CN107752491A - Hilbert三维曲线多功能组合家具 - Google Patents

Abstract

一种基于Hilbert分形曲线的多功能组合家具，涉及一种家具，该家具包括可折叠书桌、坐凳、收纳书柜单元；可折叠书桌包括书桌外框、折叠板、固定支架、两个180°合页、两个180°可固定转轴、四个万向带刹车脚轮；以二次迭代的三维Hilbert分形曲线为设计元素，呈现Hilbert曲线多功能家具独特的美；在小空间家居场景下，多功能可以节省使用空间，通过分析图形提取出来局部与整体变化组合关系，以及提取出图形基本构成元素贯穿整个家具组合的设计，将分形曲线作为重要的设计元素之一。多功能家具的各个部分均可独立存在并使用，在置物、储物、座椅、书桌几种功能之间随意切换使用，使整套家具既节省室内空间又满足日常生活所需家具功能。

Description

Hilbert三维曲线多功能组合家具

技术领域：

本发明涉及一种家具，特别涉及一种适应小空间使用的组合多功能家具。

本发明是一种根据经典分形Hilbert三维曲线的结构特点发明的集桌椅、收纳于一体的多功能家具。依据Hilbert三维曲线的变化特点，合理分配功能，使其更加适应小空间的使用需求。

背景技术：

分形（Fractal）一词译于英文Fractal，系分形几何的创始人曼德尔布罗特（B.B.Mandelbrot）于1975年由拉丁语Frangere一词创造而成的，词的本身具有“破碎”、“不规则”等含义。分形是指具有多重自相似的对象，它可以是自然存在的，也可以是人造的。花椰菜、树木、山川、云朵、脑电图、材料断口等都是生活中典型的分形。近年来，越来越多的设计师在他们的设计里运用了分形的思想，分形结构的自相似性和相互嵌套等特点可以作为一种新的造型语言应用到多功能家具的设计中，多功能家具也逐渐成为家具设计的主要趋势之一。Hilbert曲线是经典的分形曲线之一，图案富于变化，具有严格的自相似性，当迭代次数趋向无穷大时，它会充满一个正方形。对于其三维曲线而言，同样具有严格的自相似性，当迭代次数趋向无穷大时,它会充满一个立方体。

变幻的分形曲线不但可以表现出传统美学对称、重复、韵律等美学标准，而且产生了超越这些传统美的新的表现形式。分形曲线不仅具有无可争议的视觉震撼力，同时给产品设计师创造出新产品提供了新思路。Hilbert分形曲线是分形理论的经典案例之一，以Hilbert分形曲线为设计元素，从功能需要和工艺实现等多方面考虑，对分形图进行取舍、变形和简化，并将其曲线结构和变化特点融入到家具设计中，使家具在功能和空间上得到延伸，在结构和功能上取得创新。

发明内容：

本发明的目的是：

本发明结合Hilbert曲线的原理和特点，将二维曲线与三维曲线相结合，设计了一组Hilbert三维曲线多功能组合家具；该家具运用组合折叠方式，从Hilbert曲线中抽象出基本形状元素，对结构进行了合理地变形，使之既方便使用又节省空间，并具有美感。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的是一种基于Hilbert分形曲线的多功能组合家具，所述家具包括可折叠书桌、两个坐凳以及两个收纳书柜单元。

所述的具有Hilbert曲线结构的多功能组合家具，所述可折叠书桌包括书桌外框、折叠板、固定支架、两个180°合页、两个180°可固定转轴、四个万向带刹车脚轮。所述书桌外框的外观及内部结构是依照三维Hilbert分形曲线通过分割、旋转、重复等设计手法设计演变而来的；在保持书桌外框结构特点的前提下，根据实际使用需要相应改变书桌长宽高，使书桌适应实际使用需求。所述折叠板位于书桌外框上方，可通过180°旋转将折叠板与书桌外框桌面保持在同一水平线上，达到桌面延长的效果。所述固定支架一端固定于折叠板的边缘，支架可绕此边缘旋转180°，支架的另一端结构是依据二维Hilbert分形曲线设计的，使支架既起到支撑作用、又符合整体家具的形式美感。所述两个180°合页固定于折叠板与书桌外框连接边缘，两侧各装有一个，保证折叠板可旋转180°，并在折叠板旋转后与书桌外框保持在同一水平线上，使多功能家具的桌面加长一倍。所述两个180°可固定转轴位于固定支架与折叠板连接处，两侧各装有一个，转轴嵌于折叠板内部，同时与支架端点相连接，转轴在旋转180°后可固定在当前位置，并可以通过旋转回到原位置。所述四个万向带刹车脚轮位于书桌外框底部，对称分布在书桌外框底部的四个角，脚轮可在地面上任意旋转推移，同时配备有刹车装置，脚蹬开关可以使脚轮固定，方便家具的移动和固定。

所述的具有Hilbert曲线结构的多功能组合家具，所述两个坐凳外观结构由三维Hilbert分形曲线设计演变而来，并根据实际需要调整坐凳长宽高，使坐凳适合使用需要。两个坐凳从外观上看，嵌于所述书桌外框内部结构中，在不使用的情况下，可以收进所述书桌外框中，节省家具占用空间。

所述的具有Hilbert曲线结构的多功能组合家具，所述收纳书柜单元在外观上由三维Hilbert分形曲线设计演变而来，根据收纳书柜的使用需求对其结构进行调整，可容纳几十本书的空间。收纳书柜单元嵌于所述坐凳内部结构中，在不使用的情况下，可以节省占用空间。两个收纳书柜单元结构独立，也可以将其取出置于家中其他地方。在没有装书的情况下，将两个收纳书柜旋转90°，同样也可作为坐凳使用。

所述的具有Hilbert曲线结构的多功能组合家具，所述家具外框均为圆角状。

本发明Hilbert曲线多功能组合家具的优点与效果：

1、受分形曲线的自相似结构以及形态特点启发，发明了Hilbert曲线多功能组合家具，参照分形曲线结构进行家具的造型、结构和功能设计，将模块化与多功能两种现代产品设计理念相结合，使本发明家具不局限于单一特定功能，满足家具使用所需功能。

2、本发明家具结构灵活，安装有万向脚轮，可随处移动，具备可移动性，满足年轻群体或住宿大学生的需求。

3、本发明家具是可变形的，在伸展和收缩的过程中实现空间的扩大和缩小，且不同状态下各个家具模块可充当多种功能，如收纳书柜既可用来放书，也可作为坐凳。

附图说明：

图1 为本发明家具所用二维分形曲线的迭代示意图；

图2 为本发明家具所用三维分形曲线生成元的提取示意图；

图3 为本发明家具所用三维分形曲线的迭代示意图；

图4 为本发明家具由三维曲线向整套家具设计过程示意图；

图5 为本发明家具由收起到展开状态示意图；

图6为本发明家具收起状态示意图；

图7为本发明家具展开状态示意图；

图8为本发明家具三视图及标识图；

图9为本发明家具整体效果图；

图10为本发明家具可折叠书桌俯视图；

图11 为本发明家具可折叠书桌正视图；

图12 为本发明家具可折叠书桌效果图；

图13 为本发明家具坐凳俯视图；

图14 为本发明家具坐凳正视图；

图15 为本发明家具坐凳效果图；

图16 为本发明家具收纳书柜单元俯视图；

图17 为本发明家具收纳书柜单元正视图；

图18 为本发明家具收纳书柜单元效果图；

图中1-可折叠书桌、2-坐凳、3-收纳书柜单元，1-1-书桌外框、1-2-折叠板、1-3-固定支架、1-4-180°合页、1-5-180°可固定转轴、1-6-万向带刹车脚轮。

具体实施方式：

下面结合附图所示实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明以经典的分形曲线---Hilbert曲线的结构特点为依据，从Hilbert曲线的构造过程和结构形式上获得启示，设计了具有Hilbert曲线结构特点的多功能组合家具。

本发明的Hilbert分形曲线涉及二维和三维两个维度的曲线，二维Hilbert曲线首先把一个正方形等分成四个小正方形，依次从西南角的正方形中心出发往北到西北正方形中心，再往东到东北角的正方形中心，再往南到东南角正方形中心，这是一次迭代。如果对四个小正方形继续上述过程，往下划分，反复进行，最终就得到一条可以填满整个正方形的曲线，这就是二维Hilbert曲线，其过程如图1所示。

根据二维Hilbert曲线的生成原理，推理出三维曲线的迭代原理，依次迭代的三维Hilbert曲线构造方法为:将一立方体等分成八个小立方体,把八个小立方体的中心按序连接成一条线，即为三维Hilbert曲线的生成元。如图2所示，取各个小正方体的中心，并依次连接，提取生成元曲线。

二次迭代的三维Hilbert曲线构造方法同样是将一立方体等分成八个小立方体,把八个小立方体的中心用一次迭代的生成元代替，按序连接成一条线。如图3所示，这样的变化使整个图案在精细规整的基础上，又增添了变化和神秘感。但考虑到在分形的构造中Hilbert曲线是可以无限细分下去的，具有无限精细的结构和严格的自相似特点，不适用于多功能家具产品的设计。如图4所示，选取二次迭代的分形曲线作为多功能家具设计的灵感与出发点，将其按适当比例缩放，保留其中的1/4结构作为多功能家具的造型源泉，从家具产品设计的角度对曲线进行了艺术化和功能化的增减，从中抽取部分曲线进行设计，通过上下结构的变化，将收纳功能、桌椅功能相结合，并且家具的外观和内部构造都与分形曲线相协调，这样既能体现希尔伯特分形曲线的结构特点，又能适当地把分形自相似的特点运用到实用的家具产品设计中去，体现分形的思想。

本发明按照三维Hilbert曲线的二次迭代结果把可折叠书桌按照一定的比例变化，主要考虑书桌的适用尺寸进行比例制定，提取曲线的四分之一部分，根据曲线的变化规律将其立体化，形成书桌的初步模型。根据书桌的比例以及坐凳的实际使用尺寸标准确定坐凳的比例，坐凳的外部造型提取曲线的基本生成单元，呈现圆拱形，基本单元的造型与书桌的结构相符合，使坐凳在收起时可置于书桌结构内，以达到节省空间的目的。收纳书柜单元的设计结合分形曲线的基本单元与收纳书柜的实际使用形式设计，呈现半封闭造型，可容纳几十本书的空间。收纳书柜在没有放书的情况下，可以旋转90°作为坐凳使用，同样满足多功能家具的特点。如图5所示，家具展开前后的状态。

如图6、图7和图8所示，整套多功能家具包括可折叠书桌1、坐凳2、收纳书柜单元3，可折叠书桌包括书桌外框1-1、折叠板1-2、固定支架1-3、180°合页1-4、180°可固定转轴1-5、万向带刹车脚轮1-6，多功能家具各个部分的边缘均设计为圆形倒角，且表面光滑。

如图10-图12所示，可折叠书桌1包括书桌外框1-1、折叠板1-2、固定支架1-3、180°合页1-4、180°可固定转轴1-5、万向带刹车脚轮1-6，所述书桌外框1-1的外观及内部结构是依照三维Hilbert分形曲线通过分割、旋转、重复等设计手法设计演变而来的；在保持书桌外框结构特点的前提下，根据实际使用需要相应改变书桌长宽高，使书桌适应实际使用场景。所述折叠板1-2位于书桌外框上方，由两个180°合页1-4相连接，可通过180°旋转将折叠板与书桌外框桌面保持在同一水平线上，达到桌面延长的效果。固定支架1-3一端固定于折叠板的边缘，由180°可固定转轴1-5分别连接于两端，支架可绕此边缘旋转180°，支架的底部结构是依据二维Hilbert分形曲线设计的，增加支架的受力面积，使支架既起到支撑作用，又符合整体家具的形式美感。180°合页1-4嵌于折叠板与书桌外框之间，可旋转180°，且当合页旋转到180°时，折叠板与书桌外框处于同一水平线上，合页连接处不会再向大于180°的方向转动，起到固定作用。180°可固定转轴1-5位于折叠板与固定支架连接边缘，两侧各装有一个，保证固定支架可以旋转至180°，转轴内部设有卡槽结构，使支架可以固定于180°的位置，起到进一步固定折叠板的作用。万向带刹车脚轮1-6位于书桌外框底部，四个脚轮对称分布在书桌外框底部的四个角，脚轮设置有刹车装置，通过脚蹬控制刹车装置开关，使家具可随时固定在某一位置。

如图13-图15所示，坐凳2外观结构由三维Hilbert分形曲线的基本单元提取结构设计而来，并根据实际需要调整坐凳长宽高，使坐凳适合使用需要。两个坐凳从外观上看，嵌于书桌外框内部结构中，在不使用的情况下，可以收进书桌外框中，节省家具占用空间。

如图16-图18所示，收纳书柜单元3在外观上由三维Hilbert分形曲线的基本单元结合收纳书柜的实际使用需要而设计，根据收纳书柜的使用场景对其结构进行调整，可容纳几十本书的空间。收纳书柜单元嵌于坐凳内部结构中，在不使用的情况下，可以节省占用空间。两个收纳书柜单元结构独立，也可以将其取出置于家中其他地方。在没有装书的情况下，将两个收纳书柜旋转90°，同样也可作为坐凳使用。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种Hilbert多功能组合家具，基于分形曲线设计，其特征在于：所述多功能家具包括可折叠书桌、坐凳、收纳书柜单元；可折叠书桌包括书桌外框、折叠板、固定支架、两个180°合页、两个180°可固定转轴、四个万向带刹车脚轮；

书桌外框的外观及内部结构依照三维Hilbert分形曲线通过分割、旋转、重复状态设计而成；书桌外框在保持书桌外框结构特点的前提下，根据实际使用需要相应改变书桌长宽高，使书桌适应实际使用场景；书桌外框的折叠板位于书桌外框上方，通过180°旋转将折叠板与书桌外框桌面保持在同一水平线上，使之桌面延长；书桌外框的固定支架一端固定于折叠板的边缘，支架绕此边缘旋转180°，支架的另一端结构依据二维Hilbert分形曲线设计，增加支架的受力面积，使支架起到支撑作用，符合整体家具的形式美感；书桌外框180°合页嵌于折叠板与书桌外框之间，旋转180°，当合页旋转到180°时，折叠板与书桌外框处于同一水平线上，合页连接处不会再向大于180°的方向转动，起固定作用；书桌外框的180°固定转轴位于折叠板与固定支架连接边缘，两侧各装有一个，保证固定支架旋转至180°，转轴内部设有卡槽结构，使支架固定于180°的位置，起到进一步固定折叠板的作用；书桌外框的万向带刹车脚轮位于书桌外框底部，四个脚轮对称分布在书桌外框底部的四个角，脚轮设置有刹车装置，通过脚蹬控制刹车装置开关，使家具随时固定在某一位置；坐凳外观结构由三维Hilbert分形曲线的基本单元提取结构设计而来，并根据实际需要调整坐凳长宽高，使坐凳适合使用需要；两个坐凳从外观上看，嵌于所述书桌外框内部结构中，在不使用的情况下，收进书桌外框中；收纳书柜单元在外观上由三维Hilbert分形曲线的基本单元结合收纳书柜的实际使用需要而设计，根据收纳书柜的使用场景对其结构进行调整，可容纳几十本书的空间；收纳书柜单元嵌于坐凳内部结构中；两个收纳书柜单元结构独立，或将其取出置于其他地方；在没有装书的情况下，将两个收纳书柜旋转90°，同样也可作为坐凳用。

2.根据权利要求1所述的Hilbert多功能组合家具，其特征在于：所述多功能家具的各个部分相对独立，均可单独设置。

3.根据权利要求1所述的Hilbert多功能组合家具，其特征在于：所述多功能家具的各个部分的边缘均设计为圆形倒角，且表面光滑。