КОНСТРУКТОР Российский патент 1995 года по МПК A63H33/08 

Изобретение относится к производству игрушек, в частности детских конструкторов, выполняемых из пластмассы.

Известно большое количество игрушечных конструкторов: заявка ФРГ N 3802126 кл. A 63 H 33/10, патент СССР N 803850 кл. A 63 H 33/10 игольчатый конструктор фирмы "Лего", Дания (журнал Playskool 1989) и конструктор [1] взятый за прототип.

Конструктор, выбранный в качестве прототипа, содержит строительные элементы, которые имеют стилизованный, выполненный из пластмассы коробчатый корпус с выступами и гнездами. Гнезда образованы посредством замкнутых бортиков, расположенных на противоположной стороне относительно выступа корпуса строительных элементов, они выполнены с возможностью установки в них выступов.

Недостатком этого конструктора является то, что необходимая надежность соединения строительных элементов обеспечивается при условии выполнения достаточно высоких требований к точности изготовления соединения гнездо-выступ, что возможно при применении стабильных по свойствам высококачественных пластмасс. Кроме того, конструктор достаточно сложен в изготовлении оснастки, что обусловлено сложной конфигурацией выступа.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности при использовании пластмасс с различными свойствами (например, полиэтилен различных марок), повышение удобства пользования.

Поставленная цель достигается следующими обстоятельствами.

Конструктор состоит из набора строительных элементов, которые имеют коробчатый корпус с дном и боковыми стенками и средство для соединения с другими строительными элементами, выполненными в виде размещенных с разных сторон дна выступов и гнезд. При этом выступы и гнезда образованы группой выполненных с возможностью упругого изгиба консолей, четыре из которых расположены в вершинах квадрата, а остальные на сторонах квадрата и внутри него в точках пересечения взаимно перпендикулярных линий, делящих стороны квадрата на равные отрезки, а точки пересечения диагоналей квадратов на обеих сторонах равно удалены друг от друга и расположены с противоположных сторон дна попарно на перпендикулярных его плоскости осях, а количество консолей в группах, образующих выступы, одинаково так же, как и количество консолей в группах, образующих гнезда. Количество консолей в группе, образующей выступы, относится к количеству консолей в группе, образующей гнездо, как n²/(n-1)², где n количество консолей в группе, образующей выступ.

На фиг. 1 изображен строительный элемент с корпусом 1 и консолями на внутренней и наружной сторонах корпуса; на фиг. 2 строительные элементы конструктора в сборе.

Конструктор содержит набор строительных элементов, имеющих корпус 1, выполненный из пластмассы. Корпус каждого строительного элемента имеет группы цилиндрических консолей 2 на его внутренней и наружной сторонах. Консоли в группе расположены в виде квадратов, причем число консолей в стороне квадрата на внутренней стороне корпуса 1 на одну меньше, чем на наружной стороне.

Соединение строительных элементов осуществляется посредством упругой установки цилиндрических консолей, расположенных на наружной стороне корпуса в гнезде, образованном цилиндрическими консолями на внутренней стороне корпуса. Для обеспечения сборки конструктора, т.е. сочленения выступ-гнездо необходимо соблюдать соотношение количества консолей в квадратах на наружной и внутренней сторонах элемента как n²/(n-1), где n количество консолей в стороне квадрата. В собранном виде узел выступ-гнездо представляет собой консоли с отклонением от исходного положения на величину, обусловленную соотношением диаметра консоли и расстояния между их центрами.

В результате геометрических расчетов установлено, что расстояние между центрами консолей z≅1,41d, d диаметр консоли. Это расстояние непосредственно связано с усилием сборки и разборки деталей конструктора. На практике это усилие составляет 2 50 (Н), что и ограничивает минимальное значение расстояния между консолями.

Усилие сочленения строительных элементов можно рассчитать с помощью последующих соотношений:
F_coч F_из ˙k ˙n, где F_coч- усилие сочленения;
F_из усилие воздействия консоли при ее изгибе;
n число консолей в сочленении;
k коэффициент трения материала (для полиэтилена он 0,03)
F_из A ˙G ˙γ, где A площадь поперечного сечения консоли
G модуль изгиба
γ деформация консоли
G где E модуль упругости (для полиэтилена он равен 150 х 10⁷ н/м²);
μ коэффициент Пуассона.

Учитывая, что гнездо состоит из четырех консолей, а выступ из одной,
F_сочk·n На практике диаметр консоли выбирают от 1,8 до 2,5 мм, высоту от 5 до 8 мм. В пример для расчета возьмем d 2 мм, h 6 мм, z 1,41d. Тогда усилие сочленения:
F_coч= 2(H) Оптимальные усилия при сборке и разборке деталей конструктора составляют 2 50 (Н).

Таким образом, выбирая соответствующим образом значения, можно достичь желаемого усилия для сборки и разборки конструктора, повышая тем самым его надежность.

Кроме того, в качестве регулирующих факторов могут быть использованы параметры, изменяющие коэффициент трения. Предложенное решение обладает многопараметрическими способами регулирования, что отличает его от известных решений, где сочленение обеспечивается за счет деформации сжатия.

Использование: в детских строительных наборах. Сущность изобретения: конструктор содержит набор строительных элементов, каждый из которых имеет коробчатый корпус с боковыми стенками и дном и средство для соединения с другими строительными элементами набора. Средство для соединения выполнено в виде выступов и гнезд, образованных группами консолей. Консоли в группе расположены по вершинам квадрата, на его сторонах и внутри квадрата в точках пересечения взаимно перпендикулярных линий, делящих стороны квадрата на равные отрезки. Количество консолей в группе, образующей выступ относится к количеству консолей в группе, образующей гнездо, как П²/(n-1)², где П количество консолей в группе, образующей выступ. 2 ил.

КОНСТРУКТОР, содержащий набор строительных элементов, каждый из которых имеет коробчатый корпус с дном и боковыми стенками и средство для соединения с другими строительными элементами, выполненное в виде размещенных с разных сторон дна выступов и гнезд, отличающийся тем, что каждый выступ и каждое гнездо образованы группой выполненных с возможностью упругого изгиба консолей, четыре из которых расположены в вершинах квадрата, а остальные на сторонах квадрата и внутри него в точках пересечения взаимно перпендикулярных линий, делящих стороны квадрата на равные отрезки, при этом точки пересечения диагоналей квадратов на обеих сторонах дна равноудалены друг от друга и расположены с противоположных сторон дна попарно на перпендикулярных его плоскости осях, а количество консолей в группах, образующих выступы, одинаково, так же как и количество консолей в группах, образующих гнезда, причем количество П консолей в группе, образующей выступ, относится к количеству консолей в группе, образующей гнездо, как П²/(П 1)².