БЛОК ИГРУШЕЧНОГО КОНСТРУКТОРА
TOY CONSTRUCTION SET UNIT

Данное изобретение в соответствии с ограничительной частью пункта 1 Формулы изобретения относится к блоку игрушечного конструктора. Оно в соответствии с пунктом 12 Формулы изобретения также относится к креплению (болту, винту, шурупу), предназначенному для использования с блоком игрушечного конструктора, и к инструменту для крепления (отвертке, гайковерту, шуруповерту), в соответствии с пунктом 15 Формулы изобретения.
Блоки игрушечного конструктора, предназначенные для сборки конструкций, в которых блоки размещают один поверх другого, как правило, снабжены головками, расположенными на их верхней поверхности, и соответствующими углублениями, выполненными в их нижних поверхностях. Головки можно поместить в углубления, прикладывая большее или меньшее усилие, поэтому прочность крепления зависит от прочности установленного таким образом соединения двух блоков конструктора. После некоторого количества повторений операций присоединения и разъединения прочность крепления, как правило, ослабевает, и прочность соединения уменьшается с увеличением количества вращательных движений при игре. К тому же необходимость прикладывать значительные усилия для сборки новых блоков конструктора приводит к тому, что они в меньшей степени пригодны для детей младшего возраста.
Другим критерием является возможность и легкость выполнения трехмерного конструирования при использовании лишь нескольких типов блоков конструктора. Большинство известных систем-конструкторов, в которых применяют блоки, предусматривает довольно большое количество блоков особой формы для того, чтобы обеспечить реализацию различных вариантов.
В связи с вышесказанным одной из целей данного изобретения является создание блока игрушечного конструктора, который мог бы быть присоединен к другому блоку, но с меньшим усилием, а также обеспечение хорошей прочности соединения, особенно в случае использования при игре вращательных движений.
Следующей целью данного изобретение является создание приспособления для крепления таких блоков конструктора друг к другу.
Первую из указанных выше целей достигают созданием блока игрушечного конструктора, раскрытого в пункте 1 Формулы изобретения. В других пунктах формулы изобретения приведены предпочтительные варианты его выполнения, раскрыты приспособление для крепления, посредством которого достигают вторую цель изобретения, и инструмент для работы с приспособлением для крепления.
Таким образом, блок конструктора в соответствии с данным изобретением снабжен, по крайней мере, одной головкой, расположенной на его поверхности. Поперечное сечение головки, имеющей в целом цилиндрическую форму, сходно с зубчатым колесом, с зубьями и выемками, расположенными между этими зубьями, являющимися закругленными. Предпочтительно поперечное сечение представляет собой последовательно расположенные округлые участки, или, приводя более общее описание, последовательно расположенные криволинейные участки, имеющие чередующиеся выпукло-вогнутые очертания. Предпочтительно выемки выполнены в виде дуг большего диаметра, то есть имеют меньшую кривизну, чем зубья.
Комплементарно по отношению к головкам в нижней поверхности блока игрушечного конструктора выполнены углубления, снабженные, по крайней мере, одним вертикально расположенным ограничителем. Если головку помещают (вставляют) в углубление, ограничители продвигаются посредством скольжения в выемках головки. Для выполнения этого действия требуется сравнительно небольшое усилие. Напротив, что касается вращения, то оно при игре является несущественным благодаря такому своеобразному поперечному сечению даже после многочисленных повторений выполнения сборки/разборки.
Ниже приведено подробное описание данного изобретения с помощью предпочтительных вариантов его выполнения со ссылками на чертежи.
На Фиг.1 представлен вид спереди конструкции, выполненной из блоков игрушечного конструктора в соответствии с данным изобретением со вставленной панелью, вид частично приведен в разрезе.
На Фиг.2 представлен вид сверху конструкции, изображенной на Фиг.1.
На Фиг.3 представлен вид сбоку блока конструктора, снабженного тремя головками, изображение частично приведено в разрезе.
На Фиг.4 представлен вид сверху блока конструктора, снабженного двумя головками.
На Фиг.5 представлен вид сверху блока конструктора с четырьмя головками, расположенными по схеме 2×2.
На Фиг.6а представлен вид сбоку болта, изображение частично приведено в разрезе.
На Фиг.6b представлен вид сверху болта, изображенного на Фиг.6а.
На Фиг.7а представлен вид сбоку отвертки.
На Фиг.7b представлен вид сверху отвертки, изображенной на Фиг.7а.
На Фиг.8 представлен продольный разрез бивалентного (содержащего с обеих сторон одинаковые элементы) блока конструктора.
На Фиг.9 представлен вид сверху блока конструктора, изображенного на Фиг.8.
На Фиг.10а и 10b представлены соответственно разрез (Фиг.10а) и вид сверху (Фиг.10b) съемной вставки, разрез выполнен по плоскости Х-Х, показанной на Фиг.10b.
На Фиг.11 представлен продольный разрез короткой гайки.
На Фиг.12 представлен продольный разрез длинной гайки.
На Фиг.13 представлен вид сбоку болта второго типа.
На Фиг.14 представлен продольный разрез собранной конструкции с бивалентным блоком конструктора, выполненный по плоскости XIV-XIV, показанной на Фиг.15.
На Фиг.15 представлен вид сверху конструкции, изображенной на Фиг.14.
На Фиг.16 представлен вид сбоку конструкции, выполненной в виде установленных один поверх другого блоков конструктора, содержащих горизонтальные полувыемки.
На Фиг.17 представлен вид сверху блока, изображенного на Фиг.16.
На Фиг.18 представлен вид сверху угловой конструкции, выполненной из блоков конструктора.
Блок 1 игрушечного конструктора снабжен головками 3, расположенными на его верхней поверхности 4, и одним или большим количеством углублений 6, выполненных в его нижней поверхности 7 (Фиг.3). Поперечное сечение головки 3 сходно с зубчатым колесом, с зубьями 9 и желобками или выемками 10 закругленной формы, расположенными между зубьями. В частности, они образуют круговую конструкцию, выполненную в основном из округлых участков с повторяющимся криволинейным очертанием. В приведенном примере абсолютное значение кривизны вершин 12 зубьев значительно больше, чем кривизна выемок 10. Поперечное сечение головок имеет восьмикратную симметрию, то есть зубья расположены в соответствии с правильным восьмиугольником.
Благодаря такой осевой симметрии головки 3 и, следовательно, блоки 1 конструктора могут быть прикреплены к другому блоку 1 в заданном с точки зрения поворота положении с шагом в 45°, а именно линейно, перпендикулярно друг другу (90°) и под углом в 45°. Так может быть создано множество трехмерных конструкций.
Комплементарные углубления 6 в нижней части блоков 1 конструктора снабжены вертикально расположенными ограничителями 14. Поперечное сечение ограничителей 14 выполнено так, что они легко продвигаются в выемках 10 головки 3, помещенной в углубление, но при этом обеспечивают надежную фиксацию с точки зрения возможности поворота вокруг оси.
В приведенном примере для каждой головки предназначено одно углубление, и каждое углубление снабжено четырьмя ограничителями 14.
Один из вариантов выполнения блока конструктора (см. Фиг.1, 3) для надежного соединения содержит отверстие 17 в каждой головке 3, снабженное первой резьбой 19. В отверстие 17 может быть помещен болт 21. Болт 21 содержит вторую резьбу 23 в его более широкой средней части, третью резьбу 25 на его конце и четвертую резьбу 27 внутри головки 29 болта. Третья резьба 25 соответствует четвертой резьбе 27, так что болт 31 в верхнем блоке 33 конструктора может быть вкручен в головку 29 болта 35 в расположенном ниже блоке 37 конструктора (Фиг.1).
Блоки конструктора, подготовленные для использования с болтами, при удалении болтов могут быть использованы с блоками конструктора первого типа, не снабженными отверстиями 17. Также блоки конструктора первого типа могут быть установлены поверх блоков конструктора второго типа, независимо от того, присутствуют ли болты или нет. Для соединения блока конструктора первого типа с блоком конструктора второго типа последний, например, может быть оснащен болтами, концы которых не снабжены третьей резьбой.
Головка 29 болта 21 имеет цилиндрическую форму и снабжена в центральной части круговым углублением 39. Боковая стенка углубления 39 также имеет профиль, сходный с зубчатым колесом, однако в данном случае зубья 40, направленные внутрь, не являются закругленными, однако выемки 41, направленные наружу, таковыми являются (см. Фиг.6b). Следовательно, для использования болтов 21 можно применять инструмент для крепления (отвертку) 43, имеющий комплементарную форму, вставив его в углубление 39 головки. Отвертка 43 представляет собой стержень, поперечное сечение которого имеет соответствующую форму 44, комплементарную с формой углубления. С одной стороны, этот инструмент прост в использовании, следовательно, подходит для детей младшего возраста, а его неровный профиль гарантирует хорошее зацепление. Кроме того, отвертка не будет прокручиваться, так как она имеет неровный профиль, и, при помещении ее в головку болта, сама устанавливается в нужное положение.
Возвращаясь к рассмотрению блоков 1 конструктора, нужно отметить, что их внешние боковые грани снабжены пазами 46, в которые могут быть вставлены панели 47 (см. Фиг.1). Таким образом, конструкции, выполненные из блоков конструктора, могут быть совмещены с панелями, содержащими декоративные элементы 48, значки, эмблемы, изображения персонажей мультфильмов или комиксов, дополнительные функциональные элементы (колеса, приборы для воспроизведения звуков или сигналов) и тому подобные элементы.
Пазы 46 расположены параллельно центральной оси головок 3, так что панели 47 создают соответствующее удлинение конструкции, выполненной из блоков 1 конструктора. В приведенном примере пазы 46 расположены под углом 90° относительно оси, однако могут быть использованы дополнительные пазы, расположенные, например, под углом 45° относительно оси.
Как правило, блоки 1 конструктора могут быть снабжены одной или большим количеством головок 3 (см. Фиг.1; см. также позицию 49), которые эквивалентны монтажным элементам. Например, на Фиг.4 представлен блок 50 конструктора с двумя головками или двумя монтажными элементами, на Фиг.1, 2 и 3 представлен блок 51 с тремя линейно расположенными монтажными элементами, а на Фиг.5 показан блок 52 с четырьмя расположенными по углам квадрата монтажными элементами. Как показано на чертежах, углы блоков конструктора могут иметь острую кромку, однако из соображений безопасности они также могут быть выполнены слегка закругленными (см. Фиг.5, кромки 54), или края блоков конструктора могут иметь цилиндрическую форму (см. Фиг.1, форма блока 49, снабженного одной головкой, и Фиг.2 и 3, крайние секции блока 50, снабженного двумя головками, и блока 51, снабженного тремя головками).
На Фиг.8 и 9 показан бивалентный (содержащий с обеих сторон одинаковые элементы) блок 67 конструктора. Этот блок с верхней и нижней сторон снабжен углублениями 6, в данном случае пятью углублениями с каждой стороны. Предпочтительным является нечетное количество углублений (или головок), так, чтобы углубление (или головка) было(а) расположено(а) посередине блока. В углубления бивалентного монтажного блока 67 могут быть помещены головки 3 других монтажных блоков. Таким образом, это дает возможность составить конструкцию из блоков, которые будут противоположно направленными относительно друг друга.
Также можно снабдить углубления 6 бивалентного монтажного блока 67 головками. На Фиг.10 представлена съемная вставка-головка 70. Внутри нее основание 72 содержит с одного края расширенный участок 73, соответствующий болту 21 (или второму болту 74, см. ниже).
Вставка 70 может быть установлена и закреплена в углублении 6 посредством болта 21, 74 и короткой гайки 76 или длинной гайки 78. Различие показано на Фиг.14: короткую гайку 76 устанавливают в углубление 6 таким образом, чтобы она не выступала, длинная гайка 78, наоборот, выступает из углубления 6 и, таким образом, образует другую головку 3, расположенную в противоположном направлении.
Конечно, оба типа гаек имеют в основном такую же форму внешней поверхности, что и вставка 70, то есть головка, как показано на Фиг.10b, Несмотря на то что вставка 70 и длинная гайка 78 с одного края могут не иметь такой формы, и этот признак не является существенным в отношении короткой гайки 76, однако таким образом гайки 76, 78 и вставку 70 удерживают в углублениях и предотвращают от прокручивания, облегчая тем самым крепление болтов 21, 74.
Внутренняя резьба 80 гаек 76, 78 соответствует третьей резьбе 25 болтов 21, 74. С другой стороны, вставка 70 не снабжена резьбой, поэтому болт 21, 74 может быть вставлен в нее без вкручивания.
Болт 74 в отличие от болта 21 снабжен значительно укороченной второй резьбой 82 и используется в комбинации с укороченной первой резьбой 19 внутренней части головок 3.
В общем случае, резьба 19 должна быть выполнена на небольшом расстоянии от нижнего края отверстия 17, так, чтобы болт 74 мог быть вкручен по укороченной резьбе 19, до тех пор пока резьба 82 не окажется ниже резьбы 19, в результате болт будет обладать способностью свободно вращаться (невыпадающий болт).
Как показано на Фиг.14, отверстие 17 может быть снабжено первой резьбой 84, укороченной примерно на один виток, но расположенной, по крайней мере, примерно на уровне резьбы 82 выше нижнего края отверстия 17. Таким образом, ниже резьбы 84 образуется пространство 86, в котором резьба 82 может свободно перемещаться.
На Фиг.14 и 15 представлен блок 51, снабженный тремя головками, который установлен на верхней стороне бивалентного блока 67. Съемная вставка 70 закреплена в углублении 6 с помощью болта 88 и короткой гайки 76. На вставке 70 под прямым углом к бивалентному блоку 67 установлен блок 51, снабженный тремя головкам, закрепленный посредством другого болта 89.
С нижней стороны бивалентного блока 67, обратной стороной, то есть в перевернутом положении по отношению к блоку 51, снабженному тремя головками, установлен блок 50, снабженный двумя головками. Для этого длинную гайку 78 закрепляют посредством болта 90 в углублении 6 блока 50, снабженного двумя головками. Эта конструкция может быть дополнительно зафиксирована посредством размещения другой вставки 70 в углублении 81, с помощью помещения в нее болта 21, 74 и вкручивания его в резьбу 80 длинной гайки 78. Конечно, применяя укороченный вариант болтов 21, 74, можно достигнуть указанной цели без использования вставки 70. Однако использование также и болтов другой (второй) длины может сделать конструктор более сложным.
На Фиг.16-18 представлены блоки 93-97 конструктора, снабженные дополнительными полувыемками 99, 100, выполненными соответственно в верхних и нижних горизонтальных гранях вдоль боковых сторон блоков. При сборке двух блоков, например блоков 93, 94, полувыемки совместно образуют выемку 102, в которую может быть помещена панель 47,
На Фиг.16 показан важный признак блоков конструктора. Вследствие значительной высоты головок 3, то есть вследствие того, что они надежно закреплены в углублениях 6, и надежного крепления ограничителей 14 углублений 6 в соответствующих выемках 10 головок 3, заметен лишь небольшой наклон верхнего блока 94 конструкции, показанной на Фиг.16, даже несмотря на то, что блоки соединены друг с другом не полностью, а лишь посредством двух крайних головок каждого из двух блоков. К тому же благодаря надежному креплению даже приложение силы 104 существенно не увеличит угол наклона 106. Нужно также отметить, что это преимущество достигнуто с сохранением такого признака, как легкое и приятное осуществление сборки, что является отличием от тех систем, где для того, чтобы соединить блоки конструктора вместе, требуется применение силы, так как надежное соединение достигается путем сдавливания.
Другая отличительная черта конструкционной системы в соответствии с данным изобретением состоит в том, что она почти не подвержена износу.
В заключение рассмотрим представленную на Фиг.18 угловую конструкцию. Очевидно, что при приведенной в качестве примера восьмикратной осевой симметрии головки возможен угол в 45° и углы, кратные ему. Преимуществом такой угловой конструкции является жесткость вертикального соединения, что позволяет выполнять конструкции в виде мостов даже без крепления болтами.
Другим полезным свойством изображенных блоков конструктора является то, что они выполнены на основе кубического элемента, то есть объемного элемента с одинаковыми высотой 60, шириной 62 и длиной 64 ячейки блока. Таким образом, облегчается построение трехмерных конструкций, и количество требуемых типов блоков конструктора сведено лишь к нескольким.
В вариантах выполнения те или иные размеры (длина, ширина и/или высота) блоков конструктора могут быть увеличены или уменьшены по отношению к размерам базового элемента в целое количество раз.
Блоки конструктора изготавливают посредством выдувного формования. Так как изготовленные таким образом блоки конструктора являются полыми, они также являются легкими и даже обладают плавучестью. Посредством такого способа производства могут быть изготовлены, например, блоки конструктора с длиной элемента 60 мм, которые являются прочными, и к тому же легкими, и подходят благодаря их размеру для детей младшего возраста. То, что блоки изготавливают посредством выдувного формования, можно считать преимуществом, так как форма блоков конструктора может быть полностью лишена острых краев.
К тому же стоит отметить, что, например, возможно использовать блоки конструктора, изготовленные посредством выдувного формования, в качестве упаковки, например, для жидких веществ, таких как напитки или жидкое мыло, и вместо того, чтобы выбросить упаковку, ее можно впоследствии использовать в качестве игрушки.
Блоки конструктора могут быть также изготовлены другим способом, например литьевым формованием. Однако выдувное формование обеспечивает большую свободу с точки зрения придания формы поверхности по сравнению с литьевым формованием.
На практике было отмечено еще одно полезное свойство: блоки конструктора, изготовленные посредством выдувного формования, очень легко вставляются друг в друга, а на гранях головок в зонах контакта внутри углублений в конструкции, где блоки установлены друг на друге, проявляется эффект прилипания. Этот эффект приводит к улучшению устойчивости и жесткости получающейся в результате конструкции, не оказывая негативного влияния на легкость процесса разборки. Замечено, что с эстетической точки зрения форма головок напоминает цветы, что оказывает привлекательное впечатление, особенно на детей младшего возраста, и такая форма служит декоративным элементом.
Аналогичным образом, болты могут быть изготовлены любым подходящим способом. Например, они могут быть изготовлены посредством выдувного формования. Изготовленные таким образом болты являются полыми и легким. Другим подходящим способом изготовления является литьевое формование.
Из анализа приведенного описания предпочтительного варианта выполнения для специалиста в данной области техники очевидны многочисленные модификации, которые могут быть выполнены, не выходя за рамки изобретения, установленные формулой изобретения.
Ниже приведены некоторые из возможных вариантов:
- Блоки конструктора могут содержать любое другое количество головок и/или углублений, например 6, 8, в различных вариантах расположения.
- Осевая симметрия головок может быть различной, например, может быть выбрана 12-кратная осевая симметрия, то есть с шагом 30° относительно оси. Могут быть даже применимы симметрии нечетного порядка, хотя они существенно усложняют для детей сборку конструкции, и даже могут привести к ее невыполнимости.
- Базовые элементы могут изменяться в широком диапазоне. Кроме того, тот или иной параметр может отличаться от других базовых параметров, например, высота элемента может составлять половину его ширины или длины.
- Блоки конструктора могут быть выполнены из различных материалов, которые подходят для выбранного способа изготовления (предпочтительно выдувного формования). Предпочтительно, конечно, использовать легкие материалы, такие как полимерные материалы, прочность таких материалов может быть увеличена посредством использования волокнистых материалов, даже органического или биологического происхождения.
- Базовая форма может быть изменена, например, для того чтобы подходить для первоначального использования в качестве бутылки или контейнера.
- Форма углублений в нижней части может быть выполнена по-другому, например, они могут быть выполнены с тремя боковыми стенками, каждая из которых снабжена ограничителем, или, по крайней мере, одна из которых снабжена ограничителем для предотвращения перемещения вокруг оси, может быть использовано большее количество боковых стенок с созданием многоугольного поперечного сечения.
- Верхняя поверхность может быть наклонена относительно нижней плоскости, чтобы сделать возможным построение конструкций с наклоном.
- В качестве приспособления для крепления могут быть использованы штыковые соединители.
- Высота головок 3 и/или глубина углублений 6 может варьироваться. Конечно, углубления 6 должны полностью вмещать в себя головки. Предпочтительно высота головок составляет, по крайней мере, 30% высоты 60 ячейки, и, более предпочтительно, составляет примерно одну треть от высоты ячейки. То же самое относится к глубине углублений, и, возможно, следует сделать определенный припуск, чтобы компенсировать производственные допуски.