КОНСТРУКТОР

Полезная модель относится к игрушечным строительным наборам, в частности, к конструкторам, компоненты которого соединяют с помощью выступов и гнезд (охватываемых и соответствующих охватывающих элементов-соединителей).
Известны конструкторы типа Лего, компоненты которого соединяют путем совмещения и сжатия выступов и углубления. Выступы и углубления имеют гладкую поверхность и удерживаются вместе за счет трения, что приводит к износу компонентов и нестабильности конструкции, особенно повышающейся по мере износа. Также соединение деталей за счет трения повышает требования к стабильности технологии изготовления, так как при нарушении технологии и незначительном изменении размеров трение может уменьшиться и собираемая конструкция окажется нестабильной. Кроме того, варианты взаимной ориентации компонентов ограничены.
Наиболее близким является решение, описанное в RU 31108. Этот компонент конструктора представляет собой многогранник (в частном случае - куб), на некоторых гранях которого выполнены звездообразные выступы (охватываемые соединители), а на других гранях цилиндрические углубления (гнезда или охватывающие соединители). Компоненты собираются путем попарного соединения выступов и углублений и удерживаются за счет трения. Прочность модели обеспечивается только в многослойной конструкции, как отмечено в описании RU 31108. При этом для извлечения детали изнутри надо разобрать более внешние слои. Конструкция из малого количества компонентов может быть нестабильной, причем эта нестабильность может сильно усиливаться по мере износа компонентов вследствие трения.
Задачей является создание игрушечного конструктора со стабильным защелкиваемым соединением с оптимизированным усилием для соединения и разделения компонентов.
Задача решается тем, что конструктор состоит из компонентов, по меньшей мере часть которых содержат либо охватываемый соединитель, либо охватывающий соединитель, либо любую комбинацию охватываемых и охватывающих соединителей, упомянутые соединители имеют осевую симметрию, наружная поверхность охватываемого соединителя спрофилирована так, что он содержит выступ, шейку и головку, внутренняя поверхность охватывающего соединителя спрофилирована так, что она содержит область для приема головки охватываемого соединителя, по меньшей мере одну область для сопряжения с выступом охватываемого соединителя, по меньшей мере одну область, соответствующую шейке охватываемого соединителя, диаметр головки охватываемого соединителя превышает минимальный диаметр области охватывающего соединителя, соответствующей шейке охватываемого соединителя, охватывающий соединитель выполнен с по меньшей мере одной щелью в плоскости, параллельной его оси, для обеспечения упругого расширения охватывающего соединителя во время прохождения головки охватываемого соединителя через первую область охватывающего соединителя, соответствующую шейке охватываемого соединителя, диаметр головки охватываемого соединителя компонента зависит от длины компонента и увеличивается с увеличением длины компонента.
По меньшей мере один компонент с охватывающим соединителем может быть выполнен так, что внутренняя поверхность охватывающего соединителя спрофилирована так, что она дополнительно содержит вторую область для сопряжения с выступом охватываемого соединителя, и вторую область, соответствующую шейке охватываемого соединителя, вторые области коаксиальны первым областям и обеспечивают возможность присоединения двух охватываемых соединителей с противоположных граней компонента.
Технический результат заключается в обеспечении соединения компонентов конструктора защелкиваемым соединением с оптимизированным усилием для соединения и разделения компонентов при присоединении охватываемых соединителей компонентов различной длины.
Полезная модель поясняется чертежами. На фиг. 1 показан разрез соединения охватываемого и охватывающего соединителей. На фиг. 2 показан пример компонента малой длины, на фиг. 3 - пример компонента большой длины.
Конструктор состоит из компонентов, хотя бы часть которых содержат либо охватываемый соединитель 10, либо охватывающий соединитель 12, либо любую комбинацию охватываемых 10 и охватывающих 12 соединителей. Таким образом, соединители 10 и 12 являются частями компонентов конструктора и позволяют осуществить разъемное соединение компонентов.
Каждый из соединителей 10 и 12 имеет осевую симметрию.
Наружная поверхность охватываемого соединителя 10 спрофилирована так, что он содержит выступ 18, шейку 16 и головку 14. Головка 14 проходит от шейки 16 и имеет расширенную область 20. Шейка 16 соединена с головкой 14 и выступом 18. Шейка 16 может иметь коническую форму, как показано на фиг. 1 и 2.
Охватывающий соединитель 12 образован фигурой вращения 28, диаметр которой меняется по мере удаления от основания 27, к которому фигура вращения 28 присоединена торцом (закреплена своим торцом на основании 27), как показано на фиг. 1.
Внутренняя поверхность охватывающего соединителя 12 (фигуры вращения 28) имеет такие размеры и пропорции, которые позволяют удержать охватываемый соединитель 10. Соответственно внутренняя поверхность охватывающего соединителя 12 спрофилирована так, что она содержит область 30 для приема головки 14 охватываемого соединителя, по меньшей мере одну область 34 для сопряжения с выступом 18 охватываемого соединителя 10, хотя бы первую область 32, соответствующую шейке 16 охватываемого соединителя 10.
Диаметр d головки 14 охватываемого соединителя 10 превышает минимальный диаметр области 32 охватывающего соединителя 10, соответствующей шейке 16 охватываемого соединителя. Другими словами, по меньшей мере часть головки 14 (области 20) охватываемого соединителя 10 имеет диаметр d, превышающий минимальный диаметр области 32, соответствующей шейке 16 охватываемого соединителя 12. Под диаметром здесь понимается диаметр головки в наиболее широком ее месте. Под минимальным диаметром области 32 в данном случае понимается диаметр отверстия в самом узком месте области 32.
Охватывающий соединитель 12 выполнен с по меньшей мере одной щелью 50 в плоскости, параллельной его оси, для обеспечения упругого расширения охватывающего соединителя 12 (фигуры вращения 28) в сторону окружающего зазора 13 во время прохождения головки 14 охватываемого соединителя 10 через область 32 охватывающего соединителя 12, соответствующую шейке 16 охватываемого соединителя 10. Щель 50 может оканчиваться рядом с основанием 27 или может проходить через основание 27. Ширина щели 50 может изменяться в зависимости от расстояния от основания 27.
Оптимально, если максимальный диаметр головки 14 охватываемого соединителя 10 компонента зависит от длины компонента и увеличивается с увеличением длины компонента. В данном случае под длиной компонента понимается его размер вдоль оси того охватываемого соединителя 10, о диаметре d головки 14 которого идет речь.
Например, диаметр d головки 14 охватываемого соединителя 10, расположенного на торце удлиненного компонента, изображенного на фиг. 3, целесообразно выполнить большим, чем диаметр головки 14 охватываемого соединителя 10, расположенного на торце короткого компонента, изображенного на фиг. 2. При недостаточном диаметре головки 14 охватываемого соединителя 10, расположенного на торце удлиненного компонента, при случайном приложении некоторого усилия к противоположному концу этого компонента конструкция может разрушиться. Наоборот, при увеличенном диаметре головки 14 на компоненте короткого размера могут возникнуть сложности со сборкой или разборкой соединения, т.к. потребуется слишком большое усилие.
Если бы диаметры головок 14 всех охватываемых соединителей 10 были одинаковы, то при значительных различиях в длинах компонентов (см. возможные варианты на фиг. 2 и 3) невозможно было обеспечить для разных компонентов одновременно и одинаковую надежность соединения, и приемлемое усилие для сборки и разборки соединения. Поэтому такое исполнение, когда максимальный диаметр головки 14 охватываемого соединителя 10 компонента зависит от длины компонента и увеличивается с увеличением длины компонента, позволяет оптимизировать усилие для соединения и разделения компонентов при присоединении охватываемых соединителей компонентов различной длины.
Конкретная зависимость максимального диаметра головки 14 от длины компонента определяется толщиной стенок фигуры вращения 28, шириной щели 50, размером соединителя 12 вдоль оси его симметрии, упругими свойствами материала.
Хотя бы один компонент конструктора с охватывающим соединителем 12 может быть выполнен так, что внутренняя поверхность охватывающего соединителя 12 спрофилирована так, что она дополнительно содержит вторую область 34 для сопряжения с выступом 18 охватываемого соединителя 10 и вторую область 32, соответствующую шейке 16 охватываемого соединителя 10. При этом вторые области 32 и 34 коаксиальны первым областям 32 и 34 и обеспечивают возможность присоединения к компоненту с таким двухсторонним охватывающим соединителем 12 двух охватываемых соединителей 10 других компонентов с противоположных граней компонента с охватываемым соединителем 12 (см. фиг. 2, 3, 4).
Компонент конструктора с охватывающим соединителем 12 может содержать также и охватываемые соединители 10 (см., например, фиг. 2 и 3).
Компоненты целесообразно изготавливать из пластика, например, из акрилонитрил-бутадиен-стирола или аналогичного полимера. Они могут быть изготовлены с помощью простого двухстороннего инжекционного прессования. Пресс-форма позволяет одновременно изготовить компонент с несколькими охватывающими соединителями 12 и соответствующими охватываемыми соединителями 10 без ограничений.
Конструктор используют следующим образом.
Выбирают два компонента конструктора, один из которых имеет на торце охватываемый соединитель 10, а другой - охватываемый соединитель 12 в любом месте компонента. Совмещают оси соединителей 10 и 12 и путем нажатия вставляют охватываемые соединители 10 в охватывающий соединитель 12 с разных сторон. В момент прохождения головки 14 через область 32, соответствующую шейке 16, внутренняя поверхность соединителя 12 расширяется за счет увеличения ширины щели 50, а после прохождения головки 14 форма внутренней поверхности охватываемого соединителя 12 восстанавливается, надежно удерживая головку 14 от случайного выскальзывания.
Однако при приложении существенной силы для вытягивания охватываемого соединителя 10 из охватываемого соединителя 12 внутренняя поверхность соединителя 12 опять расширяется, и головка 14 выходит наружу.
Таким образом, могут быть собраны и разобраны различные конструкции из любого количества компонентов.