CN108443283B - 一种可用于三维度搭接的榫卯结构体系及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维度搭接的榫卯结构体系及其应用，其包括成型杆件、端头件、插销和基础件。成型杆件两端和端头件一端具有相同榫头，榫头上具有穿孔，所述榫头能自相匹配咬合同时形成卯眼，卯眼内可插接榫头，通过榫头和榫头所形成的卯眼的相互咬合，多件成型杆件或端头件可组装成三维度搭接的榫卯结构，插销插于榫卯结构中相互对位的孔洞中，实现榫卯结构的紧固，基础件组装于成型杆件和端头件之间保证构架装置的整体稳定性。本发明实现了三维度的无限扩展，结构隐秘易于组装，连接牢固稳定。这种构架装置在小中大三种不同的尺度时，可分别应用于：一种构造玩具或搭建玩具，一种家具结构，一种建筑或其附属物构造。

Description

一种可用于三维度搭接的榫卯结构体系及其应用

技术领域

本发明属于架构装置领域，更具体地，涉及一种三维度搭接的榫卯结构体系及其应用方式。这种构架装置在小中大三种不同的尺度时，可分别应用于：一种构造玩具或搭建玩具，一种家具结构，一种建筑或其附属物构造。

背景技术

申请号为94207734.2的中国专利公开了一种构架装置，一种单元组装式家具，该构架装置包括成型杆件及用于相互连接成型杆件端部的连接组件，该连接组件由整体成型的连接部分及连接件的基体构成，其通过至少2个整体成型的连接部分与该连接件基体连接，分别可制成双向连接件、三向连接件、四向连接件、五向连接件和六向连接件，成型杆件插于连接件上的整体成型的连接部分组装成家具骨架。家具板件的四角均留有槽口，通过家具板件槽口安装在家具杆件搭成的骨架的各个平面。现有的这种杆件连接方式虽然易于组装，但是连接非常不牢固，容易晃动拔出脱落，且连接组件的构件较多过于繁琐，需要改进。

本发明所涉及的构架装置，构件之间的搭接采用了榫卯结构，榫卯结构是极为精巧的中国传统构件连接方式，各个构件之间的结点以榫卯相吻合，构成富有弹性的框架，广泛应用于建筑、家具、玩具等多领域。现在的技术也不断公开一些榫卯节点的发明申请。公布号为CN106906906A的中国发明专利申请公开了一种用于木结构建筑梁柱的竖向半燕尾榫节点连接结构，在中柱的卯眼中采用两个竖向的半燕尾榫互相卡接，来实现横竖构件的搭接形成屋架，同时以提高榫头节点的连接强度，这种设计仅能实现三个方向的构件搭接，具有较大的局限性。公布号为CN107574928A的中国专利公开了一种中柱与穿梁节点榫卯结构及其安装方法，在穿梁的榫头的榫颈和榫额处均设置燕尾槽，用于加强穿梁之间的连接强度，以提高中柱和穿梁抗拔榫能力，但是这种榫卯结构仍然仅能实现三个方向的构件搭接，对于可形成的构架形式具有较大局限性，且在榫头的榫颈和榫额处均设置燕尾槽的构造方式过于复杂，需要改进。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种三维度搭接的榫卯结构体系，其目的在于通过设计一种通配榫头，配合插销稳固连接，由此解决现有技术中连接件与成型杆件组装连接不牢固，或抗拔榫强度低的问题，同时实现三维度无限延伸搭接的目的。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种三维度搭接的榫卯结构体系，其特征在于，包括成型杆件、端头件、基础件中的至少一种；

成型杆件为两端具有相同榫头的截面为长方形的杆状构件，榫头具有在厚度方向上直角贯通的U形槽口，U形槽口的两臂均设为长短榫构造，两个长短榫的形状尺寸相同；

长短榫包括榫颈和从榫颈延伸出的榫额，两个长短榫的榫额分别位于U形槽口开口方向的两向上，在两长短榫的榫颈和榫额上均分别设有圆形穿孔；榫颈上的圆形穿孔从U形槽口内侧面沿垂直于内侧面方向贯穿，榫额上的圆形穿孔从榫颈与榫额的连接面上沿垂直于连接面方向贯穿；

端头件的一端具有与成型杆件相同的榫头，另一端为平直面；

基础件的一端具有沿厚度方向直角贯通的U形槽口，U形槽口的底边设有两个沿厚度方向贯穿的穿孔；

各榫头上的圆形穿孔、基础件上的穿孔均与插销的规格相同。

进一步地，还包括插销；各榫头上的圆形穿孔、基础件上的穿孔均与插销的规格相同；插销为柱销或外壁具有纵向纹理的杆状结构。

进一步地，还包括板片和卡扣件；成型杆件的杆身上设有孔洞；卡扣件一端插入孔洞，另一端卡扣在板片边缘。

进一步地，成型杆件、端头件和基础件的截面形状与尺寸相同，截面形状为矩形，矩形的长短边比为3:1。

进一步地，成型杆件、端头件和基础件上的U形槽口均位于端面长边居中位置，各U形槽口的宽度为所在端面长边长度的三分之一；成型杆件和端头件的U形槽口深度为宽度的倍；各长短榫宽度为所在端面长边的三分之一；各榫颈和榫额的长度分别为所属U形槽口的深度的二分之一；基础件与端头件十字交叉咬合后，基础件的U形槽口端部恰与端头件底部平齐，从基础件的U形槽口底部到基础件底部的高度，与两个成型杆件和/或两个端头件的榫头互相插接形成的卯眼高度相同。

进一步地，两成型杆件和/或两端头件的榫头相互插接时，两榫头上的U形槽口相互匹配形成卯眼，卯眼的开口尺寸与成型杆件和/或端头件的截面尺寸相同；两件以上成型杆件和/或端头件组装成榫卯结构时，各榫颈上的穿孔与插接于榫颈间的榫额上的穿孔相互对位。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种构造玩具或搭建玩具，包括前述任意一种三维度搭接的榫卯结构体系。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种家具结构，包括前述任意一种三维度搭接的榫卯结构体系。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种建筑或其附属物构造，包括前述任意一种三维度搭接的榫卯结构体系。

为了实现上述目的，本发明还提供了包括前述任意一种三维度搭接的榫卯结构体系的应用，即，作为构造玩具、搭建玩具、家具结构、建筑或者建筑附属物构造中的结构体系与构造方式。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。

1、本发明在实现组装三维度搭接榫卯结构的同时，榫卯结构可直接用成型杆件或端头件搭接，而不需要单独的连接件。

2、在榫卯结构上相互对位的穿孔中插入插销，保证了榫卯结构的稳定性和抗拔榫能力；插销为外壁具有纵向纹理的杆状结构，插销穿过榫头的穿孔后，使相互咬合的卯眼和榫头更加稳定且杆件不易拔出脱落。

3、在成型杆件杆身的四侧均预留了孔洞，可用于安装卡扣件固定板材。，且该榫卯结构设计简单结构隐秘，易于制造便于组装。

4、基础件用于安装在竖向成型杆件底部作为基础，保证构架装置的稳定性。

附图说明

图1为实施例1的6成型杆件搭接的榫卯结构的组装状态示意图；

图2、图3和图4为实施例1的6成型杆件搭接榫卯结构的装配过程示意图；

图5为实施例2的5成型杆件、1端头件搭接的榫卯结构的组装状态示意图；

图6为实施例2的5成型杆件、1端头件搭接的榫卯结构的装配过程示意图；

图7为实施例3的4成型杆件、2端头件搭接的榫卯结构的组装状态示意图；

图8为实施例4的3成型杆件、3端头件搭接的榫卯结构的组装状态示意图；

图9为实施例5的基础件、成型杆件和端头件的组装状态示意图；

图10、图11和图12为实施例5的基础件、成型杆件和端头件的装配过程示意图；

图13、图14为本发明构架装置的辅助部件组装状态示意图；

图15为本发明构架装置的辅助部件装配示意图；

图16为实施例6，本发明构架装置应用于一种构造玩具或搭建玩具的结构示意图；

图17为实施例7，本发明构架装置应用于一种家具结构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参考图2、图6和图10，一种三维度搭接的榫卯结构体系，其整体构架装置体系包括有成型杆件1、端头件2、插销3和基础件4。

成型杆件1两端为相同的榫头，端部具有直角贯通的U形槽口11，U形槽口两侧分别具有一个尺寸相同的长短榫12，长短榫包括榫颈121和从榫颈延伸出的榫额122，在榫颈上设有圆形穿孔123，榫额上设有圆形穿孔124，榫头可以自相匹配咬合；成型杆件杆身上设有孔洞13。

端头件2的一端具有和成型杆件端部相同的榫头，端部直角贯通的U形槽口21，U形槽口两侧分别具有一个尺寸相同的长短榫22，长短榫包括榫颈221和从榫颈延伸出的榫额222，在榫颈上设有圆形穿孔223，榫额上设有圆形穿孔224；端头件端部的榫头与成型杆件端部的榫头完全相同。

基础件4，一端具有直角贯通的U形槽口41，槽口所在面上具有两个穿孔42。

实施例1，参考图1至图4，为6根成型杆件组装的六向搭接榫卯结构，图2中左下位置成型杆件和右上位置成型杆件端部的榫头相互匹配咬合，并同时形成卯眼5，图3中左上位置成型杆件和右下位置成型杆件从卯眼5两端的开口处相向插接于卯眼5中，左上位置成型杆件和右下位置成型杆件的榫头相互匹配咬合并同时形成卯眼6，图4中上部位置成型杆件和下部位置成型杆件从卯眼6两端的开口处相向插接于卯眼6中，上部位置成型杆件和下部位置成型杆件的榫头相互匹配咬合所形成的卯眼7，可卡住左下位置成型杆件和右上位置成型杆件端部相互匹配的榫头，六根成型杆件相互匹配搭接于一个节点，形成六向搭接的榫卯结构，并能继续搭接成型杆件，形成无限延伸的构架装置；插销3穿过榫头搭接后相互对位的穿孔，加强榫卯结构的稳定性和抗拔榫能力。

实施例2，参考图5和图6，一个端头件取代左下位置成型杆件组装形成榫卯结构，端头件从卯眼7开口处插接，与右上位置成型杆件的榫头相互匹配咬合，形成榫卯节点，安装端头件的一端不再继续搭接成型杆件，所形成的构架装置在安装端头件的方向上不再继续无限延伸。

实施例3，参考图7，两个端头件取代左下位置和右下位置成型杆件组装形成榫卯结构，榫卯结构左下位置和右下位置不再继续搭接成型杆件。

实施例4，参考图8，三个端头件取代左下位置、右下位置和上部位置成型杆件组装形成榫卯结构，榫卯结构左下位置、右下位置和上部位置不再继续搭接成型杆件。

实施例5，参考图9至图12，基础件4端部的U形槽口41与端头件2的U形槽口21十字交叉咬合，成型杆件1端部的U形槽口插接与基础件另一端，成型杆件1的榫头与端头件3的榫头相互匹配搭接同时形成卯眼8，将基础件4卡于卯眼8中。

参考图13、图14和图15，本实用新型的构架装置提供有其他辅助部件或组件，这些构件或组件可以构建出用于不同目的的完整组合体；辅助部件包括用于水平及垂直装放的板片1a，和用于辅助安装板片1a的卡扣件1b。板片1a为有厚度的矩形板片，卡扣件1b的一端为直径与成型杆件杆1杆身上的穿孔13直径相同的圆柱1b1，另一端为直径相对圆柱1b1较大的圆柱1b2，且圆柱1b2上具有宽度与板片1a厚度相同的U形槽口1b21。卡扣件1b的一端1b1插于成型杆件杆1杆身上的穿孔13内，再将板片1a的四边卡接于卡扣件1b的U形槽口1b21内，即可将板片1a安装到构架装置上。

实施例6，参考图16，使用实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5的榫卯结构将多件成型杆件1、端头件2、插销3及基础件4组装成的儿童构造玩具或搭建玩具，如图14所示，图14中将实施例1的榫卯结构标记为A，将实施例2的榫卯结构标记为B，将实施例3的榫卯结构标记为C，将实施例4的榫卯结构标记为D，将实施例5的榫卯结构标记为E，图16中还可继续沿图中箭头方向连接成型杆件继续组装延伸，或将榫卯结构中的端头件替换成成型杆件继续组装延伸，成为具有丰富变化的趣味儿童构造玩具或搭建玩具。

实施例7，参考图17，使用实施例2、实施例3、实施例4和实施例5的榫卯结构将多件成型杆件1、端头件2、插销3及基础件4组装成的一种家具结构，可作为书架或柜子等。同图16，图17中将实施例2的榫卯结构标记为B，将实施例3的榫卯结构标记为C，将实施例4的榫卯结构标记为D,将实施例5的榫卯结构标记为E，图17中若将榫卯结构中的端头件替换成成型杆件继续组装延伸，家具结构的宽度、高度以及深度均可继续调整，按不同的使用需求在家具结构中装放板片1a，组装成具有使用价值的家具。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种可用于三维度搭接的榫卯结构体系，其特征在于，仅包括成型杆件（1）或包括成型杆件（1）与端头件（2）、基础件（4）中的至少一种的组合；

成型杆件（1）为两端具有相同榫头的截面为长方形的杆状构件，榫头具有在厚度方向上直角贯通的U形槽口Ⅰ（11），U形槽口Ⅰ（11）的两臂均设为长短榫（12）构造，两个长短榫（12）的形状尺寸相同；

长短榫（12）包括榫颈（121）和从榫颈（121）延伸出的榫额（122），两个长短榫（12）的榫额（122）分别位于U形槽口Ⅰ（11）开口方向的两端上，在两长短榫的榫颈（121）和榫额（122）上均分别设有圆形穿孔（123、124）；榫颈（121）上的圆形穿孔（123）从U形槽口Ⅰ（11）内侧面沿垂直于内侧面方向贯穿，榫额（122）上的圆形穿孔（124）从榫颈（121）与榫额（122）的连接面上沿垂直于连接面方向贯穿；

端头件（2）的一端具有与成型杆件（1）相同的榫头，另一端为平直面；

基础件（4）的一端具有沿厚度方向直角贯通的U形槽口Ⅱ（41），U形槽口Ⅱ（41）的底边设有两个沿厚度方向贯穿的穿孔（42）。

2.根据权利要求1所述的一种可用于三维度搭接的榫卯结构体系，其特征在于，还包括插销（3）；各榫头上的圆形穿孔（123、124、223、224）、基础件上的穿孔（42）均与插销（3）的规格相同；插销（3）为柱销。

3.根据权利要求2所述的一种可用于三维度搭接的榫卯结构体系，其特征在于，插销（3）为外壁具有纵向纹理的杆状结构。

4.根据权利要求1所述的一种可用于三维度搭接的榫卯结构体系，其特征在于，还包括板片（1a）和卡扣件（1b）；成型杆件（1）的杆身上设有孔洞（13）；卡扣件（1b）一端插入孔洞（13），另一端卡扣在板片（1a）边缘。

5.根据权利要求1所述的一种可用于三维度搭接的榫卯结构体系，其特征在于，成型杆件（1）、端头件（2）和基础件（4）的截面形状与尺寸相同，截面形状为矩形，矩形的长短边比为3:1。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的一种可用于三维度搭接的榫卯结构体系，其特征在于，成型杆件（1）上的U形槽口Ⅰ（11）、端头件（2）上的U形槽口Ⅲ（21）和基础件（4）上的U形槽口Ⅱ（41）均位于端面长边居中位置，各U形槽口的宽度为所在端面长边长度的三分之一；成型杆件（1）的U形槽口Ⅰ（11）和端头件（2）的U形槽口Ⅲ（21）深度为宽度的2倍；各长短榫宽度为所在端面长边的三分之一；各榫颈和榫额的长度分别为所属U形槽口的深度的二分之一；基础件（4）与端头件（2）十字交叉咬合后，基础件（4）的U形槽口Ⅱ（41）端部恰与端头件（2）底部平齐，从基础件（4）的U形槽口Ⅱ（41）底部到基础件（4）底部的高度，与两个成型杆件（1）和/或两个端头件（2）的榫头互相插接形成的卯眼高度相同。

7.根据权利要求6所述的一种可用于三维度搭接的榫卯结构体系，其特征在于，两成型杆件（1）和/或两端头件（2）的榫头相互插接时，两榫头上的U形槽口相互匹配形成卯眼，卯眼的开口尺寸与成型杆件（1）和/或端头件（2）的截面尺寸相同；两件以上的成型杆件（1）和/或端头件（2）组装成榫卯结构时，各榫颈上的穿孔与插接于榫颈间的榫额上的穿孔相互对位。

8.一种构造玩具，其特征在于，包括权利要求1~7任意一项所述的一种可用于三维度搭接的榫卯结构体系。

9.一种搭建玩具，其特征在于，包括权利要求1~7任意一项所述的一种可用于三维度搭接的榫卯结构体系。

10.一种家具结构，其特征在于，包括权利要求1~7任意一项所述的一种可用于三维度搭接的榫卯结构体系。

11.一种建筑或其附属物构造，其特征在于，包括权利要求1~7任意一项所述的一种可用于三维度搭接的榫卯结构体系。

12.权利要求1~7任意一项所述的一种可用于三维度搭接的榫卯结构体系的应用，其特征在于，作为构造玩具、家具结构、建筑或者建筑附属物构造中的结构体系与构造方式。

13.权利要求1~7任意一项所述的一种可用于三维度搭接的榫卯结构体系的应用，其特征在于，作为搭建玩具中的结构体系与构造方式。