СИСТЕМА ДЕТСКОГО КОНСТРУКТОРА Российский патент 1998 года по МПК A63H33/08 

Изобретение относится к устройствам и элементам, используемым в системах детских конструкторских наборов для сборки действующих макетов наиболее распространенных механизмов.

Известна новая разновидность системы детского конструктора, защищенная патентами США NN 5199919, 5137486, 5061219, состоящая из множества стержнеобразных связей и гнездообразных соединительных элементов, которые предназначены для обеспечения возможности монтажа концов стержнеобразных связей в гнездах, сформированных в гнездообразных соединительных элементах, боковым защелкиванием пар захватов. Концевые части стержнеобразных связей и захваты гнездообразных соединительных элементов имеют такой контур, чтобы, когда эти детали соединяются защелкиванием, стержнеобразные связи захватываются и прочно удерживаются от аксиального и бокового перемещения относительно гнездообразных соединительных элементов. Как показано в указанных выше патентах, такой уникальный контур деталей дает возможность сборки сложных когерентных каркасных конструкций.

Многие конструкции, которые можно собрать, используя стержнеобразные связи и гнездообразные соединительные элементы, описанные в указанных патентах, могут содержать подвижные элементы. Например, можно собрать чертовы колеса, карусели, подъемники, подъемные краны и аналогичные конструкции, причем во всех этих конструкциях обеспечивают перемещение некоторых их компонентов от механического привода.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату при использовании является система детского конструктора, содержащая множество стержнеобразных связей, каждая из которых имеет противоположные концевые части со стандартным контуром, и множество гнездообразных соединительных элементов, каждый из которых имеет разнесенный в радиальном направлении набор пар захватов для сцепления боковым защелкиванием с концевыми частями стержнеобразных связей и образования когерентной конструкции, при этом стержнеобразные связи предусмотрены в прогресии калиброванных длин, в которой стержнеобразные связи одной длины при соединении с гнездообразными соединительными элементами адекватно образуют гипотенузу равнобедренного прямоугольного треугольника, а стержнеобразные связи следующей, меньшего размера, длины образуют его основания (ЕР 0490033 A1 (CONNECTOR SET TOY COMPANY), 17.06.92, A 63 H 33/08).

B известной системе детского конструктора отсутствует привод, а также средства его соединения с элементами конструктора. Это в значительной степени ограничивает возможности конструктора, особенно в части сборки макетов простых механизмов и возможности демонстрации их работы, что естественно снижает конкурентоспособность такого конструктора.

В основу данного изобретения положена задача создания системы детского конструктора с приводным узлом, в качестве которого используется электродвигатель. Кроме того, предложена оригинальная конструкция узла крепления электродвигателя в системе конструктора с использованием его основных элементов.

Такое выполнение узла привода обеспечивает возможность сборки из элементов детского конструктора различных простых механизмов с демонстрацией их работы, при этом в конструкции узла крепления привода использованы детали конструктора, что повышает степень их унификации.

Поставленная задача решается тем, что в известной системе детского конструктора, содержащей множество стержнеобразных связей, каждая из которых имеет противоположные концевые части со стандартным контуром, и множество гнездообразных соединительных элементов, каждый из которых имеет разнесенный в радиальном направлении набор пар захватов для сцепления боковым защелкиванием с концевыми частями стержнеобразных связей и образования когерентной конструкции, стержнеобразные связи предусмотрены в прогрессии калиброванных длин, в которой стержнеобразные связи одной длины при соединении с гнездообразными соединительными элементами адекватно образуют гипотенузу равнобедренного прямоугольного треугольника, а стержнеобразные связи следующей, меньшего размера, длины образуют его основания, причем когерентная конструкция включает в себя электродвигатель с поворотным выходным валом, по меньшей мере две поддерживающие электродвигатель, опорные стержнеобразные связи и жесткие опорные средства для жесткого удерживания опорных стержнеобразных связей в постоянном разнесенном положении и для неподвижного крепления электродвигателя, при этом опорные стержнеобразные связи имеют продольную ось и проходят параллельно друг другу в первом направлении от гнездообразных соединительных элементов, причем каждая опорная стержнеобразная связь имеет на концах подобные контуры, один из которых предназначен для сцепления боковым защелкиванием с парами захватов на первом и втором гнездообразных соединительных элементах, а другой - для аналогичного сцепления боковым защелкиванием с парами захватов на третьем и четвертом гнездообразных соединительных элементах, встроенных в указанную когерентную конструкцию.

Задача решается также тем, что система детского конструктора дополнительно снабжена червяком, соединенным с поворотным выходным валом электродвигателя, опорным валом и установленным на нем червячным колесом, поддерживаемым в зацеплении с червяком и приводимым им в движение, при этом пара гнездообразных соединительных элементов, образующих часть когерентной конструкции, поддерживает опорный вал с возможностью вращения смещенным в радиальном направлении относительно поворотного выходного вала электродвигателя.

Задача решается также тем, что система детского конструктора дополнительно содержит ведущий блок, съемно захватывающий опорный вал и сцепленный с червячным колесом для побуждения опорного вала к вращению с червячным колесом, которое является нормально вращаемым с опорным валом.

Задача решается также тем, что в системе детского конструктора опорный вал имеет части некруглого поперечного сечения, а ведущий блок имеет разнесенные захваты для съемного сцепления с опорным валом в области некруглого поперечного сечения и выступающий ведущий зуб, сцепленный с червячным колесом для эффективного блокирования червячного колеса от вращения относительно опорного вала.

Задача решается также тем, что в системе детского конструктора множество стержнеобразных связей и множество соединительных гнездообразных элементов в когерентной конструкции образуют, как правило, прямоугольную каркасную конструкцию с четырьмя нижними и четырьмя верхними углами, в каждом из которых прямоугольная каркасная конструкция снабжена гнездообразными соединительными элементами, при этом две стержнеобразные связи соединены с парами гнездообразных соединительных элементов в нижних углах прямоугольной каркасной конструкции, а пара, поддерживающих опорный вал с возможностью вращения гнездообразных соединительных элементов сцеплена с гнездообразными соединительными элементами в верхних углах прямоугольной каркасной конструкции, причем на поворотном выходном валу электродвигателя установлена ведущая шестерня, находящаяся в зацеплении с поддерживаемым опорным валом и вращаемым вместе с ним ведомым зубчатым колесом.

Задача решается тем, что жесткие опорные средства электродвигателя включают жесткие элементы, поддерживаемые опорными стержнеобразными связями, плотно прижимаемыми и утапливаемыми внутри жестких элементов, нормально фиксированно контактирующими с ними и имеющими противоположные концевые части, открытые на противоположных концах жестких опорных средств электродвигателя и сцепленные с гнездообразными соединительными элементами, при этом опорные стержнеобразные связи отделяемы от жестких опорных средств электродвигателя.

Задача решается также тем, что в системе детского конструктора жесткие элементы содержат пару трубчатых направляющих элементов и средство, жестко соединяющее трубчатые направляющие элементы друг с другом, при этом отделяемые опорные стержнеобразные связи размещены в трубчатых направляющих элементах, а их имеющие подобные контуры концевые части выступают из противоположных торцов трубчатых направляющих элементов для сцепления боковым защелкиванием с гнездообразными соединительными элементами.

Задача решается также тем, что в системе детского конструктора отделяемые опорные стержнеобразные связи выбираются из множества стержнеобразных связей.

Задача решается также тем, что система детского конструктора дополнительно содержит опорный вал в виде одной из стержнеобразных связей, первое ведущее зубчатое колесо привода, установленное на поворотном выходном валу электродвигателя, второе зубчатое колесо привода, установленное на опорном валу с возможностью вращения в зацеплении с первым ведущим зубчатым колесом, шестерню, установленную на опорном валу с возможностью вращения, первый ведущий блок, съемно-захватывающий опорный вал и соединяющий второе зубчатое колесо привода с опорным валом для вращения с ним, второй ведущий блок, съемно захватывающий опорный вал и соединяющий шестерню с опорным валом для вращения с ним и вторым зубчатым колесом, второй опорный вал, поддерживаемый для вращения в когерентной конструкции, третье зубчатое колесо привода, установленное на втором опорном валу, третий ведущий блок, съемно захватывающий второй опорный вал и соединяющий третье зубчатое колесо для вращения с вторым опорным валом, выходной элемент привода, установленный на втором опорном валу с возможностью вращения, четвертый ведущий блок, съемно захватывающий второй опорный вал и соединяющий выходной элемент привода для вращения с вторым опорным валом и третьим зубчатым колесом.

Задача решается также тем, что в системе детского конструктора первый и второй опорные валы представляют две стержнеобразные связи, имеющие части некруглого поперечного сечения, а каждый из ведущих блоков имеет основание и выходящие из него пару захватов, приспособленных захватывать стержнеобразные связи в частях с некруглым поперечным сечением, и ведущий зуб, сцепляемый с зубчатым колесом, шестерней или выходным элементом.

Задача решается также тем, что система детского конструктора дополнительно содержит образующий неотъемлемую часть держателя, как правило цилиндрический кожух двигателя, имеющий закрытый и открытый торцы, и торцевую крышку, соединенную с открытым торцом цилиндрического кожуха и закрывающую его, при этом электродвигатель имеет, как правило цилиндрическую форму и плотно размещен в открытом торце цилиндрического кожуха, закрытый торец которого имеет отверстие для прохождения выходного вала электродвигателя.

В соответствии с настоящим изобретением уникальная, недорогая и очень упрощенная конструкция держателя двигателя может быть встроена в когерентную конструкцию, собранную из стержнеобразных связей и гнездообразных соединительных элементов, описанных в предшествующих патентах, для образования части таких конструкций и обеспечения возможности удобного, контролируемого двигателем функционирования подвижных элементов таких сооружений. В особенно предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения обеспечивается модуль держателя двигателя, выполненного в виде унитарного пластмассового элемента, полученного литьем под давлением, который содержит пару разнесенных, параллельных и жестко соединенных направляющих элементов, составляющих неотъемлемую часть пластмассового кожуха для размещения двигателя. Разнесенные направляющие элементы имеют трубчатую форму и приспособлены для плотной установки в них стержнеобразных связей. Стержнеобразные связи имеют такую длину, чтобы их концевые части выступали из противоположных торцов этих трубчатых направляющих элементов так, чтобы выступающие концевые части были доступными для сцепления боковым защелкиванием со смежными гнездообразными соединительными элементами. Такая простая компоновка дает возможность простого встраивания конструкции держателя двигателя в когерентный конструкционный узел, причем держатель прочно поддерживается в четырех местах и точно установлен в указанной конструкции.

Боковое расстояние между соответствующими трубчатыми направляющими элементами точно соответствует межцентровому расстоянию пары соединительных элементов, соединенных стержнеобразной связью стандартной длины, ориентированной перпендикулярно оси трубчатых стандартных элементов и сцепляющихся с узлами гнездообразного соединительного элемента, с которыми сцеплены стержнеобразующие связи, поддерживающие держатель двигателя. Желательно, чтобы длина трубчатых направляющих элементов была соотнесена с длиной одной из стандартных стержнеобразующих связей так, чтобы минимальные концевые части стержнеобразных связей выступали из противоположных торцов направляющих элементов. Когда стержнеобразные связи сцеплены и захвачены гнездообразными соединительными элементами, наличие гнездообразных соединительных элементов служит для строгого ограничения держателя двигателя от аксиального перемещения вдоль стержнеобразных связей, с помощью которых он поддерживается.

С предлагаемой конструкцией держателя двигателя связана серия зубчатых колес, приводимых в движение электродвигателем, установленным в держателе двигателя, и поддерживаемых стандартными стержнеобразными связями, используемыми в системе детского конструктора. Зубчатые колеса приспособлены быть устанавливаемыми на стержнеобразные связи для свободного вращения и для вращения со стержнеобразными связями закреплены на них посредством специальных ведущих элементов, известных из предшествующих патентов, которые захватывают некруглые части стержнеобразных связей, причем каждый ведущий элемент предусмотрен с выступающим в боковом направлении ведущим зубом, устанавливаемым в соответствующее углубление в зубчатом колесе. Используя стандартный набор ведущей шестерни и зубчатых колес для обеспечения вращательного электропривода широкого множества создаваемых устройств, в пределах каркасной несущей конструкции этой системы детского конструктора можно собрать зубчатые передачи большого числа комбинаций скорости и передаточного отношения.

В соответствии с настоящим изобретением обеспечивается система детского конструктора, которая образует когерентную конструкцию из соединенных вместе стержнеобразных связей, гнездообразных соединительных элементов и механизма вращательного электропривода и которая содержит множество связей, имеющих множество заданных калиброванных длин, причем каждая имеет противоположные концевые части, имеющие контур для сцепления указанными соединительными элементами, множество гнездообразных соединительных элементов, причем каждый имеет радиально разнесенную матрицу пар захватов, имеющих контур для сцепления боковым защелкиванием с концевыми частями связей, при этом указанные связи предусмотрены в прогрессии калиброванных длин, в которой связи одной длины, когда соединены с элементами соединителя, адекватны для образования гипотенузы равнобедренного прямоугольного треугольника, в котором основания образованы стержнеобразными связями следующего меньшего размера, когда соединены с соединительными элементами, указанная когерентная конструкция включает в себя также по меньшей мере два разнесенных и параллельных опорных элемента двигателя, соединенных с первым и вторым соединительными элементами и проходящих от указанных соединительных элементов в первом направлении, причем указанные опорные элементы двигателя на одном конце имеют контур для сцепления боковым защелкиванием с парами захватов на указанных первом и втором соединительных элементах, а на другом конце - аналогичный контур для сцепления боковым защелкиванием с парами захватов на третьем и четвертом соединительных элементах, встроенных в указанную когерентную конструкцию, опорные средства двигателя, действующие совместно с указанными опорными элементами двигателя для удерживания указанных опорных элементов двигателя в постоянном разнесенном положении и для неподвижного крепления электродвигателя, и электродвигатель, установленный на указанных опорных средствах двигателя и имеющий поворотный выходной вал.

На фиг. 1 показан вертикальный вид сбоку, сделанный с частичным разрезом, когерентной конструкции, собранной со стержнеобразными связями и гнездообразными соединительными элементами, включающей в себя новый держатель двигателя и устройство зубчатой передачи в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.2 - поперечный разрез по линии 2-2, показанной на фиг.1;
на фиг.3 - поперечный разрез по линии 3-3, показанной на фиг.1;
на фиг.4 - вертикальный вид с торца конструкции, показанной на фиг.1;
на фиг.5 - изометрическое изображение с пространственным разделением деталей, на котором показана новая конструкция держателя двигателя, которую комбинируют со связями для встраивания в конструкцию, показанную на фиг.4;
на фиг. 6 - увеличенное фрагментарное изометрическое изображение, на котором иллюстрируются детали гнездообразного соединительного элемента, встроенного в конструкцию, показанную на фиг.1;
на фиг.7 и 8 - изометрические изображения с пространственным разделением деталей характерных разновидностей стержнеобразных соединительных элементов, которые используются в конструкции, показанной на фиг.1;
на фиг. 9 - изометрическое изображение ведущего элемента, предназначенного для сцепления с зубчатым колесом или другим роторным элементом для фиксированного вращения со связью;
на фиг.10 - фронтальная проекция ведущего элемента, показанного на фиг. 9, иллюстрирующая его сцепление со связью.

На фиг.1 показана когерентная каркасная конструкция, собранная из большого числа стержнеобразных связей и гнездообразных соединительных элементов типа, описанного в указанных выше патентах. Необходимо отметить, что показанная на чертежах характерная конструкция предназначена только для иллюстрации принципов настоящего изобретения и на практике может быть одной из множества разновидностей различных уровней простоты и сложности. Иллюстрируемая конструкция 10 имеет, как правило, прямоугольную конфигурацию и на каждом из восьми углов снабжена соединительными узлами 11 (или 11а) соединителя, которые могут иметь вид, который, например, с целью иллюстрации показан на фиг. 7 (или фиг.8), при этом два гнездообразных соединительных элемента 12, 13 (или 12, 13а) соединены вместе вложением один в другой под прямым углом, образуя гнезда, обозначенные ссылочным номером 14, предназначенные для размещения и сцепления конструкционных элементов, проходящих в двух перпендикулярных друг другу плоскостях.

Отдельные соединительные элементы предусмотрены с проходящими в радиальном направлении парами захватов 15, 16, образующими гнезда 17 для размещения связи, как показано на фиг.6. Наружные части захватов сформированы с проходящими в аксиальном направлении канавками 18. Рядом, но на некотором расстоянии от внутренней торцевой стенки 19 гнезда, расположены поперечные ребра 20, которые выступают в области углубления и проходят перпендикулярно оси, определенной канавками 18.

Стержнеобразные связи, используемые в системе детского конструктора, имеют стандартный контур, но предусмотрены с калиброванными длинами в соответствии с заданной прогрессией длины, так что каждая следующая длина большей стержнеобразной связи является адекватной для обеспечения возможности того, чтобы стержнеобразная связь служила в качестве гипотенузы равнобедренного прямоугольного треугольника, построенного с помощью стержнеобразных связей следующей меньшей длины в качестве основания. На каждом конце, стержнеобразные связи сформированы с областью 21 (см. фиг.4) цилиндрической формы, кольцевой канавкой 22 и торцевым фланцем 23. Концевая часть стержнеобразной связи может быть соединена с гнездообразным соединительным элементом посредством перемещения узла бокового защелкивания. Гнездообразные соединительные элементы могут быть получены литьем под давлением из конструкционного пластмассового материала так, чтобы захваты 15, 16 для размещения узла бокового защелкивания могли отклоняться в направлении наружу, после чего захваты плотно охватывают и зажимают концевую часть стержнеобразной связи, причем стержнеобразная связь прочно удерживается в аксиальном совмещении с гнездом 17 дугообразными канавками 18 и ограничивается от аксиального перемещения поперечными ребрами 20.

В конструкции, показанной на фиг.1 - 4, несколько соединительных узлов 11, расположенных на верхних и нижних углах конструкции, соединены вертикальными стержнеобразными связями 25 на каждом из четырех углов. Проходящие в продольном направлении, стержнеобразные связи 26 соединяют соединительные узлы передней и задней сторон в нижней части конструкции, а проходящие в перпендикулярном направлении, стержнеобразные связи 27 соединяют соединительные узлы боковых сторон в верхней части и также (связь 28) в нижней части конструкции на одном конце.

Верхние соединительные узлы 11 соединены в продольном направлении не одной унитарной стержнеобразной связью, а узлом, содержащим центральный соединительный элемент 29 и короткие стержнеобразные связи 30. Совокупная длина стержнеобразных связей 30 и центрального гнездообразного соединительного элемента 29, с которым они соединены, равна длине нижних, расположенных в продольном направлении, стержнеобразных связей 26.

В соответствии с настоящим изобретением обеспечивается новая и уникальная разновидность держателя двигателя, предназначенного для встраивания в когерентную конструкцию, например, показанную на фиг. 1 - 4, дающая возможность встраивания небольшого приводного электродвигателя в систему для приведения в движение подвижных элементов. Устройство держателя двигателя, показанное на фиг. 1, 2 и 5, содержит унитарную пластмассовую конструкцию 31 держателя двигателя, полученную, например, литьем под давлением, которая содержит пару разнесенных предпочтительно трубчатых направляющих элементов 32. Эти элементы жестко соединены посредством соединительной конструкции 33, которая в иллюстрируемом варианте воплощения может быть выполнена в виде плоской перегородки. Направляющие элементы 32 разнесены на расстояние, которое равно боковому расстоянию между стержнеобразными связями 26, проходящими в продольном направлении между соединительными узлами 11 на нижних углах когерентной конструкции (см. фиг. 2). Направляющие элементы предусмотрены с внутренними трубчатыми каналами 34, приспособленными плотно прилегать к стержнеобразным связям 26, причем каждому каналу придана форма для обеспечения по их длине равномерного охвата стержнеобразной связи по существу круглого поперечного сечения.

Преимуществом настоящего изобретения является и то, что длина трубчатых направляющих элементов 32 относится к длине стержнеобразных связей 26 выбранного размера, установленных в трубчатых каналах 34 так, чтобы только короткие предварительно определенные концевые части стержнеобразных связей 26 выступали из противоположных торцов направляющего элемента. Когда концевые части стержнеобразных связей 26 соединены защелкиванием по месту в нижних соединительных узлах 11, торцевые поверхности трубчатых направляющих элементов примыкают или близко лежат смежно торцам соответствующих захватов, сцепленных (см. фиг. 1) с соответствующими стержнеобразными связями 26. В соответствии с этим унитарный держатель 31 двигателя эффективно заблокирован от продольного перемещения вдоль стержнеобразных связей 26, на которых он установлен. В некоторых случаях, когда необходимо или желательно поддерживать держатель 31 двигателя на связях большей длины, чем связи 26, показанные на фиг.4, зажимные фиксаторы, предпочтительно в виде одногнездного соединительного элемента, как показано в позиции 46 на фиг.3, могут быть установлены на стержнеобразной связи на одной или на обеих сторонах направляющих элементов держателя двигателя, чтобы удерживать держатель двигателя в заданном аксиальном положении вдоль более длинных стержнеобразных связей.

В соответствии с настоящим изобретением конструкция держателя двигателя, как показано на фиг. 2 и 5, имеет полый цилиндрический кожух двигателя 35, образующий неотъемлемую часть конструкции 31 держателя двигателя, который жестко размещен между направляющими элементами 32. С этой целью части кожуха двигателя интегрально соединены с конструкционной перегородкой 33 и также с усиливающим буртиком 36, который проходит от направляющих элементов 32 к боковым стенкам кожуха двигателя.

Кожух 35 двигателя приспособлен для плотного размещения в нем небольшого электродвигателя 37, имеющего выходной вал 38. Кожух 35 двигателя предусматривают, как правило, с закрытым торцом 39 и открытым торцом 40. Двигатель 37 устанавливают через открытый торец 40 кожуха, а его валу 38 дают возможность выступать через центральное отверстие 41, предусмотренное в другом закрытом торце кожуха. Желательно, чтобы была предусмотрена выдвижная цилиндрическая крышка 42, которую размещают в открытом торце кожуха 35 для полного закрывания и герметизации двигателя 37. Для обеспечения электрического соединения с двигателем 37 внутри кожуха, в крышке кожуха может быть предусмотрена электрическая розетка 43 (фиг.2). Для обеспечения соединения двигателя 37 с источником электропитания предусмотрена съемная вилка 44, имеющая соединения 45 с соответствующим источником питания (например, напряжением 12 В). Как правило, для обеспечения возможности включения-выключения, реверсирования, а также изменения скорости предусматривают также соответствующее устройство управления (не показано).

Как показано на фиг. 1 - 3, выходной вал 38 двигателя обеспечен ведущим зубчатым колесом 47, предпочтительнее всего червяком. Червячное колесо 48, установленное в зацеплении с червяком 47, монтируют в собираемую когерентную конструкцию посредством вала 49, которым фактически является одна из стержнеобразных связей системы детского конструктора. На фиг.4 показано, что конструкция содержит пару противоположных, устанавливаемых в центре, восьмипозиционных гнездообразных соединительных элементов 50, которые поддерживаются каждым из четырех угловых соединительных узлов 11 посредством стандартных стержнеобразных связей 51. Желательно, чтобы в прогрессии длин стандартных связей в системе детского конструктора стержнеобразные связи 30, показанные на фиг.4, были самыми короткими. Элементы 51 являются стержнеобразными связями, имеющими в указанной прогрессии длину следующего большего размера, и из фиг.4 очевидно, что элементы 51 имеют адекватную длину, чтобы образовывать гипотенузу конструкции равнобедренного прямоугольного треугольника, содержащего в качестве основания самые короткие стержнеобразные связи 30. Стержнеобразные связи 25, образующие вертикальные соединения между верхним и нижним соединительными узлами 11, являются связями, имеющими в указанной прогрессии длину следующего большего размера, и служат в качестве гипотенузы равнобедренного треугольника, в котором связи 51 образуют основания. Из фиг.4 эти соотношения становятся очевидными.

На каждой стороне конструкции гнездообразные соединительные элементы 50 имеют центральное отверстие 52 размера, который позволяет плотно, но свободно устанавливать стержнеобразную связь 49 для вращения. Стержнеобразная связь 49, которая может быть любой длины, достаточной для сцепления на обеих концах с разнесенными соединительными элементами 50, может быть размещена, например, путем использования на каждом конце одногнездных соединительных элементов 46 так, чтобы поперечные ребра 20 гнезда сцепляли и захватывали продольные канавки 53 этой стержнеобразной связи.

Червячное колесо 48 также приспособлено плотно устанавливаться на стержнеобразной связи 49, нормально вращаемой вместе с ним. Червячное колесо образовано со стабилизирующей и ведущей ступицей 54 и имеет пару продольных отверстий 55, проходящих через это зубчатое колесо и ведущую ступицу на заданном расстоянии от оси червячного колеса.

Для позиционирования червячного колеса и соединения его со стержнеобразной связью 49 для обеспечения привода предусмотрены ведущие элементы 56, конструкция которых показана на фиг.9 и 10. Из указанных чертежей следует, что ведущие элементы 56 имеют основание 57 и гнездо 58, содержащее разнесенные захваты 59, 60, имеющие аксиальные канавки 61 и поперечные ребра 62 такие же, как все соединительные элементы системы, показанные, например, на фиг.6. Ведущий элемент 56 приспособлен быть устанавливаемым на связи, причем ось его захватывающего гнезда ориентирована перпендикулярно оси стержнеобразной связи, с которой его соединяют, как в частности показано на фиг.10. При использовании ведущего элемента захваты 59, 60 упруго разводят и гнездам позволяют защелкнуться в продольных канавках 53 стержнеобразной связи, образующих части с некруглым поперечным сечением. Это не только блокирует ведущий элемент 56 от вращения относительно стержнеобразной связи, но трение захвата удерживает ведущий элемент на стержнеобразной связи в аксиальном положении от всякого движения, кроме преднамеренного.

Ведущий зуб 63 проходит в боковом направлении от основания 57 ведущего элемента и расположен так, чтобы быть устанавливаемым в отверстии 55, предусмотренном в червячном колесе 48. В соответствии с этим после монтажа червячного колеса 48 на его вал - стержнеобразную связь 49 - ведущие элементы 56 прикладывают к этой связи на противоположных сторонах червячного колеса, для сцепления с ним плотно прижимают к противоположным сторонам червячного колеса и размещают на валу так, чтобы точно совместить червячное колесо 48 с ведущим червяком 47, как показано на фиг.3. Это означает, что вал - стержнеобразная связь 49 - может регулируемо вращаться с помощью приводного электродвигателя 37.

Для использования выходной мощности двигателя 37 способом, который полностью соответствует геометрии системы детского конструктора, предусматривают набор зубчатых колес привода. Набор содержит по меньшей мере одну шестерню 70 и по меньшей мере одно прямозубое цилиндрическое колесо, приспособленное входить в зацепление с указанной шестерней. Соотношение и размеры шестерни и прямозубого цилиндрического колеса 70, 71 таковы, чтобы в конструкции стандартных стержнеобразных связей и гнездообразных соединительных элементов могла быть собрана зубчатая передача, в которой шестерни должным образом входят в зацепление с прямозубыми цилиндрическими зубчатыми колесами для обеспечения различных комбинаций передаточного отношения, а прямозубые цилиндрические зубчатые колеса могут входить в зацепление с другими прямозубыми цилиндрическими зубчатыми колесами, когда необходимо достичь требуемой выходной мощности. Как показано на фиг.1 и 3, шестерня 70, сформированная с интегральной ведущей ступицей 72, установлена на валу - стержнеобразной связи 49-и в иллюстрируемом механизме привода прижата к наружной поверхности одного из ведущих элементов 56, соединенных с червячным колесом 48. Дополнительный ведущий элемент 73 имеет свой собственный ведущий зуб 74, сцепленный с ведущей ступицей 72 шестерни. Таким образом, шестерня 70 зафиксирована для вращения с валом - стержнеобразной связью 49 (и, следовательно, с червячным колесом 48) - и также закреплена в аксиальном положении вдоль вала - стержнеобразной связи 49.

Прямозубое цилиндрическое зубчатое колесо 71, которое также сформировано с ведущей ступицей 75, установлено на стержнеобразной связи 76, которая поддерживается на каждом конце для вращения в центральных отверстиях 77, сформированных в гнездообразных соединительных элементах 29 (фиг.4). Гнездообразные соединительные элементы 29 расположены непосредственно над восьмипозиционными гнездообразными соединительными элементами 50, которые поддерживают червячное колесо 48 и шестерню 70.

Шестерня и прямозубое цилиндрическое зубчатое колесо 70, 71 имеют такие размеры, чтобы межцентровое расстояние между этими деталями, находящимися в зацеплении, было бы таким же, как межцентровое расстояние между соединительными элементами 29, 50, соединенными одной из коротких связей 30. Кроме того, межцентровое расстояние между парой находящихся в зацеплении цилиндрических прямозубых зубчатых колес 71 равно межцентровому расстоянию между двумя гнездообразными соединительными элементами, соединенными стержнеобразной связью 51 следующего большего размера. В соответствии с этим, в когерентной конструкции, собранной с использованием стандартных связей и гнездообразных соединительных элементов системы детского конструктора, можно собрать сложный механизм зубчатой передачи, содержащий для достижения требуемого результата множество комбинаций шестерни и прямозубого цилиндрического зубчатого колеса.

Как показано на фиг.1, ведущая ступица 75 для большего прямозубого цилиндрического зубчатого колеса 71 образует закрытые отверстия 80, предназначенные для размещения ведущих зубьев 63 ведущих элементов 54. В случае использования меньшего диаметра шестерни 70 протяженность ведущей ступицы 72 в радиальном направлении наружу достаточно велика, чтобы полностью закрывать отверстия для ведущих зубьев 63, что может привести к тому, что наружные части ведущих ступиц перекроют профиль зуба шестерни. В соответствии с этим ведущая ступица 72 шестерни сформирована с обращенными в радиальном направлении наружу цилиндрическими канавками 81, в которых могут быть размещены только внутренние в радиальном направлении части ведущего зуба 74 ведущего элемента 73 (см. фиг.1 и 3).

В конкретном, показанном на чертеже, характерном механизме выходной элемент 90 в виде шкива с канавкой или аналогичным элементом (фиг.3) установлен на стержнеобразной связи 76. Также как и другие элементы системы привода, шкив 90 имеет центральное отверстие, приспособленное без зазора, но свободно принимать стержнеобразную связь 76, при этом шкив расположен аксиально на стержнеобразной связи и соединен для вращения с ней посредством противоположных ведущих элементов 91, 92. Шкив сформирован с соответствующим аксиальным отверстием для размещения ведущих зубьев, предусмотренных на ведущих элементах.

Система настоящего изобретения обеспечивает новое, упрощенное и экономичное устройство, предназначенное для встраивания небольшого приводного двигателя в когерентную конструкцию, образованную из соединенных вместе защелками (31) стержнеобразных связей и гнездообразных соединительных элементов. Унитарный литой модуль держателя двигателя сформирован с парой разнесенных направляющих элементов, которые контактируют с парой разнесенных стержнеобразных связей, оставляя концевые части стержнеобразных связей выступающими на каждом торце для сборки защелкиванием стержнеобразных связей в когерентную конструкцию, образованную из множества гнездообразных соединительных элементов и стержнеобразных связей. Будучи присоединенными, держатель двигателя и стержнеобразные связи, с помощью которых он поддерживается, становятся неотъемлемой частью всей конструкции. При необходимости модуль держателя двигателя может быть отлит с выступающими угловыми фитингами, имеющими форму концевой части связи, так что держатель двигателя фактически включает в себя свои собственные элементы связи. Однако более высокой гибкости конструкции достигают тогда, когда держатель двигателя содержит направляющие элементы, которые контактируют со стандартными связями системы детского конструктора.

Система детского конструктора предназначена для сборки действующих макетов наиболее распространенных механизмов в детских конструкторских наборах. Система содержит множество стержнеобразных связей, каждая из которых имеет противоположные концевые части со стандартным контуром, и множество гнездообразных соединительных элементов, каждый из которых имеет разнесенный в радиальном направлении набор пар захватов для сцепления боковым защелкиванием с концевыми частями стержнеобразных связей и образования когерентной конструкции. Стержнеобразные связи предусмотрены в прогрессии калиброванных длин, в которой стержнеобразные связи одной длины при соединении с гнездообразными соединительными элементами адекватно образуют гипотенузу равнобедренного прямоугольного треугольника, а стержнеобразные связи следующей, меньшего размера, длины - образуют его основания. Когерентная конструкция включает в себя электродвигатель с поворотным выходным валом, по меньшей мере две, поддерживающие электродвигатель, опорные стержнеобразные связи и жесткие опорные средства для жесткого удерживания опорных стержнеобразных связей в постоянном разнесении положении и для неподвижного крепления электродвигателя. В системе обеспечивается упрощенное экономичное встраивание небольшого приводного двигателя в когерентную конструкцию. 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Система детского конструктора, содержащая множество стержнеобразных связей, каждая из которых имеет противоположные концевые части со стандартным контуром, и множество гнездообразных соединительных элементов, каждый из которых имеет разнесенный в радиальном направлении набор пар захватов для сцепления боковым защелкиванием с концевыми частями стержнеобразных связей и образования когерентной конструкции, при этом стержнеобразные связи предусмотрены в прогрессии калиброванных длин, в которой стержнеобразные связи одной длины при соединении с гнездообразными соединительными элементами адекватно образуют гипотенузу равнобедренного прямоугольного треугольника, а стержнеобразные связи следующей, меньшего размера, длины образуют его основания, отличающаяся тем, что когерентная конструкция включает в себя электродвигатель с поворотным выходным валом, по меньшей мере две поддерживающие электродвигатель опорные стержнеобразные связи и жесткие опорные средства для жесткого удерживания опорных стержнеобразных связей в постоянном разнесенном положении и для неподвижного крепления электродвигателя, при этом опорные стержнеобразные связи имеют продольную ось и проходят параллельно друг другу в первом направлении от гнездообразных соединительных элементов, причем каждая опорная стержнеобразная связь имеет на концах подобные контуры, один из которых предназначен для сцепления боковым защелкиванием с парами захватов на первом и втором гнездообразных соединительных элементах, а другой - для аналогичного сцепления боковым защелкиванием с парами захватов на третьем и четвертом гнездообразных соединительных элементах, встроенных в указанную когерентную конструкцию. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена червяком, соединенным с поворотным выходным валом электродвигателя, опорным валом и установленным на нем червячным колесом, поддерживаемым в зацеплении с червяком и приводимым им в движение, при этом пара гнездообразных соединительных элементов, образующих часть когерентной конструкции, поддерживает опорный вал с возможностью вращения смещенным в радиальном направлении относительно поворотного выходного вала электродвигателя. 3. Система по п.2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ведущий блок, съемно захватывающий опорный вал и сцепленный с червячным колесом для побуждения опорного вала к вращению с червячным колесом, которое является нормально вращаемым с опорным валом. 4. Система по п.3, отличающаяся тем, что опорный вал имеет части некруглого поперечного сечения, а ведущий блок имеет разнесенные захваты для съемного сцепления с опорным валом в области некруглого поперечного сечения и выступающий ведущий зуб, сцепленный с червячным колесом для эффективного блокирования червячного колеса от вращения относительно опорного вала. 5. Система по п.1, отличающаяся тем, что множество стержнеобразных связей и множество гнездообразных соединительных элементов в когерентной конструкции образуют, как правило, прямоугольную каркасную конструкцию с четырьмя нижними и четырьмя верхними углами, в каждом из которых прямоугольная каркасная конструкция снабжена гнездообразными соединительными элементами, при этом две стержнеобразные связи соединены с парами гнездообразных соединительных элементов в нижних углах прямоугольной каркасной конструкции, а пара поддерживающих опорный вал с возможностью вращения гнездообразных соединительных элементов сцеплена с гнездообразными соединительными элементами в верхних углах прямоугольной каркасной конструкции, причем на поворотном выходном валу электродвигателя установлена ведущая шестерня, находящаяся в зацеплении с поддерживаемым опорным валом и вращаемым вместе с ним ведомым зубчатым колесом. 6. Система по п.1, отличающаяся тем, что жесткие опорные средства электродвигателя включают жесткие элементы, поддерживаемые опорными стержнеобразными связями, плотно прижимаемыми и утапливаемыми внутри жестких элементов, нормально фиксированно контактирующими с ними и имеющими противоположные концевые части, открытые на противоположных концах жестких опорных средств электродвигателя и сцепленные с гнездообразными соединительными элементами, при этом опорные стержнеобразные связи отделяемы от жестких опорных средств электродвигателя. 7. Система по п.6, отличающаяся тем, что жесткие элементы содержат пару трубчатых направляющих элементов и средство, жестко соединяющее трубчатые направляющие элементы друг с другом, при этом отделяемые опорные стержнеобразные связи размещены в трубчатых направляющих элементах, а их имеющие подобные контуры концевые части выступают из противоположных торцов трубчатых направляющих элементов для сцепления боковым защелкиванием с гнездообразными соединительными элементами. 8. Система по п.6, отличающаяся тем, что отделяемые опорные стержнеобразные связи выбираются из множества стержнеобразных связей. 9. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит опорный вал в виде одной из стержнеобразных связей, первое ведущее зубчатое колесо привода, установленное на поворотном выходном валу электродвигателя, второе зубчатое колесо привода, установленное на опорном валу с возможностью вращения в зацеплении с первым ведущим зубчатым колесом, шестерню, установленную на опорном валу с возможностью вращения, первый ведущий блок, съемно захватывающий опорный вал и соединяющий второе зубчатое колесо привода с опорным валом для вращения с ним, второй ведущий блок, съемно захватывающий опорный вал и соединяющий шестерню с опорным валом для вращения с ним и вторым зубчатым колесом, второй опорный вал, поддерживаемый для вращения в когерентной конструкции, третье зубчатое колесо привода, установленное на втором опорном валу, третий ведущий блок, съемно захватывающий второй опорный вал и соединяющий третье зубчатое колесо для вращения с вторым опорным валом, выходной элемент привода, установленный на втором опорном валу с возможностью вращения, четвертый ведущий блок, съемно захватывающий второй опорный вал и соединяющий выходной элемент привода для вращения c вторым опорным валом и третьим зубчатым колесом. 10. Система по п.9, отличающаяся тем, что первый и второй опорные валы представляют две стержнеобразные связи, имеющие части некруглого поперечного сечения, а каждый из ведущих блоков имеет основание и выходящие из него пару захватов, приспособленных захватывать стержнеобразные связи в частях с некруглым поперечным сечением, и ведущий зуб, сцепляемый с зубчатым колесом, шестерней или выходным элементом. 11. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит образующий неотъемлемую часть держателя двигателя, как правило, цилиндрический кожух двигателя, имеющий закрытый и открытый торцы, и торцевую крышку, соединенную с открытым торцом цилиндрического кожуха и закрывающую его, при этом электродвигатель имеет, как правило, цилиндрическую форму и плотно размещен в открытом торце цилиндрического кожуха, закрытый торец которого имеет отверстие для прохождения выходного вала электродвигателя.