CN107773994B - 一种模块化拼装玩具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模块化拼装玩具，包括：至少一个中心杆(1)、至少一个连接杆(2)以及转轴(3)；中心杆(1)包括：至少一个上凹槽(1a)，至少一个下凹槽(1b)，至少一个外配合面(1i)以及中心孔(1k)；连接杆(2)包括第一端部(2l)，第二端部(2m)，杆体(2h)以及连接孔(2i)；可将连接杆(2)的上凸块(2a)和下凸块(2b)分别插入中心杆(1)的上凹槽(1a)和下凹槽(1b)中形成装配体，将多个中心杆(1)和连接杆(2)拼装即可搭建灵活多样的平面图形和图案；更进一步利用转轴(3)连接中心杆(1)的中心孔(1k)和连接杆(2)连接孔(2i)即可搭建具有缩放运动的变形机构。

Description

一种模块化拼装玩具
技术领域：
本发明涉及一种拼装玩具，可用于娱乐消遣、青少年创新能力培养等用途。
背景技术：
当今主流的益智玩具均采用模块化拼插搭建，连接方式分为两类，一类利用零件间摩擦力保持连接，一类利用材料弹性实现拼插连接。Glickman在其系列美国专利5061219、5137486和5199919中公开了一类模块化拼装玩具套装，包括一系列的杆及连接件零件，利用连接件的材料弹性实现拼插连接，Glickman专利中的杆具有两个球形端部，连接件具有多个容纳球形端部的槽。其专利中杆以及连接件之间连接之后连接件相对杆仍然具有不可控的转动，搭建时要求利用杆件之间的连接关系约束这种不可控的转动，为搭建结构增加了难度。
本发明通过连接杆的上、下凸块和中心杆的矩形上、下凹槽设计，使连接杆与中心杆的拼插连接更稳定、形式更多样。利用所发明的中心杆、连接杆以及转轴可以搭建单层固定结构以及双层缩放变形机构。连接杆中加入的连接孔更便于搭建形式多样的双层缩放变形机构。
发明内容：
一种模块化拼插玩具，包括：至少一个中心杆、至少一个连接杆以及转轴；
中心杆包括：至少一个上凹槽，至少一个下凹槽，至少一个外配合面以及中心孔，所述上凹槽，下凹槽，外配合面以及中心孔，其特征在于：
上凹槽包括第一侧壁，第二侧壁和内壁，第一侧壁上有一个梯台，在梯台的两侧有入圆角和出圆角，第二侧壁与第一侧壁结构尺寸相同，第一侧壁，第二侧壁和内壁形成一个矩形凹槽，下凹槽与上凹槽结构尺寸相同，且上凹槽与下凹槽对称布置，对称面垂直于中心孔轴线且平分中心杆，外配合面与内壁平行，中心孔两端具有两个中心平台，且中心平台内侧具有中心圆角；
连接杆包括第一端部，第二端部，杆体以及连接孔，第一端部包括上凸块，下凸块以及内配合面，所述上凸块，下凸块，内配合面以及连接孔，其特征在于：
上凸块包括第一凸起和第二凸起，第一凸起包括引导圆角和内槽，引导圆角便于连接杆插入中心杆的凹槽，内槽用于连接杆与中心杆配合时容纳中心杆侧壁上的梯台，第二凸起与第一凸起的结构尺寸相同，且第一凸起和第二凸起对称布置，对称面过连接孔轴线且垂直于内配合面；
下凸块与上凸块结构尺寸相同，且下凸块与上凸块对称布置，对称面垂直于连接孔轴线且平分连接杆，连接孔两端具有两个连接平台，且连接平台内侧具有连接圆角；
第二端部与第一端部结构尺寸相同，且第二端部与第一端部对称布置，对称面过连接孔轴线且平行于内配合面；
转轴包括第一轴身，第二轴身和轴颈，第一轴身包括轴端，U型槽以及轴肩，轴端直径大于轴身以保证转轴插入中心杆的中心孔后卡住，U型槽提供拼插时转轴的弹性。
附图说明：
图1中心杆三维图
图2连接杆三维图
图3转轴三维图
图4中心杆与连接杆装配体示意图
图5两个中心杆通过转轴连接剖视图
图6中心杆和连接杆通过转轴连接剖视图
图7两个中心杆和转轴通过连接杆形成固定结构
图8具有6对凹槽的中心杆
图9具有三个连接孔的连接杆
图10具有五个连接孔的连接杆
图11三个中心杆和两个连接杆形成的折弯装配体
图12三个中心杆和两个连接杆形成的直杆装配体
图13利用中心杆和连接杆搭建的平面图形
图14具有变形功能的直线剪叉机构
图15具有变形功能的环形剪叉机构
具体实施方法：
结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示为具有8对凹槽的中心杆(1)，其包括：八个上凹槽(1a)，八个下凹槽(1b)，八个外配合面(1i)以及中心孔(1k)；上凹槽(1a)包括第一侧壁(1c)，第二侧壁(1h)和内壁(1e)，第一侧壁(1c)上有一个梯台(1d)，在梯台(1d)的两侧有入圆角(1f)和出圆角(1g)，第二侧壁(1h)与第一侧壁(1c)结构尺寸相同，第一侧壁(1c)，第二侧壁(1h)和内壁(1e)形成一个矩形凹槽，下凹槽(1b)与上凹槽(1a)结构尺寸相同，且上凹槽(1a)与下凹槽(1b)对称布置，对称面垂直于中心孔(1k)轴线且平分中心杆(1)，外配合面(1i)与内壁(1e)平行，中心孔(1k)两端具有两个中心平台(1l)，且中心平台(1l)内侧具有中心圆角(1m)。
如图2所示，连接杆(2)包括第一端部(2l)，第二端部(2m)，杆体(2h)以及连接孔(2i)，第一端部(2l)包括上凸块(2a)，下凸块(2b)以及内配合面(2c)；上凸块(2a)包括第一凸起(2d)和第二凸起(2e)，第一凸起(2d)包括引导圆角(2f)和内槽(2g)，引导圆角(2f)便于连接杆(2)插入中心杆(1)的凹槽，内槽(2g)用于连接杆(2)与中心杆(1)配合时容纳中心杆(1)侧壁上的梯台(1d)，第二凸起(2e)与第一凸起(2d)的结构尺寸相同，且第一凸起(2d)和第二凸起(2e)对称布置，对称面过连接孔(2i)轴线且垂直于内配合面(2c)；下凸块(2b)与上凸块(2a)结构尺寸相同，且下凸块(2b)与上凸块(2a)对称布置，对称面垂直于连接孔(2i)轴线且平分连接杆(2)，连接孔(2i)两端具有两个连接平台(2j)，且连接平台(2j)内侧具有连接圆角(2k)；第二端部(2m)与第一端部(2l)结构尺寸相同，且第二端部(2m)与第一端部(2l)对称布置，对称面过连接孔(2i)轴线且平行于内配合面(2c)。
如图3所示，转轴(3)包括第一轴身(3a)，第二轴身(3b)和轴颈(3c)，第一轴身(3a)包括轴端(3d)，U型槽(3e)以及轴肩(3f)，轴端(3d)直径 大于轴身(3f)以保证转轴(3)插入中心杆(1)的中心孔(1k)后卡住，U型槽(3e)提供拼插时转轴(3)的弹性。
如图4所示，利用连接杆(2)中上凸块(2a)和下凸块(2b)的弹性变形，将连接杆(2)沿垂直于中心杆(1)外配合面(1i)的方向插入中心杆(1)，连接杆(2)的上凸块(2a)和下凸块(2b)分别插入到中心杆(1)的上凹槽(1a)和下凹槽(1b)中，引导圆角(2f)卡在梯台(1d)的出圆角(1g)上，且内配合面(2c)和外配合面(1i)贴合；
如图5所示，转轴(3)可以利用自身弹性将第一轴身(3a)和第二轴身(3b)分别插入两个中心杆(1)的中心孔(1k)中，两个中心杆(1)间即形成转动连接。
如图6所示，转轴(3)可以利用自身弹性将第一轴身(3a)和第二轴身(3b)分别插入一个中心杆(1)的中心孔(1k)和一个连接杆(2)的连接孔(2i)中，中心杆(1)和连接杆(2)间即形成转动连接。
如图7所示，在图5装配体的基础上，当两个中心杆(1)间距离与连接杆(2)的上凸块(2a)与下凸块(2b)间距离相等时，可以将连接杆(2)的上凸块(2a)和下凸块(2b)分别插入到两个中心杆(1)相邻的两个凹槽中，将原本文转动连接的两个中心杆(1)变为固定连接。
如图8所示为具有六对凹槽的中心杆(1)零件，六对凹槽圆周均布；如图9和图10分别为具有三个连接孔(2i)和五个连接孔(2i)的连接杆(2)，所有相邻连接孔(2i)间的轴距相同。
如图11所示为两个连接杆(2)连接三个中心杆(1)所构造的直杆装配体，所有中心孔(1k)中心和连接孔(2i)中心在一条直线上；如图12所示为两个连接杆(2)连接三个中心杆(1)所构造的折弯杆装配体，图11中折弯角度为135度，也可以将连接杆插入不同凹槽构造折弯角度为90度和45度的折弯杆装配体。
利用多个中心杆(1)和连接杆(2)可以搭建变化多样的平面图形，如图13所示，利用12个中心杆(1)和10个连接杆(2)可以构造出英文字母“H”和“E”。
利用中心杆(1)，连接杆(2)和转轴(3)可以搭建缩放变形机构，如图14所示，利用6个图11中的直杆装配体通过7个转轴连接可以搭建出直线剪叉机构，图14a为其伸展状态，图14b为其收缩状态；如图15所示，利用16个图12中的折弯杆装配体通过24个转轴连接可以搭建出环形剪叉机构，图15a为其展开状态，图15b为其收缩状态。

Claims (5)

1.一种模块化拼装玩具，其特征在于，所述模块化拼装玩具包括：至少一个中心杆(1)、至少一个连接杆(2)以及转轴(3)；
中心杆(1)包括：至少一个上凹槽(1a)，至少一个下凹槽(1b)，至少一个外配合面(1i)以及中心孔(1k)；
上凹槽(1a)包括第一侧壁(1c)，第二侧壁(1h)和内壁(1e)，第一侧壁(1c)上有一个梯台(1d)，在梯台(1d)的两侧有入圆角(1f)和出圆角(1g)，第二侧壁(1h)与第一侧壁(1c)结构尺寸相同，第一侧壁(1c)，第二侧壁(1h)和内壁(1e)形成一个矩形凹槽，下凹槽(1b)与上凹槽(1a)结构尺寸相同，且上凹槽(1a)与下凹槽(1b)对称布置，对称面垂直于中心孔(1k)轴线且平分中心杆(1)，外配合面(1i)与内壁(1e)平行，中心孔(1k)两端具有两个中心平台(1l)，且中心平台(1l)内侧具有中心圆角(1m)；
连接杆(2)包括第一端部(2l)，第二端部(2m)，杆体(2h)以及连接孔(2i)，第一端部(2l)包括上凸块(2a)，下凸块(2b)以及内配合面(2c)；
上凸块(2a)包括第一凸起(2d)和第二凸起(2e)，第一凸起(2d)包括引导圆角(2f)和内槽(2g)，引导圆角(2f)便于连接杆(2)插入中心杆(1)的凹槽，内槽(2g)用于连接杆(2)与中心杆(1)配合时容纳中心杆(1)侧壁上的梯台(1d)，第二凸起(2e)与第一凸起(2d)的结构尺寸相同，且第一凸起(2d)和第二凸起(2e)对称布置，对称面过连接孔(2i)轴线且垂直于内配合面(2c)；
下凸块(2b)与上凸块(2a)结构尺寸相同，且下凸块(2b)与上凸块(2a)对称布置，对称面垂直于连接孔(2i)轴线且平分连接杆(2)，连接孔(2i)两端具有两个连接平台(2j)，且连接平台(2j)内侧具有连接圆角(2k)；
第二端部(2m)与第一端部(2l)结构尺寸相同，且第二端部(2m)与第一端部(2l)对称布置，对称面过连接孔(2i)轴线且平行于内配合面(2c)；
转轴(3)包括第一轴身(3a)，第二轴身(3b)和轴颈(3c)，第一轴身(3a)包括轴端(3d)，U型槽(3e)以及轴肩(3f)，轴端(3d)直径大于轴身(3a，3b)以保证转轴(3)插入中心杆(1)的中心孔(1k)后卡住，U型槽(3e)提供拼插时转轴(3)的弹性；
连接杆(2)的上、下凸块(2a，2b)和中心杆(1)的矩形上、下凹槽(1a，1b)的设计，使连接杆与中心杆的拼插连接更稳定、形式更多样；利用所述的中心杆(1)、连接杆(2)以及转轴(3)可以搭建单层固定结构以及双层缩放变形机构。
2.根据权利要求1所述的一种模块化拼装玩具，其特征在于：可以利用连接杆(2)中上凸块(2a)和下凸块(2b)的弹性变形将中心杆(1)与连接杆(2)组装形成一个装配体，连接杆(2)的上凸块(2a)和下凸块(2b)分别插入到中心杆(1)的上凹槽(1a)和下凹槽(1b)中，引导圆角(2f)卡在梯台(1d)的出圆角(1g)上，且内配合面(2c)和外配合面(1i)贴合。
3.根据权利要求1所述的一种模块化拼装玩具，其特征在于：转轴(3)可以利用自身弹性插入中心杆(1)的中心孔(1k)中，并将轴端(3d)卡在中心杆(1)的中心平台(1l)上，形成转动连接；
转轴(3)可以利用自身弹性插入连接杆(2)的连接孔(2i)中，并将轴端(3d)卡在连接杆(2)的连接平台(2j)上，形成转动连接；
转轴(3)可以利用自身弹性将第一轴身(3a)和第二轴身(3b)分别插入两个中心杆(1)的中心孔(1k)中，两个中心杆(1)间即形成转动连接，当两个中心杆(1)间的距离与连接杆(2)的上凸块(2a)与下凸块(2b)间距离相等时，可以将连接杆(2)的上凸块(2a)和下凸块(2b)分别插入到两个中心杆(1)相邻的两个凹槽中，将转动连接变为固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种模块化拼装玩具，其特征在于：中心杆(1)具有2，4，6，8或10对上凹槽(1a)和下凹槽(1b)。
5.根据权利要求1所述的一种模块化拼装玩具，其特征在于：连接杆(2)具有1，3或5个连接孔(2i)，且相邻连接孔(2i)轴距相同。
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