СБОРНЫЙ ШЕСТИГРАННЫЙ КУБИК ДЕТСКОГО КОНСТРУКТОРА
ASSEMBLY HEXAGONAL CUBE FOR CHILDREN'S CONSTRUCTOR

Изобретение относится к детским и учебным конструкторам, предназначенным для развлекательных игр, дошкольного и школьного образования, направленным на развитие у детей активных форм конструирования, мышления, творческого воображения, фантазии.
Из области техники известен конструктор, содержащий набор элементов, выполненных с разными соединительными узлами, при этом соединительный узел выполнен в виде объемного тела с гранями, по меньшей мере часть которых лежит в плоскостях граней куба, длина ребра которого равна «а», при этом по меньшей мере на одной из вышеуказанных граней выполнены выступы, имеющие высоту относительно граней не более «а/2» и содержащие четыре участка, расположенных по одному в плоскостях граней, смежных с гранью куба, на которой выступы выполнены, а расстояние между центрами соседних кубов, лежащими на оси, перпендикулярной граням кубов, выполнено равным «2а» с возможностью контакта соединяемых элементов конструктора вышеуказанными участками, причем каждая грань соединительного узла, лежащая в плоскости грани куба, лежит либо в плоскости одной из граней куба другого соединительного узла, либо в плоскости, параллельной плоскости одной из граней куба другого соединительного узла (см. патент на изобретение RU № 2509590, кл. A63H 33/04, оп. в 2014 году). Такой конструктор обеспечивает множество вариантов соединений однотипных элементов. Однако, его детали изготовлены, как единое целое, хотя и очень сложны в изготовлении.
Известен конструктор , включающий набор модульных элементов с возможностью их разъемного соединения друг с другом для образования стилизованных образцов, состоящий из модульных элементов разных форм, которые имеют плоское основание и соединительный узел, образованный размещенными па основании выступами, отличающийся тем, что набор состоит из модульных элементов двух форм, при этом модульные элементы первой формы, основание которых имеет форму прямоугольника, стороны которых кратны «а», имеют на основании четыре группы выступов, высота которых не более «а», в первой группе выступы выполнены цилиндрической формы с охватывающими их полуцилиндрами, расположенными по квадрантам цилиндра, во второй группе выступы выполнены трубчатыми с поперечным сечением в виде круга, выступы третьей группы расположены по краям основания и образуют полуцилиндры заподлицо с торцами основания, при торцевом соединении с другими модульными элементами образуют выступы второй группы, выступы четвертой группы расположены по четырем сторонам относительно основания, шаг между ними кратен «2а», и выполнены в виде двух четвертей цилиндров, расположенных диагонально относительно торца основания, полки которых размещены перпендикулярно плоскости основания на его смежных торцах заподлицо с этими торцами, все вышеупомянутые выступы размещены на основании в соответствии с координатной сеткой, взаимно перпендикулярные линии которой параллельны кромкам основания, выступы первой группы расположены в местах пересечения линий координатной сетки, выступы второй группы - в местах пересечения диагоналей ячеек координатной сетки, выступы третьей группы находятся на координатной сетке второй группы, четвертая группа выступов находится на координатной сетке первой группы выступов, модульные элементы второй формы, основание которых имеет форму прямоугольника, одна сторона которого равна «а», а другая - кратна «а», имеют на основании три группы выступов, аналогичные первой, третьей и четвертой группам выступов модульных элементов первой формы, при этом выступы третьей группы находятся в местах пересечения линии, соединяющей точку пересечения диагоналей с точкой на кромке основания, разделяющей квадрат координатной сетки пополам (см. патент на изобретение RU № 2712309, кл. A63H 33/08, оп. в 2019 г.). Этот конструктор также обеспечивает множество вариантов соединений однотипных элементов. Однако, и его детали изготовлены, как единое целое, хотя и очень сложны в изготовлении.
Известен универсальный строительный конструктор, включающий в себя стеновые элементы в форме прямоугольного параллелепипеда, отличающийся тем, что содержит также основание для установки стеновых элементов нижнего ряда, стеновые элементы других форм, плиты перекрытий и покрытий, перемычки, различные крепежные, соединительные и доборные элементы, представляющие собой единую систему, при этом все составляющие конструктора изготавливаются методом экструзии из соломенно-пластмассового или древесно-пластмассового композита и являются масштабной моделью реальной строительной системы (см. патент на полезную модель RU № 108999, кл. A63H 33/00, оп. в 2011 г.). Детали и элементы такого конструктора изготовлены методом экструзии.
Известна игрушка типа конструктора, имеющая множество деталей многогранной формы с соединительными поверхностями, которые выполнены с возможностью соединения с другими соединительными поверхностями других деталей с помощью магнитов, причём при сборке этих деталей предусмотрен этап соединения детали и магнита (см. патент на изобретение RU № 2310493, кл. A63H 33/10, оп. в 2007 г.). Сборка деталей в данном изобретении вызвана необходимостью установки магнита внутрь детали.
Известен способ изготовления объемных закрытых пустотелых элементов игрушечного конструктора, характеризующийся тем, что из пластмассы методом литья под давлением предварительно отливают две одинаковые половины элемента игрушечного конструктора в виде открытой коробчатой формы с цилиндрическими выступами на несущей грани, противолежащей открытой части, каждая, при этом в процессе отливки каждой половины элемента игрушечного конструктора на одной половине ее периметра и в плоскости ее внутренней поверхности со стороны открытой части формуют выступающий над краем открытой части половины элемента бортик с направленным наружу продольным выступом сегментообразного, или полусферического, или треугольного, или прямоугольного, или трапециевидного сечения, на другой половине периметра той же самой половины элемента игрушечного конструктора вдоль края ее открытой части зеркально-симметрично расположению продольного выступа на бортике относительно плоскости открытой части половины элемента и относительно плоскости, делящей половину элемента пополам и перпендикулярной несущей грани, формуют продольную проточку с выемкой одинакового с выступом сечения, а цилиндрические выступы формуют полыми трубчатой формы, направленными в сторону открытой части половины элемента игрушечного конструктора не далее ее плоскости, открытыми со стороны несущей грани и закрытыми с противоположной стороны, по завершении отливки двух одинаковых половин элемента игрушечного конструктора располагают их симметрично открытыми частями навстречу друг другу таким образом, чтобы бортик с выступом одной половины располагался напротив продольной проточки с выемкой другой половины и наоборот, и затем соединяют эти одинаковые половины элемента игрушечного конструктора между собой путем совмещения выступов с противолежащими им выемками до полной фиксации выступов в выемках, а также детали конструктора, в которых реализован этот способ (см. патент на изобретение RU № 2331452, кл. A63H 33/08, оп. в 2008 г.).
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является шестигранный блок детского конструктора с квадратно-штифтовыми соединительными элементами (см. патент на изобретение RU № 2596742, кл. A63H 33/08, оп. в 2016 г.). При очевидной простоте такого конструктора его блоки обеспечивают прочную фрикционную посадку без проворачивания штифта внутри гнезда (в отличие от цилиндрических штифтов). Легко собираются и разбираются. Хорошо сохраняют собранные формы. Такие конструктивные особенности позволяют использовать данный конструктор не только в игровых, но и в учебных целях, для получения сложных объёмных моделей.
Техническая проблема заключается в том, что детали детских конструкторов часто изготавливают из пластиков и похожих материалов. При очевидных достоинствах таких материалов (небольшой вес, простота сборки-разборки) существует необходимость в предварительном изготовлении пресс-форм со сложным внутренним конструктивом, по которым в дальнейшем отливаются детали. Причём некоторые внутренние элементы деталей конструктора невозможно сделать в желаемом формате.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи повышения универсальности деталей конструктора, выполненных в виде шестигранного блока с квадратно-штифтовыми соединительными элементами при увеличении разнообразия используемых элементов и их сопряжения между собой.
Решение поставленной технической задачи достигается за счет того, что сборный шестигранный кубик детского конструктора, включающий размещённые на его гранях посадочные гнёзда квадратного сечения для штифтового соединения и крестообразно закреплённые внутри кубика рёбра жёсткости с выступами, расположенными на их поверхности с обеих сторон для фрикционной посадки штифтов квадратного сечения, выполнен в виде двух сборных элементов с крестообразно размещёнными внутри них рёбрами жесткости, при этом оба сборных элемента снабжены поперечно расположенной к рёбрам жесткости внутренней перегородкой, расположенной в зоне соединения сборных элементов и связанной с ребрами жёсткости, причём оба сборных элемента снабжены размещенными на торцах боковых граней в зоне соединения в чередующемся порядке зацепами с боковыми выступами на концах, направленными внутрь сборных элементов, и проточками для зацепов противоположного элемента. Зацепы сборных элементов выполнены прорезными. Штифтовое соединение выполнено с разъёмными штифтами. Штифтовое соединение выполнено с неразъёмными штифтами.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен сборный шестигранный кубик детского конструктора с неразъёмным штифтом, перед сборкой, в изометрии. На фиг. 2 – то же, после сборки, в изометрии. На фиг. 3 изображен сборный шестигранный кубик детского конструктора с разъёмным штифтом, перед сборкой, в изометрии. На фиг. 4 – то же, разъёмный штифт, в изометрии. На фиг. 5 – то же, после сборки, в изометрии.
Сборный шестигранный кубик детского конструктора, изображённый на фиг. 1 и 2, содержит посадочные гнёзда 1 и 2 квадратного сечения, предназначенные для фрикционного соединения с неразъёмным штифтом 3 квадратного сечения и расположенные на всех сторонах кубика. Сборный кубик представлен двумя сборными элементами (полукубиками) 4 и 5, которые можно соединить в жесткую деталь. Каждый из элементов 4 и 5 содержит поперечно расположенную внутреннюю перегородку 6, связанную с крестообразно размещёнными ребрами жесткости 7. Перегородка 6 размещена в зоне соединения элементов 4 и 5. Ребра жесткости 7 оснащены выступами 8, расположенными на их поверхности с обеих сторон и обеспечивающими фрикционное соединение штифтов 3 с гнездами 1 и 2. На боковых гранях 9 элементов 4 и 5 размещены посадочные гнёзда 2, а в зоне соединения элементов 4 и 5 на боковых гранях 9 размещены в чередующемся порядке зацепы 10, 11 с боковыми выступами 12, 13 на концах, направленными внутрь сборных элементов, и проточки 14, 15 для выступов 12 и 13 зацепов 10, 11 противоположного элемента 4 или 5.
Сборный кубик, изображённый на фиг. 3 – 5, выполнен аналогичным образом. Разница между ними только в том, что штифт 16 квадратного сечения выполнен разъёмным, независимым от кубика. Сборный кубик содержит посадочные гнёзда 1 и 2 квадратного сечения, предназначенные для фрикционного соединения с разъёмным штифтом 16 квадратного сечения и расположенные на всех сторонах кубика. Сборный кубик представлен двумя сборными элементами (полукубиками) 17 и 18, которые можно соединить в жесткую деталь. Каждый из элементов 17 и 18 содержит поперечно расположенную внутреннюю перегородку 6, связанную с крестообразно размещёнными ребрами жесткости 7. Ребра жесткости 7 оснащены выступами 8, расположенными на их поверхности с обеих сторон и обеспечивающими фрикционное соединение штифтов 3 с гнездами 1 и 2. На боковых гранях 9 элементов 17 и 18 размещены в чередующемся порядке зацепы 10, 11 с боковыми выступами 12, 13 на концах, направленными внутрь сборных элементов, и проточки 14, 15 для выступов 12 и 13 зацепов 10, 11 противоположного элемента 17 и 18.
Сборный шестигранный кубик детского конструктора собирают следующим образом. Элементы 4 и 5 (или 17 и 18) подносят друг к другу таким образом, чтобы выступы 12 и 13 зацепов 10 и 11 элемента 4 были расположены над проточками 14 и 15 элемента 5. Благодаря тому, что между зацепами 10 и 11 сделана прорезь, каждый из них можно с небольшим усилием отклонить назад без опасения его надломить. При соприкосновении элементов 4 и 5 выступы 12 и 13 отклоняются назад до такой позиции, когда зацепы 10 и 11 входят в соприкосновение с проточками 14 и 15 и плотно там фиксируются путём защёлкивания. Для дальнейшей эксплуатации сборного кубика детского конструктора очень важно, чтобы полученное соединение элементов 4 и 5 (или 17 и 18) стало неразъёмным. Благодаря наличию нескольких зацепов 10 и 11 на боковых гранях 9 обеспечивается независимая фиксация в каждой зоне соприкосновения. При этом у сборного кубика остаётся возможность размыкания элементов 4 и 5 (или 17 и 18) с помощью специальных инструментов в случае необходимости (например, для ремонта или установки внутрь кубика какой-то детали).
При играх со сборными шестигранными кубиками детского конструктора используют возможности фрикционного соединения штифтов 3 или 16 и посадочных гнёзд 1 или 2, которые обеспечивают плотную посадку штифтов 3 или 16 без проворачивания в гнезде 1 или 2.
Вышеописанная конструкция сборного кубика детского конструктора обеспечивает безопасность ребёнка и возможность собирать, как простые, так и сложные модели.
Таким образом, технический результат, достигаемый с использованием заявленного изобретения, заключается в повышении универсальности деталей конструктора, выполненных в виде шестигранного блока с квадратно-штифтовыми соединительными элементами при увеличении разнообразия используемых элементов и их сопряжения между собой.