ИЗДЕЛИЕ ИЗ ИГРУШЕЧНОГО КОНСТРУКТОРА Российский патент 1998 года по МПК A63H33/08 

Изобретение относится к устройствам и элементам, используемым в системах детских конструкторских наборов.

Известны детские конструкторские наборы, защищенные патентами США NN 5199919, 5137486, 5061219, содержащие множество стержнеобразных опорных элементов и множество втулочных соединительных элементов, выполненных таким образом, чтобы обеспечить сборку изделия путем защелкивания концов опорных стержней в гнездах соединительных элементов, образованных парами зажимных рычажков. Концы опорных стержней и зажимные рычажки соединительных элементов профилированы таким образом, чтобы при защелкивании этих частей одной в другой стержни прочно удерживались от продольных и боковых смещений относительно соединительных элементов. Такое выполнение частей изделия, как это разъясняется в описаниях указанных выше патентов, позволяет собирать связные каркасные конструкции сложной формы.

Многие конструкции, которые можно собрать с помощью опорных стержней и соединительных узлов, согласно вышеприведенным патентам, могут включать в себя движущиеся части. Например, возможно конструирование паромных колес, каруселей, подъемников, кранов и т.п., где в движение приводятся те или иные компоненты. В связную структуру, собранную из опорных стержней и соединительных элементов, по вышеуказанным патентам США, можно встроить весьма подходящим для этого и простым способом - двигательный узел, фактически представляющий собой часть данной структуры и обеспечивающий удобопроизводимое приведение в действие подвижных элементов структуры. Боковое расстояние между соответствующими трубчатыми направляющими элементами двигательного узла в точности равно межцентровому расстоянию двух соединительных элементов, связанных опорным стержнем стандартной длины, расположенным поперечно осям данных трубчатых направляющих элементов и связывающим друг с другом соединительные узлы, к которым крепятся стержни, поддерживавшие двигательный узел.

Двигательный узел представляет собой приводную систему, снабженную набором шестерней, объединяемых новым способом так, чтобы приводиться в движение с помощью электродвигателя, установленного в узле, и крепиться посредством стандартных стержневых элементов, используемых повсеместно в изделии из игрушечного конструктора, а также - посредством такого же рода соединительных элементов. Шестерни выполнены с возможностью свободного вращения на поддерживающем их стержневом элементе, но могут также и фиксироваться во вращении вместе со стержнями посредством специальных приводных блоков, известных из ранее указанных патентов США. Эти блоки захватывают некруглые участки стержневых элементов, будучи снабжены боковыми выступами, вводимыми в ответные пазы, выполненные в шестернях. Используя стандартный набор ведущих и ведомых шестерней, можно выполнять внутри каркаса из игрушечного конструктора редукторные приводы различных скоростей и их интересные механические комбинации с тем, чтобы конструировать широкий спектр приводимых в движение устройств.

Наборы детских конструкторов, описанные в упомянутых патентах, позволяют собирать значительное количество различных конструкций, однако в их наборы входит множество элементов, что не позволяет такие наборы выполнять в значительной степени унифицированными.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату при использовании является изделие из игрушечного конструктора, содержащее, в частности, множество соединительных элементов и множество стержнеобразных опорных элементов, прикрепляемых к соединительным элементам путем бокового ввода в них и защелкивания для образования связной каркасной структуры, в которой прикрепленные друг к другу соединительные и стержнеобразные опорные элементы образуют ячейки в виде равнобедренных прямоугольных треугольников и нормализованы типоразмерным рядом, где стержнеобразные опорные элементы одного типоразмера служат для образования гипотенузы равнобедренного прямоугольного треугольника, а стержнеобразные опорные элементы предыдущего меньшего типоразмера служат для образования катетов этого треугольника, при этом соединительные элементы имеют центральные отверстия для ввода в них с возможностью вращения стержнеобразных опорных элементов и множество пар зажимных рычажков, ориентированных радиально по отношению к центральным отверстиям, для крепления стержнеобразных опорных элементов при их боковом вводе и защелкивании (EP 0490033 A1 (Connector set toy company), 17.6.92, A 63 H 33/08).

B известном изделии из игрушечного конструктора отсутствует привод, что в значительной степени ограничивает возможности конструктора в части сборки действующих макетов простых механизмов и снижает его потребительские качества.

В основу данного изобретения положена задача создания изделия из игрушечного конструктора, имеющего приводную систему, обеспечивающую сборку действующих макетов различных механизмов, что обеспечивает большую привлекательность изделию и повышает его потребительские свойства.

Кроме того, выполнение приводной системы с ведущими шестернями одинакового размера, подбор соответствующего межцентрового расстояния обеспечивают создание приводной системы с возможностью варьирования скоростей вращения и вращающих моментов в широком диапазоне.

Поставленная задача решается тем, что в известном изделии из игрушечного конструктора, содержащем множество соединительных элементов и множество стержнеобразных опорных элементов, прикрепляемых к соединительным элементам путем бокового ввода в них и защелкивания для образования связной каркасной структуры, в которой прикрепленные друг к другу соединительные элементы и стержнеобразные опорные элементы образуют ячейки в виде равнобедренных прямоугольных треугольников и нормализованы типоразмерным рядом, где стержнеобразные опорные элементы одного типоразмера служат для образования гипотенузы равнобедренного прямоугольного треугольника, а стержнеобразные опорные элементы предыдущего меньшего типоразмера служат для образования катетов этого треугольника, соединительные элементы имеют центральные отверстия для ввода в них с возможностью вращения стержнеобразных опорных элементов и множество пар зажимных рычажков, ориентированных радиально по отношению к центральным отверстиям, для крепления стержнеобразных опорных элементов при их боковом вводе и защелкивании, причем в изделии предусмотрена приводная система, включающая одну или более ведущих шестерен одинакового размера, имеющих диаметр в зацеплении, соответствующий ведущему звену редуктора, одну или более ведомых шестерен одинакового размера, имеющих диаметр в зацеплении, соответствующий ведомому звену редуктора, и выполненных с возможностью зацепления с ведущей шестерней или с другой ведомой шестерней, при этом относительные диаметры в зацеплении указанных ведущей и ведомой шестерен таковы, что межцентровое расстояние ведущей шестерни и ведомой шестерни в зацеплении равно межцентровому расстоянию в паре соединительных элементов, связанных стержнеобразным опорным элементом первой заданной длины, а межцентровое расстояние в зацеплении двух ведомых шестерен равно межцентровому расстоянию в паре соединительных элементов, связанных стержнеобразным опорным элементом следующего, большего по длине, типоразмера, стоящего в ряду за типоразмером указанного стержнеобразного опорного элемента первой заданной длины;
также тем, что в изделии из игрушечного конструктора стержнеобразные опорные элементы имеют части с некруглым поперечным сечением, а ведущая и ведомая шестерни установлены на этих элементах с возможностью вращения относительно них, при этом изделие имеет элементы привода, захватывающие указанные части с некруглым поперечным сечением стержнеобразных опорных элементов и выполненные с приводными выступами, входящими в сцепление с указанными шестернями для стопорения их вращения относительно указанных стержнеобразных опорных элементов;
также тем, что в изделии из игрушечного конструктора отношение диаметров ведущих и ведомых шестерней в зацеплении приблизительно равно 14/34;
также тем, что изделие из игрушечного конструктора содержит двигатель, встроенный в указанную связную каркасную структуру и имеющий выходной вал, первое приводное зубчатое звено, установленное на выходном валу двигателя, второе приводное зубчатое звено, установленное на выполненном в виде одного из стержнеобразных опорных элементов первом несущем валу с возможностью вращения и введенное в зацепление с указанным первым приводным зубчатым звеном, первый приводной элемент, фиксирующий указанное второе приводное зубчатое звено в совместном вращении с указанным первым несущим валом, первую ведущую шестерню, установленную на указанном несущем валу, второй приводной элемент, фиксирующий указанную ведущую шестерню в совместном вращении с указанным несущим валом и указанным вторым приводным зубчатым звеном, второй несущий вал, первую ведомую шестерню, установленную на указанном втором несущем валу, с возможностью вращения и введенную в зацепление с указанной первой ведущей шестерней, третий приводной элемент, фиксирующий указанную первую ведомую шестерню в совместном вращении с указанным вторым несущим валом, выходной элемент, установленный с возможностью вращения на указанном втором несущем валу, четвертый приводной элемент, фиксирующий указанный выходной элемент в совместном вращении с указанным вторым несущим валом и указанной первой ведомой шестерней, при этом второй несущий вал встроен в вышеуказанную связную каркасную структуру с возможностью вращения;
также тем, что в изделии из игрушечного конструктора первый и второй несущие валы выполнены в виде двух стержнеобразных опорных элементов, имеющих части с некруглым поперечным сечением, а приводные элементы имеют корпуса, пары зажимных рычажков, выступающих из корпусов и приспособленных для захвата частей с некруглым поперечным сечением указанных стержнеобразных опорных элементов, и приводные элементы, выступающие из корпусов и способные входить в сцепление с шестернями или выходным элементом привода;
также тем, что в изделии из игрушечного конструктора отношение диаметров ведущих и ведомых шестерней в зацеплении равно 2• (1-0,707)/1,414.

Такое выполнение изделия, предусматривающее ввод в него приводной системы, включающей одну или более ведущих шестерен одинакового размера, имеющих диаметр в зацеплении, соответствующий ведущему звену редуктора, одну или более ведомых шестерен одинакового размера, имеющих диаметр в зацеплении, соответствующий ведомому звену редуктора, и выполненных с возможностью зацепления с ведущей шестерней или с другой ведомой шестерней, при этом относительные диаметры в зацеплении указанных ведущей и ведомой шестерен выбраны таковыми, что межцентровое расстояние этих шестерен равно межцентровому расстоянию в паре соединительных элементов, связанных стержнеобразным опорным элементом первой заданной длины, а межцентровое расстояние в зацеплении двух ведомых шестерен выбрано равным межцентровому расстоянию в паре соединительных элементов, связанных стержнеобразным опорным элементом следующего, большего по длине, типоразмера, стоящего в ряду за типоразмером указанного стержнеобразного опорного элемента первой заданной длины, позволяет создать изделие, обеспечивающее сборку макетов наиболее распространенных механизмов с возможностью демонстрации их работы. Это существенно повышает потребительские качества и возможности продажи таких изделий.

В изделии из игрушечного конструктора, в соответствии с настоящим изобретением, множество соединительных элементов и множество стержнеобразных опор, соединяемых друг с другом защелкиванием, образуют связную каркасную структуру, в которой стержни и соединительные элементы способны формировать ячейки в виде равнобедренных прямоугольных треугольников. Опорные стержни выполнены с различным типоразмером по длине, так что одни могут образовывать гипотенузы треугольников, а другие - меньшей длины - боковые стороны. В данную каркасную структуру встроен редукторный механизм, содержащий одну или более ведущих шестерен одинакового размера и одну или более ведомых шестерен одинакового размера, имеющих возможность входить в зацепление с подобными им ведомыми шестернями или ведущими шестернями. Выбираемые по величине шага зубьев диаметры ведущих и ведомых шестерен таковы, что межцентровое расстояние в зацеплении ведущей и ведомой шестерен равно межцентровому расстоянию пары соединительных узлов каркаса, связанных стержневым элементом меньшего типоразмера, а межцентровое расстояние в зацеплении двух ведомых шестерен равно межцентровому расстоянию пары соединительных элементов каркаса, связанных стержнем большего типоразмера. Ведущая и ведомая шестерни установлены с возможностью вращения на опорных стержнях, но могут стопориться относительно этих стержней для совместного с ними вращения с помощью приводных элементов, способных захватывать стержни и входить в сцепление с ведомой и ведущей шестернями.

Для более полного уяснения вышеотмеченных и других особенностей и преимуществ данного изобретения ниже приводится детальное описание предпочтительных вариантов реализация изобретения с сопутствующими графическими материалами.

На фиг. 1 дан вид сбоку, с частичным разрезом, связной структуры, собранной из стержневых и соединительных элементов - как это описано в указанных патентах - и встроенного в эту структуру двигательного узла с редуктором, выполненных в соответствии с предлагаемым изобретением.

На фиг.2 дан вид в разрезе по линии 2-2 фиг.1.

На фиг.3 дан вид в разрезе по линии 3-3 фиг.1.

На фиг.4 дан вид сзади конструкции по фиг.1.

На фиг.5 дан вычлененный вид в перспективе, показывающий новую конструкцию двигательного узла и его сопряжение со стержневыми элементами структуры по фиг.4.

На фиг. 6 дан увеличенный частичный вид в перспективе, раскрывающий детали исполнения соединительного элемента, входящего в состав конструкции по фиг.1.

На фиг. 7 и 8 представлены вычлененные виды в перспективе вариантов исполнения соединительных элементов, которые могут применяться в конструкции по фиг.1.

На фиг.9 дан вид в перспективе приводного блокирующего элемента для фиксации шестерни или иного вращающегося элемента в его совместном вращении со стержневым элементом.

На фиг. 10 дан фасадный вид приводного блокирующего элемента по фиг.9, иллюстрирующий его взаимодействия со стержнем.

На фиг.11 дан фасадный вид простой структуры из стержневых и соединительных элементов, в котором применены опорные стержни двух типоразмеров и где иллюстрируются предпочтительные соотношения размеров ведомых и ведущих шестерней, позволяющие собирать сложные конструкции с приводом.

На фиг.1-4 показана связная каркасная структура, собранная из множества стержневых и соединительных элементов, описанных в вышеупомянутых патентах. Следует иметь ввиду, что конкретная структура, представленная на рисунках, дана лишь с целью иллюстрации принципиальных сторон изобретения и может быть практически выполнена в любой другой форме - с разным уровнем простоты или сложности. Данная структура 10 имеет в целом прямоугольную конфигурацию и снабжена на каждом из восьми углов соединительными узлами II (или IIа), выполненными, например, по типу показанных на фиг.7 (или на фиг.8), где каждый из двух соединительных элементов 12,13 (или 12, 13а) связан с другим, образуя ячейку с расположенными под прямым углом гнездами, обозначенными общей позицией 14 и предназначенными для приема и закрепления элементов структуры, размещаемых в двух плоскостях, пересекающихся под прямым углом.

Отдельные соединительные элементы снабжены радиально расположенными парами зажимных рычажков 15, 16, образующих гнезда 17 для приема стержневых элементов (фиг. 6). Внешние части зажимных рычажков выполнены с осевыми пазами 18. Рядом, но на некотором расстоянии от внутренней торцевой стенки 19 гнезда выполнены поперечные ребра 20, ориентированные внутрь гнезда и расположенные поперечно осям пазов 18.

Используемые в изделии из игрушечного конструктора стержневые элементы имеют стандартную форму исполнения, но разные типоразмеры по длине - в соответствии с заранее определенной их последовательностью - так, чтобы следующий, больший по длине элемент последовательности мог образовывать гипотенузу равнобедренного прямоугольного треугольника, катеты которого образованы предыдущими, меньшими по длине элементами последовательности. На каждом конце стержневого элемента выполнен участок цилиндрической формы 21 (фиг. 4), кольцевая канавка 22 и торцевой фланец 23. Концевой участок стержневого элемента может закрепляться в соединительном узле при его введении боковым движением в зажатое состояние. Преимущественным образом соединительные элементы изготавливаются выдавливанием расплава конструкционного пластического материала через соответствующую литейную форму. Зажимные рычажки 15, 16 имеют возможность отгибаться во внешние стороны, при образовании зажимного соединения, и затем плотно схватывать стержень, надежно фиксируя его соосно гнезду 17 посредством аркообразных пазов 18 и исключая продольные смещения за счет поперечных ребер 20.

Согласно иллюстративному примеру конструкции по фиг.1-4, некоторые соединительные узлы II, расположенные по углам конструкции, связаны от вершины к основанию посредством вертикальных опорных стержней 25, расположенных по всем четырем угловым ребрам конструкции. Стержни 26, стоящие порознь и вытянутые в продольном направлении, связывают передник и тыльную стороны конструкции в районе основания, а поперечно вытянутые стержни 27 связывают соответствующие стороны соединительных узлов у вершины и, кроме того, с одного конца в районе основания предусмотрен поперечный стержень 28.

Верхние соединительные узлы II связаны в продольном направлении не одним единственным стержневым элементом, а посредством узла, содержащего расположенный в центре соединительный элемент 29 и короткие стержневые элементы 30. Общая длина стержней 30 и центрального соединительного элемента 29, посредством которого связаны эти стержни, равна длине нижнего продольного стержня 26.

Как показано на фиг. 1-4, в изделии предусмотрен двигательный узел, встраиваемый в связную каркасную структуру изделия для того, чтобы обеспечить приведение в движение подвижных частей изделия с помощью небольшого электродвигателя. Конструкция двигательного узла, как это показано лучше всего на фиг. 1, 2 и 5, содержит изготовленный методом выдавливания единый пластиковый кожух 31, имеющий пару расположенных по сторонам направляющих элементов 32, преимущественно трубчатого типа. Последние жестко связаны друг с другом соединительной структурой 33, например, в виде пластинчатой перемычки. Направляющие элементы 32 отстоят на расстоянии, равном боковому взаимному смещению стержней 26, связывающих в продольном направлении соединительные узлы II, расположенные в нижних углах каркасной структуры (см.фиг. 2).

Направляющие элементы снабжены внутренними трубчатыми проходами 34, приспособленными для принятия стержневых элементов 26 - при плотном прилегании к ним, с образованием сплошного кругового сечения по всей длине сборки.

Желательно, чтобы длина трубчатых направляющих элементов 32 была бы такой по отношению к длине стержня 26 выбранного размера, что после ввода стержня в трубчатый проход 34 снаружи оставались бы лишь короткие концевые участки, выступающие с обеих сторон. В этом случае при фиксации концов стержня 26 в нижних соединительных узлах II торцевые поверхности каждого трубчатого направляющего элемента упрутся или будут расположены в непосредственной близости от соответствующих зажимных рычажков, удерживающих стержни 26 (см. фиг. 1). Вследствие этого кожух 31 двигательного узла будет надежно зафиксирован от продольных смещений относительно стержней 26, на которых он установлен. В тех случаях, когда необходимо или желательно установить двигательный узел на стержнях большей длины, чем стержни 26 (как на фиг.4), могут применяться фиксирующие средства типа хомутика, преимущественно в виде одногнездового соединительного элемента 46 (фиг.3) с одной или обеих сторон направляющих элементов двигательного узла. Это позволит удерживать двигательный узел в заданном положении на оси более длинных опорных стержней.

Как показано на фиг.2 и 5, между направляющими элементами 32 жестко закреплен, образуя с ними единую конструкцию, полый цилиндрический кожух 35 двигательного узла 31. При этом части двигательного кожуха объединены со структурной перемычкой 33, а также фланцами жесткости 36, выполненными между направляющими элементами 32 и боковыми стенками двигательного кожуха.

Кожух 35 выполнен с возможностью плотной посадки внутрь него небольшого электродвигателя 37, имеющего выходной вал 38. Кожух 35 двигательного узла имеет в целом закрытый 39 и открытый 40 торцы. Двигатель 37 вводится внутрь кожуха через открытый торец 40, причем его вал 33 может проходить в центральное отверстие 41, выполненное в стенке закрытого торца. Желательно, чтобы была предусмотрена цилиндрическая заглушка 42, телескопически входящая в открытый торец кожуха 35 - для полного закрытия и изоляции двигателя 37. В заглушке 42 может быть выполнено электрогнездо для подключения двигателя (43 на фиг.2), а также отделяемый штекер 44 со средствами подсоединения к источнику питания (например, с напряжением 12 В) электродвигателя 37. Могут быть предусмотрены также средства (не показанные на рисунке) для включения-выключения электродвигателя, его реверсирования и изменения скорости вращения.

Как показано на фиг.1-3, выходной вал 38 электродвигателя снабжен приводным зубчатым элементом, преимущественно червяком 47. Шестерня 48, входящая в состав первого зубчатого звена, вводимая в зацепление с червяком 47, входящим в состав второго зубчатого звена, шестерня 48 встроена в связную структуру с помощью вала 49, который в действительности представляет собой стандартный стержневой элемент из набора игрушечного конструктора. Согласно фиг. 4, каркасная структура содержит пару установленных в центре, напротив друг друга, восьмипозиционных соединительных элементов 50, поддерживаемых со стороны каждого из четырех угловых соединительных узлов II стандартными стержневыми элементами 51. Желательно, чтобы в размерном ряду стандартных стержневых элементов игрушечного конструктора элементы 30, показанные на фиг.4, были самыми короткими. Элементы 51 принадлежат к следующему, большему типоразмеру и, как это ясно из фиг.4, образуют гипотенузы равнобедренных прямоугольных треугольников с элементами 30 в качестве своих катетов. Стержневые опорные элементы 25, образующие вертикальные соединения между верхними и нижними соединительными узлами II, принадлежат к следующему типоразмеру в ряду, образуя гипотенузы треугольников, в которых стержни 51 служат боковыми сторонами. Все эти соотношения хорошо видны из фиг.4.

Соединительные элементы 50, с каждой стороны конструкции, имеют центральное отверстие 52, в которое может быть свободно (но без зазора) введен вращающийся стержневой элемент 49. Этот элемент 49 с любой длиной, достаточной для его размещения в обоих отстоящих друг от друга соединительных элементах 50, может быть продольно зафиксирован так, чтобы, например, поперечные ребра 20 одногнездовых соединительных элементов 46, присоединяемых с каждого конца, захватили и защелкнули продольные пазы 53 элемента 49.

Червячная шестерня 43 также выполнена с возможностью свободного (без зазора) надевания на стержневой элемент 49 и вращения относительно него. Червячная шестерня выполнена вместе с центрирующей приводной втулкой 54 и имеет пару продольных каналов 55, проходящих через втулку и шестерню на заданном расстоянии от оси шестерни.

Для установки червячной шестерни и ее приводного зацепления с стержневым элементом 49 служат приводные блоки 56, исполнение которых показано на фиг.9 и 10. Как видно из указанных фигур, приводные блоки 56 содержат корпус 57 и гнездо 58, включающее в себя расположенные по бокам зажимные рычажки 59, 60 - имеющие осевые пазы 61 и поперечные ребра 62 -такие же, как и во всех соединительных элементах изделия (см., в частности, фиг.6). Приводной блок 56 выполнен с возможностью установки осью своего гнезда поперечно оси стержневого элемента, на котором он крепится, как то наглядно показано на фиг. 10. При установке приводного блока зажимные рычажки 59, 60 упруго отводятся в стороны - и ребра 62 получают возможность войти в продольные пазы 53 стержневого элемента, которые представляют собой части с некруглым поперечным сечением, защелкнувшись в них. Это не просто стопорит блок 56 от проворачивания на стержне, но также фиксирует приводной блок на оси стержня за счет трения в зажимном соединении, предотвращая всякие перемещения блока, за исключением производимых с намеренным усилием.

Приводной выступ 63, выполненный сбоку корпуса 57 приводного блока, расположен так, что может входить в каналы 55 червячной шестерни 48. Соответственно этому, после установки червячной шестерни 48 на стержневом валу 49 с противоположных сторон от данной шестерни крепятся приводные блоки 56, которыми она слегка обжимается и сдвигается вдоль вала до точного совмещения с приводным червяком 47 (см. фиг.3). Таким образом, может быть обеспечено управляемое вращение стержневого вала 49 с помощью электродвигателя 37.

В изделии предусмотрен набор приводных шестерен, взаимодействующих с выходным валом двигателя 37 и полностью соответствующих геометрии данного изделия из игрушечного конструктора. Это новое изделие содержит по меньшей мере один типоразмер ведущей шестерни 70 и по меньшей мере один типоразмер ведомой шестерни 71, вводимой в зацепление с ведущей. Размер и соотношение ведущей и ведомой шестерен 70, 71 играют существенную роль, поскольку в конструкции из стандартных стержневых и соединительных элементов требуется обеспечить наличие такого редукторно-приводного механизма, в котором ведущие и ведомые шестерни находились бы в надежном зацеплении друг с другом, давая различные комбинации с теми или иными механическими достоинствами, а также - чтобы одни ведомые шестерни входили (при необходимости) в зацепление с другими ведомыми шестернями - для получения желаемого результата на выходе редуктора. Согласно фиг. 1 и 3, ведущая шестерня 70, выполненная заодно с приводной втулкой 72, установлена на стержневом валу 49. Желательно, чтобы ведущая шестерня плотно, но свободно сидела на данном валу и, согласно данному иллюстративному примеру, располагалась вплотную к приводному блоку 56 червячной шестерни 48. В этом же примере, дополнительный приводной блок 73, укрепленный на стержневом валу 49, взаимодействует своим приводным выступом 74 с приводной втулкой 72 ведущей шестерни. Ведущая шестерня 70 таким образом фиксируется в совместном вращении со стержневым валом 49 (и оказывается практически связанной с червячной шестерней 48), находясь в фиксированном положении на оси стержневого вала 49.

На стержневом элементе 76, имеющем возможность вращения при его установке, со стороны каждого из концов, в отверстиях 77 соединительных элементов 29 (фиг.4), закреплена ведомая шестерня 71, также выполненная заодно с приводной втулкой 75. Приводной блок 79 захватывает приводную втулку 75 ведомой шестерни для вращения с опорным элементом 76. Соединительные элементы 29 расположены непосредственно над восьмипозиционными соединительными элементами 50, поддерживающими червячную шестерню 48 и ведущую шестерню 70. Как показано на фиг. 4, соответствующие соединительные элементы 29, 50 - связаны опорным стержнем 30 наименьшей длины, вытянутым по вертикали от одного соединительного элемента к другому. Верхний соединительный элемент 29, показанный имеющим пять гнезд, может быть также выполнен в виде восьмигнездового соединения, подобно элементу 50.

Ведущая и ведомая шестерни 70, 71 - имеют такие относительные размеры, что их межцентровое расстояние в зацеплении друг с другом в точности равно межцентровому расстоянию соединительных элементов 29 и 50, связанных одним из коротких стержней 30. Кроме того, межцентровое расстояние двух находящихся в зацеплении ведомых шестерен 71 в точности равно межцентровому расстоянию двух соединительных элементов, связанных стержнем 51 следующего, большего типоразмера. Ввиду этого в связной структуре, собранной из стандартных стержневых и соединительных элементов игрушечного конструктора, можно создавать сложный редукторно-приводной механизм, заключающий в себе многие комбинации ведущих и ведомых шестерней с тем, чтобы получить желаемый технический результат.

В одном из частных вариантов реализации изобретения ведомая шестерня 71 может иметь типичный нормализованный диаметр 5,28 см (2,08 дюйма), в то время как ведущая шестерня 70 будет соответствовать нормализованному диаметру 2,18 см (0,86 дюйма), что даст величину межцентрового расстояния в зацеплении двух ведомых шестерен 5,28 см, а в зацеплении ведущей шестерни и ведомой шестерни - 3,76 см. Передаточное отношение в паре ведущей и ведомой шестерен равно 14/34 (более точно: (1 -0,707)•2/1,414). Эти частные параметры, разумеется, даны лишь для примера. Важнее, чтобы зацепление ведущей и ведомой шестерен происходило строго вдоль оси между соединительными элементами, связанными посредством опорного стержня одного типоразмера, а зацепление двух ведомых шестерен - строго вдоль оси между двумя соединительными элементами, связанными посредством опорного стержня большего типоразмера; в идеальном случае это достигалось бы при условии, что длины более короткого и следующего за ним в ряду типоразмеров стержней находились бы в отношении L_x/L_(x+1), где
L_x = (1,414)^(x-1)•D_min-(2d),
где
L = длине n-го стержня из ряда по номерам от 1 до N,
D_min - расстояние между осями втулок двух соединительных элементов (например, 50), связанных самым коротким структурным элементом (30) ряда;
d - расстояние от оси отверстия (77) втулки до торцевой стенки (19) секции, образующей гнездо.

В данном иллюстративном примере L_x представляет собой длину самого короткого стержневого элемента в ряду, а L_(x+1)- следующий по длине типоразмер.

Как видно из фиг.1, в приводной втулке 75 ведомой шестерни 71 большего диаметра выполнены глухие отверстия 80 для приема приводных выступов 63 приводных блоков 54. В случае же ведущей шестерни 70 меньшего диаметра радиальные размеры приводной втулки 72 ограничены требованием незадевания зубчатого профиля, ввиду чего данная втулка выполнена с пазами 81 цилиндрического поперечного сечения с незамкнутым контуром, которые входят в зацепление лишь с внутренними радиальными частями приводных выступов 74 блока 73 (см. фиг.1 и 3).

В представленном на рисунке частном исполнении механизма выходное звено 90 - в виде шкива с кольцевой канавкой и т. п. - установлено на стержневом опорном элементе 76. Подобно остальным элементам приводной системы, шкив 90 имеет центральное отверстие для плотной, но свободной посадки на стержень 76, а его установка в заданном положении на оси стержня и фиксация в совместном со стержнем сражении - осуществляется с помощью приводных блоков 91, 92, расположенных с разных сторон от шкива. Шкив выполнен с соответствующим осевым отверстием для сцепления с приводными выступами 93 приводных блоков.

Легко видеть, что вместо выходного устройства 90 на стержне 76 может быть установлена дополнительная шестерня типа ведущей 70 - для зацепления с последующей ведомой шестерней (не показанной на рисунке) с тем, чтобы получить еще один уровень редуцирования скорости и повысить механический эффект. Может быть получена почти любая разновидность редукторной цепи, включающей в себя комбинации ведомых и ведущих шестерен, а также ведомых шестерен друг с другом - так, чтобы соблюдались указанные выше соотношения межцентровых расстояний.

Таким образом, в изобретении представлена редукторно-приводная система, полностью пригодная для встраивания в связную структуру известных агрегатов, собираемых из игрушечного конструктора с помощью стержневых элементов с последовательно увеличивающейся длиной, так что элемент каждого следующего большего размера может служить гипотенузой прямоугольного равнобедренного треугольника, в котором элементы предыдущего меньшего типоразмера являются катетами. В соответствии с таким конструктивным решением предусмотрен набор ведущих и ведомых шестерен, в котором ведущая и ведомая шестерни входят в зацепление при их установке в соединительных элементах, связанных посредством стержня одного типоразмера, а две ведомые шестерни входят в зацепление при их установке в соединительных элементах, связанных стержнем следующего, большего типоразмера. Предлагаемая система исключительно проста, но тем не менее позволяет конструировать достаточно сложные редукторные механизмы, добиваясь разнообразия скоростей и механических эффектов, допуская сборку приводимых в движение игрушечных изделий значительной сложности.

Вышесказанное подтверждается примером, представленным на фиг.11, где показана простая структура, собранная из четырех соединительных элементов 50, размещенных в прямоугольной конфигурации. Верхняя и нижняя пары соединительных элементов горизонтально связаны друг с другом стержневыми элементами 30 наименьшего типоразмера, а вертикальные пары соединительных элементов связаны стержнями 51 следующего, большего типоразмера. Согласно фиг.4, короткие стержни 30 служат сторонами равнобедренного прямоугольного треугольника, а более длинные стержневые элементы 51 - гипотенузами. В рассматриваемом примере три из четырех соединительных элементов 50 поддерживают своими втулочными частями 94 редукторные валы 95, 96 и 97, не препятствуя их вращению. На двух отстоящих друг от друга вертикальных валах 95, 96 установлены ведомые шестерни 71, диаметр которых таков, что они входят в зацепление при опирании на соединительные элементы, разведенные на определенное расстояние посредством стержня 51. Горизонтально отстоящие друг от друга валы 96, 97 несут на себе ведомую 71 и ведущую 70 шестерни, соответственно, причем диаметры этих шестерен таковы, что они входят в зацепление при установке в соединительных элементах, разведенных на определенное расстояние посредством стержня 30 меньшего типоразмера.

Изделие предназначено для использования в системах детских конструкторских наборов. Изделие из игрушечного конструктора содержит множество соединительных элементов и множество стержнеобразных опорных элементов, прикрепляемых к соединительным элементам путем бокового ввода в них и защелкивания для образования связной каркасной структуры. Прикрепленные друг к другу соединительные элементы и стержнеобразные опорные элементы образуют ячейки в виде равнобедренных прямоугольных треугольников и нормализованы типоразмерным рядом, где стержнеобразные опорные элементы одного типоразмера служат для образования гипотенузы равнобедренного прямоугольного треугольника, а стержнеобразные опорные элементы предыдущего меньшего типоразмера служат для образования катетов этого треугольника. В изделии также предусмотрена приводная система, включающая одну или более ведущих шестерен одинакового размера, имеющих диаметр в зацеплении, соответствующий ведущему звену редуктора, одну или более ведомых шестерен одинакового размера, имеющих диаметр в зацеплении, соответствующий ведомому звену редуктора, и выполненных с возможностью зацепления с ведущей шестерней или с другой ведомой шестерней. Изделие позволяет конструировать сложные редукторные механизмы, добиваясь разнообразия скоростей и механических эффектов. 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

\ \ \1 1. Изделие из игрушечного конструктора, содержащее множество соединительных элементов и множество стержнеобразных опорных элементов, прикрепляемых к соединительным элементам путем бокового ввода в них и защелкивания для образования связной каркасной структуры, в которой прикрепленные друг к другу соединительные элементы и стержнеобразные опорные элементы образуют ячейки в виде равнобедренных прямоугольных треугольников и нормализованы типоразмерами рядом, где стержнеобразные опорные элементы одного типоразмера служат для образования гипотенузы равнобедренного прямоугольного треугольника, а стержнеобразные опорные элементы предыдущего меньшего типоразмера служат для образования катетов этого треугольника, при этом соединительные элементы имеют центральные отверстия для ввода в них с возможностью вращения стержнеобразных опорных элементов и множество пар зажимных рычажков, ориентированных радиально по отношению к центральным отверстиям, для крепления стержнеобразных опорных элементов при их боковом вводе и защелкивании, отличающееся тем, что в изделии предусмотрена приводная система, включающая одну или более ведущих шестерен одинакового размера, имеющих диаметр в зацеплении, соответствующий ведущему звену редуктора, одну или более ведомых шестерен одинакового размера, имеющих диаметр в зацеплении, соответствующий ведомому звену редуктора, и выполненных с возможностью зацепления с ведущей шестерней или с другой ведомой шестерней, при этом относительные диаметры в зацеплении указанных ведущей и ведомой шестерен таковы, что межцентровое расстояние ведущей шестерни и ведомой шестерни в зацеплении равно межцентровому расстоянию в паре соединительных элементов, связанных стержнеобразным опорным элементом первой заданной длины, а межцентровое расстояние в зацеплении двух ведомых шестерен равно межцентровому расстоянию в паре соединительных элементов, связанных стержнеобразным опорным элементом следующего, большего по длине, типоразмера, стоящего в ряду за типоразмером указанного стержнеобразного опорного элемента первой заданной длины. \\\2 2. Изделие по п.1, отличающееся тем, что стержнеобразные опорные элементы имеют части с некруглым поперечным сечением, а ведущая и ведомая шестерни установлены на этих элементах с возможностью вращения относительно них, при этом изделие имеет элементы привода, захватывающие части с некруглым поперечным сечением стержнеобразных опорных элементов и выполненные с приводными выступами, входящими в сцепление с указанными шестернями для стопорения их вращения относительно указанных стержнеобразных опорных элементов. \\\2 3. Изделие по п.1, отличающееся тем, что отношение диаметров ведущих и ведомых шестерней в зацеплении приблизительно равно 14/34. \\\2 4. Изделие по п.1, отличающееся тем, что оно содержит двигатель, встроенный в указанную связную каркасную структуру и имеющий выходной вал, первое приводное зубчатое звено, установленное на указанном выходном валу, второе приводное зубчатое звено, установленное на выполненном в виде одного из стержнеобразных опорных элементов первом несущем валу с возможностью вращения и введенное в зацепление с указанным первым приводным зубчатым звеном, первый приводной элемент, фиксирующий указанное второе приводное зубчатое звено в совместном вращении с указанным первым несущим валом, первую ведущую шестерню, установленную на указанном несущем валу, второй приводной элемент, фиксирующий указанную ведущую шестерню в совместном вращении с указанным несущим валом и указанным вторым приводным зубчатым звеном, второй несущий вал, первую ведомую шестерню, установленную на указанном втором несущем валу с возможностью вращения и введенную в зацепление с указанной первой ведущей шестерней, третий приводной элемент, фиксирующий указанную первую ведомую шестерню в совместном вращении с указанным вторым несущим валом, выходной элемент, установленный с возможностью вращения на указанном втором несущем валу, четвертый приводной элемент, фиксирующий указанный выходной элемент в совместном вращении с указанным вторым несущим валом и указанной первой ведомой шестерней, при этом второй несущий вал встроен в вышеуказанную связную каркасную структуру с возможностью вращения. \\\2 5. Изделие по п.4, отличающееся тем, что первый и второй несущие валы выполнены в виде двух стержнеобразных опорных элементов, имеющих части с некруглым поперечным сечением, а приводные элементы имеют корпуса, пары зажимных рычажков, выступающих из корпусов и приспособленных для захвата частей с некруглым поперечным сечением указанных стержнеобразных опорных элементов, и приводные элементы, выступающие из корпусов и способные входить в сцепление с шестернями или выходным элементом привода. \\\2 6. Изделие по п.4, отличающееся тем, что отношение диаметров ведущих и ведомых шестерней в зацеплении равно 2 <195> (1 - 0,707) / 1,414. \\\9 Приоритет по пунктам: \\\2 02.03.93 - по пп.1 - 5; \\\2 03.06.93 - по п.6.