ДЕТАЛЬ КОНСТРУКТОРА В ФОРМЕ ПРИЗМЫ И СПОСОБ РАЗМЕЩЕНИЯ МАГНИТОВ НА ДЕТАЛИ КОНСТРУКТОРА Российский патент 2024 года по МПК A63H33/04 

Предлагаемое изобретение относится к элементам, которые требуется соединять друг с другом. Согласно заявленному техническому решению, может быть осуществлено соединение твердых, упругих, надувных и гибких пластичных тел через магнитное соединение.

Известна деталь конструктора (RU 193528, опубл. 31.10.2019 Бюл. №31), которая выполнена в форме многогранника, содержит магниты, закрепленные на грани многогранника с возможностью его состыковки с другой аналогичной деталью, каждая грань многоугольника содержит, по меньшей мере, два магнита различной намагниченности, при этом центр магнита положительной намагниченности и центр магнита отрицательной намагниченности располагаются на линии, параллельной грани многогранника и равноудаленно относительно перпендикуляра к его ребру, построенного через центр грани.

Наиболее близким по технической сущности является деталь конструктора (RU 205734, опубл. 03.08.2021 Бюл. №22), выполненная в форме многогранника, содержащая магниты, закрепленные на грани многогранника с возможностью его соединения с другим многогранником с аналогичной по размещению магнитов поверхностью. Магниты размещены в полостях чехла многогранника, образованных на ребрах многогранника, где могут свободно перемещаться и вращаться, обеспечивая возможность стыковки одного многогранника с другим многогранником, при этом чехол выполнен из материала, пропускающего магнитное поле.

В отношении способа размещения магнитов на деталях конструктора является деталь конструктора (патент на изобретение RU 2773585, опубл. 2022.06.06). Согласно данному изобретению может быть осуществлено крепление любых поверхностей многогранников с аналогичными поверхностями с таким же расположением магнитов и/или ферромагнетиков. Деталь конструктора выполнена в форме многогранника, содержащая магниты и/или ферромагнетики, закрепленные на грани многогранника с возможностью его соединения с другой аналогичной по размещению магнитов и/или ферромагнетиков поверхностью другого многогранника, отличающаяся тем, что магниты и/или ферромагнетики размещаются в полостях чехлов многогранников, образованных на ребрах многогранника, где могут свободно перемещаться и вращаться, обеспечивая возможность стыковки одного многогранника с другим многогранником, при этом размещение магнитов и/или ферромагнетиков осуществляется согласно следующему алгоритму: получают округленное частное от деления длины ребра на длину типового размера длины ребра, разбиение длины ребра на количество частей, равное округленному частному, нахождение центра каждого полученного отрезка и отступление влево и вправо на расстояние, большее двойного размера магнита, но меньшее половины типового размера длины ребра, чехол выполнен из материала, пропускающего магнитное поле. Магниты и/или ферромагнетики имеют любую форму, в том числе шара, цилиндра, квадрата, параллелепипеда с квадратным сечением и любое другое. Магниты могут быть ферритовыми или неодимовыми.

В вышеуказанных патентах решается задача крепления двух геометрических тел в форме многогранника при помощи магнитов, размещенных на ребрах многогранника. Магниты не обязательно должны размещаться на каждом ребре многогранника. На боковой грани многогранника четыре ребра. Если ни одно ребро не содержит магнитов, то нет соединения двух деталей. Если хотя бы одно ребро содержит один магнит, то есть соединение, однако из-за того, что магнит находится непосредственно на ребре, свобода данного соединения ограничена, это можно обнаружить на практике, вращая детали относительно места соединения максимальный угол вращения деталей относительно друг друга от 0 до 180 градусов, что не позволяет совмещать детали конструктора между собой при большем угле.

Также недостатком данных технических решений является использование большого количества магнитов на каждую грань призмы (в случае размещения магнитов на гранях призмы).

Заявленное изобретение решает задачи соединения призмы в плоскости, являющейся продолжением плоскости призмы, в плоскости, не являющейся продолжением плоскости призмы (где требуется вывести магнит в сторону от грани призмы), а также задачу вертикальной устойчивости детали конструктора, когда он становится вертикально на грань призмы (вертикальная устойчивость призмы). Также в заявленном решении магнит благодаря ремешку выводится за пределы боковой стороны (за пределы грани) и угол вращения деталей относительно друг друга может достигать 360 градусов.

Данная задача решается тем, что деталь конструктора содержит магнит, закрепленный на ее поверхности, выполненная с возможностью соединения с другой деталью конструктора, имеющей магнит, также содержит прикрепленный к детали ремешок, на котором закреплен карман-полость, внутри которого располагается магнит.

Также задача решается тем, что способ размещения ремешков с магнитом на детали конструктора, выполненной в форме призмы, включает размещение этих ремешков с магнитами на магнитных отрезках, размещенных на грани детали, количество магнитных отрезков на грани детали является неполным частным от деления величины длины грани на величину базового типоразмера, который равен длине наименьшей длины грани призмы во всей совокупности деталей в форме призмы конструктора, получение значения длины отрезка делением величины длины грани на величину количества отрезков на грани детали, отступления вправо и влево от центра каждого полученного отрезка на расстояние, равное половине длины базового типоразмер, отмечание концов магнитного отрезка и размещение ремешков с магнитами на полученном магнитном отрезке.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является удешевление деталей конструктора за счет уменьшения числа используемых магнитов, обеспечивая при этом сцепление деталей конструктора.

Техническое решение предназначено для организации детского досуга, строительства сооружений в полный рост ребенка из больших деталей на магнитном соединении.

Деталь конструктора - призма. Соединение двух деталей происходит через ремешки с магнитом внутри кармашка-полости из магнитопроницаемого материала. Кармашек-полость закреплен на ленте ремешка, которая выводит кармашек-полость за пределы боковой стороны (грани призмы) и тем самым дает большую область сцепки двух деталей. Ленты ремешка изготавливаются из гибких материалов, тем самым ремешок с магнитом может прятаться внутри выемки в плоской детали и не препятствовать вертикальной устойчивости детали. Наличие выемки внутри детали не является обязательным.

Под внешним воздействием на тело подразумевается физическое воздействие, например, руками человека на это тело. Поскольку данное техническое решение описывает детали детского конструктора, то под внешним воздействием на деталь конструктора понимается физическое воздействие ребенка возраста от 3 до 10 лет.

Деталью конструктора может быть твердое тело, упругое тело, надувное тело и тело определяемой формы. Твердое тело - это тело, которое не меняет свою форму под внешним воздействием на это тело, например, дерево, картон, пластмасса. Упругое тело и надувное тело - это тело, которое меняет свою форму под внешним воздействием на это тело и возвращающие свою первоначальную форму после устранения внешнего воздействия, например, вспененный полиэтилен, эластичный пенополиуретан, ЭВА, полиэфирное волокно, надувная подушка.

Деталь конструктора может состоять из внешнего чехла, каркаса и наполнителя. В детали конструктора допускается отсутствие любой из этих составляющих.

Внешний чехол - это эластичный, прочный и безопасный тканый или нетканый материал, как, например, смесовые ткани (ПВХ, ПУ), хлопок, полиэстер, спанбонд, заменитель кожи (искусственная кожа) и подобные материалы. Допускается применение комбинированного чехла из разных материалов. Каркас - это каркас из металлической проволоки, дерева, картона, пластика, вспененного полиэтилена, пенолона, эва пласта (ЭВА), войлочной панели, полимерного листа и подобных материалов. Внутренний наполнитель -это эластичный, прочный и безопасный материал, например, ЭППУ, полиэфирное волокно, вспененный полиэтилен, несшитый полиэтилен, сшитый полиэтилен, вспененная резина, поролон вторичного вспенивания, эвапласт, пенолон, пластик, полимерный лист, войлочная панель и подобные материалы.

Примеры исполнения материалов и форм детали представлены в таблице 1.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг. 1 - общий вид детали в разрезе;

на фиг. 2 - принцип размещения ремешка на детали

на фиг. 3 - принцип размещения ремешка на детали

на фиг. 4 - крепление ремешка с магнитом к проволочному каркасу

на фиг. 5 - крепления ремешка с магнитом через отверстия внутри полимерного листа (листа из ЭВА, картона, пластикового листа)

на фиг. 6 - крепление ремешка с магнитом внутри картонного листа внутри отверстий путем продевания через вырезы

на фиг. 7 - схема ленты ремешка с магнитом,

на фиг. 8 - размещение магнитов на ленте ремешка,

на фиг. 9 - принцип размещения ремешков с магнитами на грани призмы,

на фиг. 10-15 - принцип размещения ремешков с магнитами,

на фиг. 16 - сравнительная таблица, раскрывающая количество магнитов, размещенных на деталях конструктора при использовании способа из патента-аналога и при использовании заявляемого способа,

На фиг. 17-18 приведены примеры размещения магнитов согласно данному изобретению.

Заявляемое устройство представляет собой основу детали 1 конструктора и ремешки, включающие гибкие ленты 2 с магнитами 3 внутри кармашка-полости 4 из магнитопроницаемого материала, прикрепленные к основе детали конструктора (фиг. 1-3). Магниты размещаются в кармашках-полостях 4 и свободно перемещаются и вращаются внутри кармашка. Кармашки-полости в свою очередь крепятся к ленте. Кармашек-полость выполнен таким образом, чтобы магнит не выпал из него.

Под основой конструктора понимается сама деталь, имеющая форму призмы. Деталь конструктора может иметь как один ремешок с магнитом, так и несколько ремешков по всей поверхности детали.

Концы ремешка крепятся к грани призмы (допускается крепление концов ремешка к основанию призмы), при этом деталь может иметь полость 5 для размещения ремешка и область 6 крепления ремешка к детали, h - наименьшая толщина плоской детали конструктора (базовая толщина) (фиг. 2-3).

Каждый ремешок с магнитом состоит из одной (фиг. 7 а) или более (фиг. 7 б) лент 2 и кармашка-полости 4 с магнитом 3. Один конец ленты крепится непосредственно к основе детали 1, а другой конец ленты удерживает полость с магнитом. Крепление ленты к основе детали или к полости с магнитом может образовываться путем сшивания, склейки, пайки, привязывания и иных способов, применяемых для используемого материала.

Материал ленты ремешка - любой гибкий прочный пластичный легко деформируемый не текучий в бытовых условиях материал: ткань, кожа, искусственная кожа, пластик, латекс, резина, тканная резинка и т.д. (допускается комбинация перечисленных материалов). Материал ленты ремешка подбирается практическим путем и должен удерживать полость с магнитом и восстанавливать свою форму после устранения внешнего физического воздействия (например, когда призма становится на грань).

Материал кармашка - любой прочный материал, пропускающий магнитное поле (ПУ, ГГВХ, искусственная кожа, латекс, резина, спанбонд, хлопок и т.д.) и удерживаюший магнит внутри полости.

Так как лента ремешка представляет собой гибкий и пластичный материал, то магнит может находиться во множестве различных точек, местоположение которых ограничено полостью и лентой ремешка. Множество точек мест нахождения магнита образуют область в пространстве. Множество точек мест касания областей двух магнитов образуют область сцепки магнитов.

В центре ленты ремешка (фиг. 8 а) и/или парами (фиг. 8 б) на равном удалении от центра ленты ремешка размещаются кармашки-полости с магнитами. Допускается использование одного кармашка-полости с магнитом в центре ленты ремешка, пары кармашков-полостей с магнитом (или пары кармашков-полостей с магнитом и ферромагнетиком) на равном удалении от центра ленты ремешка, произвольное количество кармашков-полостей с магнитом (например, кармашек-полость с магнитом в центре ленты ремешка и пары кармашков-полостей с магнитом на равном удалении от центра ленты ремешка). Чем больше кармашков-полостей с магнитом на одной ленте ремешка, тем больше пространство, где магниты могут находиться, а значит больше область сцепки.

Магнит может свободно перемещаться и вращаться внутри кармашка-полости. При приближении ремешка одной детали к ремешку другой детали магниты создают общее магнитное поле и под его действием магниты перемещаются и самопозиционируются внутри полости и при непосредственном контакте полостей образуют сцепку.

В качестве магнита может использоваться неодимовый магнит; ферритовый магнит. Форма магнита может быть любая: шар, квадрат; параллелепипед; цилиндр с диаметральной намагниченностью. Наилучшие результаты показывает неодимовый магнит в форме параллелепипеда с квадратом в поперечном сечении и поперечным намагничиванием и цилиндр с диаметральной намагниченностью.

Лента ремешка и кармашка-полости для магнитов могут быть выполнены из единого материала. Лента может образовывать полость для размещения магнита.

Для деталей в форме призмы используют следующий алгоритм размещения ремешков.

Деталь конструктора в форме призмы имеет магнитную систему (далее - МС), представляющую собой совокупность ремешков с магнитами, размещенных на отрезке длиной w, длина w - базовый типоразмер, который определяется как длина наименьшей грани призмы во всей совокупности деталей конструктора в форме призмы. На отрезке w магнитная система может быть представлена ремешками с магнитами, расположенными в вершинах отрезка w, парами симметрично относительно центра отрезка w (допускается произвольное количество пар), в центре отрезка w, или ремешки с магнитом могут отсутствовать на отрезке w. Магнитные системы могут комбинироваться между собой. Отрезок w с магнитной системой далее называем магнитным отрезком.

Длина стороны, на которой планируется размещение магнитных отрезков, равна L. Вычисляется значение n (n - количество отрезков на грани длиной L), являющееся неполным частным от деления L на w с остатком, округленное до ближайшего меньшего целого, очевидно, что n - натуральное число и L ≥n х w. Вычисляется l такое, что L=n х l (т.е. l=L/n). Очевидно, что n х l≥n х w, т.е. l≥w. Сторону L делят на отрезки l, на каждом из которых отмечают центр. Слева и справа от центра каждого отрезка l на расстоянии w/2 отмечают вершины отрезка w. Внутри отрезка w размещают магнитную систему (фиг. 10).

На фиг. 16 приведена сравнительная таблица, раскрывающая количество магнитов, размещенных на деталях конструктора при использовании способа из патента-аналога и при использовании заявляемого способа.

Из таблицы на фиг. 16 видно, что при использовании заявленного способа происходит уменьшение числа используемых магнитов.

Далее приведены примеры осуществления изобретения.

Пример 1.

Детали конструктора имеют проволочный каркас без наполнителя и без наружного чехла. Используется стальная проволока диаметром 5 мм. Способ размещения представлен на фиг. 10.

w - базовый типоразмер (длина наименьшей грани призмы во всей совокупности деталей конструктора) равен 400 мм (40 см).

Длина ремешка с магнитом 50 мм складывается из: 15 мм (длина ленты ремешка)+20 мм (длина кармашка с магнитом) +15 мм (длина ленты ремешка).

Магнитная система на отрезке w представлена ремешками с магнитами расположенными парами симметрично относительно центра отрезка w на расстоянии s=100 мм от центра отрезка w=400 мм.

Лента ремешка 2 из тканной резинки, кармашек-полость 4 из ткани Оксфорд ПУ, магнит 3 цилиндрический неодимовый диаметр 5 мм и высота 20 мм.

Для прямоугольного треугольника w×w×√2w или 400x400x565 мм размещение будет производиться по следующему алгоритму (фиг. 11).

Длина стороны, на которой планируется размещение ремешков с магнитами, равна L=565 мм.

Вычисляется значение n (n - количество отрезков на грани длиной L=565), являющееся неполным частным от деления L (565 мм) на w (400 мм) с остатком, округленное до ближайшего меньшего целого: 565/400=l.

Вычисляется l такое, что L=n х l (т.е. l=L/n), l=565/l=565.

Сторону L=565 делят на отрезки l=565, на каждом из которых отмечают центр.

Слева и справа от центра каждого отрезка l на расстоянии w/2=400/2=200 мм отмечают вершины отрезка w=400 мм.

Внутри отрезка w=400 мм размещаем МС. Магнитная система на отрезке w представлена ремешками с магнитами, расположенными парами симметрично относительно центра отрезка w на расстоянии s=100 мм от центра отрезка w=400 мм.

Для прямоугольника w×2w или 400×800 мм размещение будет производиться по следующему алгоритму.

Размещают ремешки с магнитом на стороне 2w=800 мм.

Длина стороны, на которой планируется размещение ремешка с магнитами, равна L=2w=800 мм.

Вычисляется значение n (n - количество отрезков на ребре длиной L), являющееся неполным частным от деления L=2w/w=800/400 мм=2 с остатком, округленное до ближайшего меньшего целого: 800/400=2.

Вычисляется l такое, что L=n х l (т.е. l=L/n), l=800/2=400.

Сторону L=800 делят на отрезки l=400, на каждом из которых отмечают центр.

Слева и справа от центра каждого отрезка l на расстоянии w/2=400/2=200 мм отмечают вершины отрезка w=400 мм.

Внутри отрезка w=400 мм размещаем МС (магнитную систему). Магнитная система на отрезке w представлена ремешками с магнитами расположенными парами симметрично относительно центра отрезка w на расстоянии s=100 мм от центра отрезка w=400 мм.

Пример 2.

Деталь конструктора имеет ремешки с магнитом, которые выполнены из ткани Оксфорд ПУ, ширина ленты ремешка 30 мм, длина ленты ремешка 60 мм. Кармашек из того же материала, что и лента ремешка, в форме цилиндра диаметром 6 мм (фиг. 13). Детали имеют чехол из ткани Оксфорд ПУ с наполнителем из ЭППУ марки EL2545. Толщина деталей h=60 мм. Базовый типоразмер w=500 мм. Магнитная система МС на отрезке w представлена ремешками с магнитами расположенными парами симметрично относительно центра отрезка w на расстоянии s=125 мм от центра отрезка w=500 мм.

Деталь конструктора выполнена в форме прямоугольного треугольника размером w×2w×√5w (500 мм × 1000 мм ×1118 мм). Способ размещения представлен на фиг. 12.

Размещают ремешки с магнитом на стороне √5w=1118 мм.

Длина стороны, на которой планируется размещение ремешка с магнитами, равна L=√5w=1118 мм.

Вычисляется значение n (n - количество отрезков на ребре длиной L), являющееся неполным частным от деления L=√5w/w=1118/500 мм =2 с остатком, округленное до ближайшего меньшего целого: 1118/500=2.

Вычисляется l такое, что L=n х l (т.е. l=L/n), l=1118 мм/2=559 мм.

Сторону L=1118 мм делим на отрезки l=559, на каждом из которых отмечают центр.

Слева и справа от центра каждого отрезка l на расстоянии w/2=500/2=250mm отмечают вершины отрезка w=500 мм.

Внутри отрезка w=500mm размещаем МС (магнитную систему). Магнитная система на отрезке w представлена ремешками с магнитами расположенными парами симметрично относительно центра отрезка w на расстоянии s=125 мм от центра отрезка w=500 мм.

Пример 3

Основа детали конструктора из листового материала ЭВА толщиной 10 мм (фиг. 14), базовый типоразмер w=200mm, ремешки с магнитом выполнены из ткани Оксфорд ПУ, ширина ленты 25 мм, длина ленты ремешка 5 мм. Кармашек из того же материала в форме цилиндра диаметром 10 мм. Используется цилиндрический неодимовый магнит диаметральной намагниченности диаметром 5 мм, длиной 20 мм. Магнитная система на отрезке w представлена ремешками с магнитами, расположенными в центре отрезка w.

Деталь конструктора выполнена в форме прямоугольного треугольника размером w*2w*√5w или 200*400*447 мм. Способ размещения представлен на фиг. 15

Размещают ремешки с магнитом на стороне √5w=447 мм

Длина стороны, на которой планируется размещение ремешка с магнитами, равна L=V5w=447 мм.

Вычисляется значение n (n - количество отрезков на ребре длиной L), являющееся неполным частным от деления L=√5w/w=447/200 мм=2 с остатком, округленное до ближайшего меньшего целого: 447/200=2.

Вычисляется l такое, что L=n х l (т.е. l=L/n), l=447 мм/2=223 мм.

Сторону L=447 мм делим на отрезки l=223, на каждом из которых отмечают центр.

В центре отрезка w=200mm размещаем МС (магнитную систему). Магнитная система на отрезке w представлена ремешками с магнитом, расположенными в центре отрезка w.

В таблицах на фиг. 17-18 приведены примеры размещения магнитов согласно данному изобретению.

Предлагаемое изобретение относится к элементам, которые требуется соединять друг с другом. Деталь конструктора содержит магнит, закрепленный на ее поверхности, выполненная с возможностью соединения с другой деталью конструктора, имеющей магнит, также содержит прикрепленный к детали ремешок, на котором закреплен карман-полость, внутри которого располагается магнит. Способ размещения ремешков с магнитом на детали конструктора, выполненной в форме призмы, включает размещение этих ремешков с магнитами на магнитных отрезках, размещенных на грани детали, количество магнитных отрезков на грани детали является неполным частным от деления величины длины грани на величину базового типоразмера, который равен длине наименьшей длины грани призмы во всей совокупности деталей в форме призмы конструктора, получение значения длины отрезка делением величины длины грани на величину количества отрезков на грани детали, отступление вправо и влево от центра каждого полученного отрезка на расстояние, равное половине длины базового типоразмера, отмечание концов магнитного отрезка и размещение ленты ремешков с магнитами на полученном магнитном отрезке. Техническим результатом является удешевление деталей конструктора за счет уменьшения числа используемых магнитов. 2 н.п. ф-лы, 18 ил., 1 табл.

1. Деталь конструктора, выполненная в форме призмы, содержащая по меньшей мере один магнит, закрепленный на ее поверхности, выполненная с возможностью соединения с другой деталью конструктора, имеющей магнит, отличающаяся тем, что содержит прикрепленный к детали ремешок, на котором закреплен карман-полость, внутри которого располагается магнит, при этом размещение магнита на детали конструктора осуществляется посредством получения значения количества отрезков на грани детали, являющегося неполным частным от деления величины длины грани на величину базового типоразмера, равного длине наименьшей грани призмы во всей совокупности деталей конструктора в форме призмы, округленного до ближайшего меньшего целого числа, получения значения длины отрезков для размещения ремешка с магнитом путем деления величины длины грани на величину количества отрезков на грани детали, отступления вправо и влево от центра каждого полученного отрезка на расстояние, равное половине длины базового типоразмера, отмечания концов отрезка, равного базовому типоразмеру, и размещения по меньшей мере одного ремешка с магнитом на полученном отрезке.

2. Способ размещения магнита на детали конструктора, выполненной в форме призмы, содержащей по меньшей мере один магнит, закрепленный на ее поверхности, выполненной с возможностью соединения с другой деталью конструктора, имеющей магнит, прикрепленный к детали ремешок, на котором закреплен карман-полость, внутри которого располагается магнит, включающий:

получение значения количества отрезков на грани детали, являющегося неполным частным от деления величины длины грани на величину базового типоразмера, равного длине наименьшей грани призмы во всей совокупности деталей конструктора в форме призмы, округленного до ближайшего меньшего целого числа,

получение значения длины отрезков для размещения ремешка с магнитом путем деления величины длины грани на величину количества отрезков на грани детали,

отступление вправо и влево от центра каждого полученного отрезка на расстояние, равное половине длины базового типоразмера, отмечание концов отрезка, равного базовому типоразмеру, и размещение по меньшей мере одного ремешка с магнитом на полученном отрезке.