементы приспособлены для ручного приведения в действие пускового устройства и обеспечивают невысокую игровую ценность.
Поэтому целью настоящего изобретения является игрушка-конструктор с новыми сборочными элементами, пригодными для использования в конструкторе и повышающими игровую ценность игрушки.
Раскрытие изобретения
Эта цель достигнута игрушкой-конструктором согласно настоящему изобретению. Конструктор включает в себя один или более сенсорных сборочных элементов, или один или более логических сборочных элементов, или один или более функциональных сборочных элементов, причем все они имеют соединительные приспособления, делающие блоки совместимыми с игрушкой-конструктором. Изобретение, в общем, применимо к игрушкам-конструкторам со сборочными элементами, имеющими соединительные приспособления для разборного соединения сборочных элементов.
В частности, в том случае, когда каждый функциональный сборочный элемент имеет функциональное устройство для выполнения заданной функции и источник энергии для обеспечения функционального устройства энергией для выполнения заданной функции и пусковое устройство, реагирующее на внешнее механическое пусковое воздействие и приводящее в действие функциональное устройство с целью выполнения им указанной функции, при этом пусковое устройство в каждом функциональном сборочном элементе выполнено по одной и той же схеме относительно соединительных приспособлений, функциональные элементы в заданной игрушке-конструкции могут быть легко взаимозаменены без замены пускового механизма.
Механические пусковые устройства представляют собой простой и прочный пусковой механизм, который не зависит от электрических соединений или других сложных и предрасположенных к ошибочным действиям механизмов. Кроме того, с такими механическими пусковыми механизмами возможно интуитивное обращение и они просты в использовании даже для маленьких детей.
Следовательно, функциональные сборочные элементы с механическими пусковыми устройствами, расположенными в установленных местах, становятся функциональными сборочными элементами, пригодными для использования в игрушках-конструкторах, и повышают игровую ценность.
В некоторых вариантах осуществления изобретения игрушка-конструктор включает в себя один или более сенсорных сборочных элементов и опционно один или более логических сборочных элементов, каждый из которых имеет механические пусковые выходные устройства, расположенные по одной и той же схеме и приводящие в действие пусковые устройства функциональных сборочных элементов. Следовательно, представлена конструкция, позволяющая пользователю по одной и той же схеме и с ограниченным набором разных «строительных» элементов реализовать большое разнообразие функций и функциональных сочетаний.
Краткое описание чертежей
Фиг.1-3 - на каждой из них изображен один из известных в уровне техники «кирпичиков» (далее - блоков) игрушки-конструктора,
фиг.4 - показывает соответствующий изобретению блок игрушки-конструктора,
фиг.4А - изображает приведение в действие блока игрушки-конструктора согласно фиг.4,
фиг.5 и 5А - показывают блок игрушки-конструктора согласно фиг.4, когда он используется в игрушке конструкторе, в которой данный блок приводится в действие,
фиг.6 - изображает другой механизм для приведения в действие блока игрушки-конструктора,
фиг.7 - изображает схематически блок игрушки-конструктора с переключателем,
фиг.8 - изображает схематически функциональный сборочный блок с электрической функцией и батарею для обеспечения питания,
фиг.9 - изображает схематически функциональный сборочный блок с механической функцией и пружину для обеспечения энергии для этой функции,
фиг.10 - изображает соответствующую изобретению игрушку конструктор, включающую в себя сенсорные, логические блоки и функциональные блоки,
фиг.11-13 - изображают различные варианты использования игрушки-конструктора согласно фигуре 10,
фиг.14-15 - изображают примеры функциональных блоков.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение будет раскрыто на примере использования игрушечных сборочных элементов в форме кирпичиков. Изобретение может быть применено и с другой формой сборочных элементов, используемых в собираемых конструкциях.
На фигуре 1 изображен игрушечный сборочный блок с соединительными выступами на верхней поверхности и углублением, проходящим от основания вглубь блока. Углубление имеет центральную трубку, и соединительные выступы другого блока могут быть введены в углубление с фрикционным зацеплением, как это описано в US 3005282. Фигуры 2 и 3 показывают другие сборочные блоки, известные из уровня техники. Сборочные блоки, показанные на остальных чертежах, имеют этот же известный тип соединительных средств в форме взаимодействующих выступов и углублений. Однако могут быть использованы и другие виды соединительных средств.
На фигуре 4 изображен сборочный блок 10 игрушки с нажимной кнопкой 11 на одной из боковых сторон и соединительными выступами 12 на его верхней поверхности. В изображенном варианте осуществления изобретения сборочный блок 10 игрушки иллюстрирует функциональный сборочный элемент, в котором нажимная кнопка 11 производит входное механическое или пусковое воздействие для приведения в действие функционального устройства в сборочном элементе 10, как это показано на фиг.4А, при этом механическое усилие прикладывают к пусковому устройству и вдвигают пусковое устройство в блок, при этом приводится в действие функциональное устройство в блоке.
В общем, сила может прикладываться с помощью внешнего пускового элемента, например пускового элемента, который приводит в действие пусковое устройство в результате физического контакта. Внешним пусковым элементом может быть, например, палец человека или элемент в наборе игрушки-конструктора, снабженный механизмом. В частности, когда сборочный блок 10 игрушки используется в качестве части системы, включающей сенсорный блок и/или логический блок, как это описано ниже, усилие может прикладываться механическим выходным элементом указанного сенсорного или логического блока, например, путем непосредственного физического контакта или через промежуточный элемент типа стержня, штифта, диска и т.п. Примерами таких выходных элементов являются шток, штифт, кулачковый диск, шарнирный или поворотный элемент, или подобный элемент.
Фиг.5 показывает вращающийся диск 51 с кулачком 52 на его периферии. При вращении диска 51 кулачок 52 при каждом обороте диска 51 приводит в действие кнопку 11, как это показано на фиг.5А.
На фиг.6 кулачок приводит в действие нажимную кнопку 11 непосредственно или через промежуточный толкающий стержень 61, расположенный в сквозных отверстиях в двух поддерживающих сборочных блоках 62. Толкающий стержень 61 в поперечном сечении предпочтительно крестовидной формы, а нажимная кнопка 11 предпочтительно имеет соответствующее сечение для приема конца толкающего стержня.
На фиг.7 показано, что функциональное устройство в блоке 10 может быть переключателем 71. Переключатель 71 может быть переключателем с нормально замкнутыми контактами и переключателем с нормально разомкнутыми контактами, и его контакты могут быть соединены с соединительными выступами на верхней поверхности или с поверхностями в углублении, предназначенными для зацепления соединительных выступов на других сборочных блоках.
На фиг.8 изображен функциональный блок, включающий в себя батарею 82, которая содержит электрическую энергию, и переключатель 81 может быть приведен в действие нажимной кнопкой, при этом электрическое функциональное устройство 83 получает электрическую энергию от батареи 82, и электрическое функциональное устройство 83 выполняет заданную электрическую функцию.
На фиг.9 изображен функциональный блок, включающий в себя пружину 92 с запасенной механической энергией, которая может быть освобождена и передана механическому функциональному устройству 93 для осуществления заданной механической функции путем приведения в действие нажимной кнопки.
Примерами заданной механической функции, которую могут выполнять соответствующие настоящему изобретению функциональные блоки, являются: вращение выходного вала, наматывание троса или цепи, которые могут подтягивать объект ближе к функциональному блоку, быстрое или медленное перемещение шарнирной части функционального блока, что позволяет, например, открывать или закрывать дверь, выдвигать объект и т.д. Такие механические движения могут осуществляться под воздействием электрического двигателя, питаемого батареей 82 или перезаряжаемым электрическим конденсатором, или пружиной 92 или другим упругим элементом или сжатым воздухом.
Примерами заданной электрической функции, которую могут выполнять соответствующие настоящему изобретению функциональные блоки, являются: приведение в действие переключателя с достижимыми контактами, излучение постоянного или мигающего света, включение нескольких ламп в заданной последовательности, произведение таких слышимых звуков, как, например, писк, сигнал тревоги, колокол, сирена, голосовое сообщение, музыка, синтетический звук, естественные или имитирующие звуки, которые изображают или стимулируют игровые действия, запись и воспроизведение звука, излучение неслышимого звука, например ультразвука, излучение радиочастотного сигнала или инфракрасного сигнала, который должен приниматься другим компонентом и т.д.
Следовательно, функциональное устройство может включать в себя любое подходящее механическое и/или электрическое устройство, конструкцию или электрическую цепь, выполняющие одну или более вышеуказанных или других функций. В качестве примеров функциональных устройств можно назвать источник света типа лампы или светодиода (LED), звуковой генератор, двигатель, шарнирную деталь, вращающийся вал, источник сигнала и т.п.
В более общем варианте осуществления функционального блока 10 входное устройство 11 является механическим пусковым устройством/элементом. Механическое пусковое устройство реагирует на такие внешние механические воздействия/явления, как механические усилия, нажатие, натяжение, вращение, давление, толчок, касание, импульс, момент количества движения и т.п. Механическое пусковое устройство может быть известным пусковым элементом, и специалист знает, как выбрать подходящее для конкретной цели пусковое устройство. Будучи приведенным в действие воспринятым внешним механическим воздействием, функциональное устройство в блоке осуществляет функцию, как это изложено выше.
Общим для функциональных блоков является то, что пусковое устройство или входное устройство каждого блока расположено по первой одинаковой схеме относительно соединительных средств, т.е. относительно соединительных выступов на верхней поверхности и/или соединительных углублений в основании. Это делает функциональные блоки взаимозаменяемыми, и в построенной игрушечной конструкции с блоками, как на фиг.1-3, несколько функциональных блоков можно использовать в качестве взаимозаменяемых, а конкретный функциональный блок может быть использован в нескольких конструкциях. Игрушка-конструктор может включать в себя несколько таких функциональных блоков, реагирующих на разные внешние механические воздействия. Однако если все функциональные блоки включают в себя соответствующие пусковые элементы, реагирующие на одни и те же механические воздействия одинаковым образом, такие функциональные блоки могут быть легко взаимозаменяемыми в игрушечной конструкции, собранной из описанных блоков. Например, функциональный блок, включающий в себя лампу, может быть легко заменен функциональным блоком, включающим в себя источник звука или громкоговоритель, без необходимости замены какой-либо другой части конструкции, так как оба функциональных блока приводятся в действие одинаковым образом.
Фиг.10 изображает три группы игрушечных сборочных блоков: сенсорные блоки (S1, S2, …, SN), логические блоки (L1, L2, …, LM) и функциональные блоки (F1, F2, …, FK) для использования в игрушках-конструкторах, содержащих сборочные элементы с соединительными средствами для разборного соединения элементов, например известных блоков, показанных на фиг.1-3. Функциональные блоки описаны выше.
Каждый сенсорный блок 20 имеет датчик 21, реагирующий на внешнее физическое воздействие, изображенное символически стрелкой. В качестве примеров таких внешних физических воздействий выступают механические усилия, нажатие, натяжение, вращение, ручные манипуляции, касание, близость объекта, электрические сигналы, радиочастотные сигналы, оптические сигналы, световые сигналы, инфракрасные сигналы, магнитные сигналы, температура, влажность, излучение и т.д. Предпочтительно, если каждый датчик реагирует лишь на физические воздействия одного конкретного типа из числа названных, обеспечивая, таким образом, некоторое количество разных сенсорных блоков (S1, S2, …, SN).
Каждый сенсорный блок 20 имеет выходное устройство 22 и, когда внешнее физическое воздействие достигает датчика, сенсорный блок реагирует проявлением механического выходного воздействия на его выходное устройство 22. Все сенсорные блоки предпочтительно проявляют выходное действие одинакового типа, чтобы воздействовать посредством усилия, толчка, импульса, момента количества движения или чего-то подобного на соответствующий пусковой вход. Например, выходное устройство 22 может иметь в своем составе выходной элемент, осуществляющий прямолинейное перемещение (например, нажатие или натяжение) или вращение выходного элемента типа вала или шпинделя, передавая таким образом механическое усилие, и/или импульс, и/или момент количества движения. Предпочтительно все выходные устройства сенсорных блоков расположены по второй одинаковой схеме по отношению к соединительным средствам, т.е. к соединительным выступам на верхней поверхности и/или к соединительным углублениям в основании. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления все сенсорные блоки осуществляют механический выход одинаковым образом так, что выходные устройства сенсорных блоков взаимодействуют с пусковыми устройствами функциональных блоков и/или логических блоков, чтобы оказывать механическое воздействие одной и той же природы, такое как заданное усилие или толчок. Это делает сенсорные блоки взаимозаменяемыми, и в игрушечной конструкции, построенной из блоков, как на фиг.1-3, несколько сенсорных блоков могут быть использованы в качестве взаимозаменяемых, а конкретный сенсорный блок может быть использован в нескольких конструкциях.
Сенсорные блоки могут быть использованы в игрушке-конструкторе отдельно или в комбинации с одним или более описанных выше функциональных блоков.
Каждый логический блок 30 имеет механическое входное устройство 31 и механическое выходное устройство 32. Входное устройство 31 логического блока 30 воспринимает выходное действие выходного устройства 22 любого из сенсорных блоков 20. Логические блоки 30 выполняют логическую функцию под действием входного устройства логического блока и производят выходное действие, являющееся результатом логической функции, осуществленной под действием входного устройства логического блока. Предпочтительно, если выходное действие логических блоков 30 имеет такую же механическую природу, что и выходные действия сенсорных блоков 20, а это значит, что выход как сенсорных блоков, так и логических блоков является, например, электрическим или механическим действием. Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления изобретения входные устройства логических блоков реагируют на такие же механические входные воздействия, что и входные устройства функциональных блоков.
Примерами логических функций, осуществляемых логическими блоками, является задержка выходного действия относительно входного воздействия, неоднократное при заданном числе повторений входное воздействие, необходимое для выходного действия, осуществление выходного действия лишь при условии соответствия входного воздействия определенным критериям, например, определенной последовательности или схеме входных воздействий, вывод заданной последовательности или схемы выходных действий. Следовательно, игрушка-конструктор может включать в себя множество разных логических блоков L1, L2, …, LM, позволяющих осуществлять различные логические функции благодаря несложной взаимозаменяемости логических блоков в конкретной конструкции.
На фиг.11 показано возможное использование сенсорного, логического и функционального блоков согласно фиг.10. Сенсорный блок 20, логический блок 30 и функциональный блок 10 расположены в показанной последовательности и их можно соединить с другими сборочными блоками игрушки-конструктора. Сенсорный блок 20 реагирует в виде ответной реакции на внешнее физическое воздействие (стрелка), воспринимаемое датчиком 21, путем формирования выходного действия на своем выводном устройстве 22. Логический блок 30 воспринимает выходное действие сенсорного блока 20 на свое входное устройство 31. Логический блок 30 выполняет логическую функцию в ответ на воздействие, полученное от сенсорного блока, и формирует соответствующее выходное действие на своем выходном устройстве 32. Функциональный блок 10 принимает выходное действие логического блока 30 на своем входном устройстве 11 и выполняет свою функцию. Каждый из сенсорных блоков, логических блоков и функциональных блоков является взаимозаменяемым по отношению к другим блокам одной и той же группы. Следовательно, если игрушка-конструктор включает в себя несколько функциональных блоков и/или несколько сенсорных блоков и/или несколько логических блоков с одинаковыми механическими входными и выходными устройствами, то можно реализовать большое число разных функций, запускаемых разными сенсорными входными устройствами, путем простой перестановки разных блоков. Поскольку все механические устройства сопряжения выполнены одинаковым образом по отношению к соединительным средствам и функционируют они одинаковым образом, в конструкции легко можно менять друг с другом различные блоки.
На фиг.12 изображен другой возможный вариант использования сенсорных и функциональных блоков согласно фиг.10. Отличие от фиг.11 состоит в том, что отсутствует логический блок. Сенсорный блок 20 и функциональный блок 10 расположены в показанной последовательности, и их можно соединять с другими сборочными блоками игрушки-конструктора. Сенсорный блок 20 реагирует на внешнее физическое воздействие (стрелка), воспринимаемое датчиком 21, путем формирования выходного действия на выходном устройстве 22. Функциональный блок 10 воспринимает выходное действие от сенсорного блока 20 на вводном устройстве 11 и выполняет свою функцию. Каждый сенсорный и функциональный блок является взаимозаменяемым по отношению к другим блокам одной и той же группы.
Все логические блоки и все функциональные блоки воспринимают выходное действие любого сенсорного блока и любого логического блока как свое входное действия.
Как изображено на фиг.13, два или более одинаковых или разных логических блоков 30 можно, следовательно, соединить последовательно так, что логический блок воспринимает выходное действие предшествующего логического блока в качестве входного действия, в результате чего создается комбинированная логическая функция двух логических блоков до того, как происходит пуск функционального блока для выполнения его функции.
Предпочтительно, функциональные блоки имеют уже заданную функцию, но функции могут также программироваться или каким-нибудь другим способом задаваться или корректироваться пользователем. Аналогичным образом, логические блоки предпочтительно имеют заданную логическую функцию, но логические функции могут также программироваться или каким-нибудь другим способом задаваться или корректироваться пользователем.
Фиг.14а показывает внешний вид функционального блока, а фиг.14b показывает схематический вид этого блока в разрезе. Функциональный блок 10 является сборочным блоком обычного типа, описанным применительно к фиг.1 и 2, и содержит соединительные выступы на его верхней поверхности правильной конфигурации и в заданном положении по отношению к боковым стенкам. Кроме того, блок имеет одно или более соответствующих углублений на его нижней поверхности (точно не показаны) для фрикционного сцепления с выступами других таких же блоков. В состав функционального блока входит пусковое устройство в виде нажимной кнопки 11 на одной из его боковых сторон. Пусковое устройство расположено в заданном месте на боковой поверхности и в соответствии с углублениями (и/или выступами), например на заданной высоте от нижней поверхности.
Нажимная кнопка 11 при нажатии на нее приводит к замыканию электрических контактов 131 и 132. Контакты присоединены соответственно к батареям 133 и 134. Блок 10 включает в себя, кроме того, светодиод 135, электрически соединенный с батареями. Следовательно, до тех пор пока кнопка 11 нажата, светодиод включен.
На фиг.15 в качестве примера показан вид в перспективе другого функционального блока. Функциональный блок 10 аналогичен функциональному блоку согласно фиг.14 и включает в себя нажимную кнопку 11, расположенную в том же месте относительно углублений на нижней поверхности блока, что и нажимная кнопка функционального блока согласно фиг.14. Кроме того, нажимные кнопки обоих блоков имеют в общем одинаковую форму и одинаково приводятся в действие. Таким образом, при взаимной замене функциональных блоков согласно фиг.14 и 15 в конструкции нажимная кнопка расположена в том же месте, и она может быть приведена в действие тем же способом. Однако вместо светодиода функциональный блок 10 согласно фиг.15 включает в себя питаемый батареей звуковой генератор 155, обеспечивающий звуковой сигнал.
В общем, если пусковые устройства функциональных сборочных элементов, выходные устройства сенсорных сборочных элементов и входные и выходные устройства логических элементов находятся на боковой стенке сборочных элементов, имеющих соединительные средства на верхней и нижней поверхностях, входные и выходные устройства не создают помех по отношению к соединительным средствам. Кроме того, такое размещение сопрягаемых элементов пусковых устройств позволяет создать конструкцию из единой последовательности или даже сети функциональных элементов, датчиков и логических элементов в одном горизонтальном слое/плоскости без необходимости в дополнительных средствах передачи пусковых воздействий, в частности без необходимости в каком-либо специальном основании для переноса пусковых воздействий/событий от одного сборочного элемента к последующему.