CN114810752A - 一种可插滑弹性榫卯模块 - Google Patents

Abstract

一种可插滑弹性榫卯模块，包括榫头构件和卯眼构件，榫头构件上设有贯穿其两端表面的U型槽，U型槽两侧形成两个弹壁，两个弹壁相连的一端为固定端，另一端为自由端，其自由端具有压缩状态以及松弛状态；卯眼构件上至少设有一个凹槽；榫头构件的自由端和固定端均可插入卯眼构件的凹槽中，且当固定端插入卯眼构件的凹槽中时可以在两个构件之间设置穿销孔并用穿销钉构件固定。本发明的优点是：多个模块之间可通过弹性榫卯结构进行插滑连接，组成各种形状的物品，如收纳盒、边桌、椅子、房屋模型、动物造型以及各种玩具造型等。具有连接稳定，结构简单，拆装方便的优点。

Description

一种可插滑弹性榫卯模块

技术领域

本发明涉及一种可插滑弹性榫卯模块，该模块之间可通过弹性榫卯结构进行插滑连接并组装成为各种造型的物品。

背景技术

模块化物品由于具有多样性、可拆卸性、可扩展性和性价比高等特性越来越受人们的喜爱。现有的模块化物品大多数是利用螺丝、铆钉和螺栓等链接件进行组装固定，其结构虽然稳定，但是链接件会影响整体造型的美观度，而且在拆卸过程需要借助其他工具才能实现，在日常应用中不够方便灵活。

榫卯作为一种中国传统建筑、家具及其它器械的主要结构方式，通过两个及两个以上构件上的凹凸部位紧密咬合，实现了构件之间的稳定结构。但是传统的榫卯结构在组装后难以拆卸，或在拆卸过程中容日损坏其榫卯部件，因此不适合应用于需要经常拆卸和组装的模块化物品中。若要通过榫卯结构实现易拆卸的特性，需要降低其凹凸部位结合的紧密度，但这必然会影响到其结构的稳定性。尤其是当使用木材这种会随着温度和湿度而变化的材质时，更难以避免构件在生产过程中产生的收缩性和精度误差问题，进而无法确保产品组装后的牢固性以及拆装体验。

本发明通过对模块化连接构件的实际应用的分析，针对上述问题设计一种可插滑弹性榫卯模块。

发明内容

一种可插滑弹性榫卯模块，其特征在于，包括至少一个榫头构件和一个卯眼构件，所述榫头构件上设有贯穿其两端表面的U 型槽，所述U 型槽两侧形成两个弹壁，所述两个弹壁相连的一端为固定端，另一端为自由端，所述自由端具有压缩状态和松弛状态；所述卯眼构件至少设有一个凹槽；所述自由端和所述固定端均可插入所述凹槽中，其中所述自由端插入所述凹槽时所述自由端处于压缩状态，所述固定端插入所述凹槽时所述自由端处于松弛状态。

本发明的优点是：多个可插滑弹性榫卯模块之间可以通过其榫头构件上的两个弹壁和卯眼构件上的凹槽进行插滑连接，组装成各式各样的物品，如收纳盒、边桌、椅子、房屋模型、动物造型和各种玩具造型等。榫头构件上的两个弹壁增加了与其相连凹槽内壁之间的摩擦力，让模块之间连接后不易松动和脱落，增加了连接的稳定性。同时该结构避免了因材料本身变形以及加工过程中存在误差导致的松紧问题，实现了在一定误差下模块之间组装和拆卸过程中拥有舒适的手感。同时，该模块外观整洁美观，不需要通过螺丝、铆钉和螺栓等链接件或胶水进行组装固定，组装和拆卸操作简单，无需借助其他工具便可以实现。在拼接多个可插滑弹性榫卯模块时，可以通过规划模块之间榫头和凹槽的排布位置，来限制模块之间在各个方向上的滑动，从而搭建出相对稳定的结构。另外，整个模块可以用单一材料制作，不会造成因使用多种材料或胶水导致的不易回收再利用和不环保的问题。

附图说明

图1 是本发明的榫头构件、卯眼构件和穿销钉构件的分解结构示意图。

图2 是本发明的第一施例的组装结构示意图。

图3 是由六个第一实施例模块两两相连组成的立体结构的组装结构示意图。

图4 是图3 所示立体结构的分解结构示意图。

图5是本发明有一个凹槽的正六面体卯眼构件实施例的立体结构示意图。

图6 是本发明两种有两个凹槽的正六面体卯眼构件实施例的立体结构示意图。

图7 是本发明四种有三个凹槽的正六面体卯眼构件实施例的立体结构示意图。

图8 是本发明两种有四个凹槽的正六面体卯眼构件实施例的立体结构示意图。

图9是本发明有五个凹槽的正六面体卯眼构件实施例的立体结构示意图。

图10是本发明有六个凹槽的正六面体卯眼构件实施例的立体结构示意图。

图11是本发明有两个凹槽的三棱柱体卯眼构件实施例的立体结构示意图。

图12 是本发明有一个凹槽的锥体卯眼构件实施例的立体结构示意图。

图13 是本发明有一个凹槽的圆柱体卯眼构件实施例的立体结构示意图。

图14 是本发明有一个凹槽的球体卯眼构件实施例的立体结构示意图。

图15 是本发明第二实施例的分解结构示意图。

图16 是本发明第二实施例的组装结构示意图。

图17 是本发明第三实施例的分解结构示意图。

图18 是本发明第三实施例的组装结构示意图。

图19是由四个第二实施例模块和四个第三实施例模块组成的二阶立方体组装结构示意图。

图20 是图19 所示二阶立方体的分解结构示意图。

图21 是由二十七个第三实施例模块组成的三阶立方体组装结构示意图。

图22 是图21 所示三阶立方体的分解结构示意图。

图23是三种由四个可插滑弹性榫卯模块组成的可双方向插滑的平面结构示意图。

图24是一种由四个可插滑弹性榫卯模块组成的可单方向插滑的平面结构示意图。

图25是一种由四个可插滑弹性榫卯模块组成的不可插滑的平面结构示意图。

图26-图28 是一种将可插滑弹性榫卯模块固定的实施例示意图。

图29-图34 是采用本发明模块组装的一些物品或玩具的造型示意图，其中图29是边桌，图30 是红酒架，图31 是收纳盒，图32 是恐龙模型，图33是房屋模型，图34 是桌面立体摆件。

附图标记说明：1、榫头构件，11、U 型槽，12 两个弹壁，13 固定端，14自由端，15、第一穿销孔，2、卯眼构件，21、凹槽，22、第二穿销孔，3、穿销钉构件。

具体实施方式

参见图1 和图2，是本发明一种可插滑弹性榫卯模块的第一实施例，其中图1 为该实施例的分解结构示意图，图2 为组装结构示意图。该实施例包括一个榫头构件1、一个卯眼构件2 和一个穿销钉构件3。卯眼构件2 的形状为正六面体，其中两个相邻面各设有一个凹槽21，另外四个面为平面，两个相邻面的凹槽21 的方向相互垂直，其中一个凹槽21 中设有第二穿销孔22；榫头构件1 中设有第一穿销孔15，其固定端13 可从侧面插入卯眼构件2中设有第二穿销孔22 的凹槽21 中；榫头构件1 和卯眼构件2 可通过穿销钉构件3固定形成一个模块；两个该模块之间可以通过榫头构件1 上的两个弹壁12 和卯眼构件2 上的凹槽21 进行插滑连接。

如图3 所示，是由六个第一实施例模块两两相连组成的立体结构，图4 为该立体结构的分解结构示意图。

参见图5-图14，本发明的卯眼构件2 也可是以下几种结构(不限于这些结构)。

如图5 所示，是本发明只有一个凹槽的正六面体卯眼构件实施例的立体结构，凹槽设置在其任意一面。

如图6 所示，是本发明两种有两个凹槽的正六面体卯眼构件实施例的立体结构；第一种正六面体卯眼构件的两个凹槽分别设置在相对的两个面，且凹槽开口方向互相平行；第二种正六面体卯眼构件的两个凹槽分别设置在相邻的两个面，且凹槽开口方向相互垂直。

如图7 所示，是本发明四种有三个凹槽的正六面体卯眼构件实施例的立体结构；第一种和第二种（左数第一个和第二个）正六面体卯眼构件的三个凹槽中的两个凹槽均设置在相对的两个面，第三个凹槽均设置在这两个面之间，但这两种正六面体卯眼构件的凹槽之间相对位置不同，其中第一种呈“｜一｜”排布，第二种呈“一｜一”排布；第三种和第四种（左数第三个和第四个）正六面体卯眼构件的三个凹槽之间两两相邻，但这两种正六面体卯眼构件的凹槽之间相对位置不同，其中第三种凹槽的开口方向呈顺时针排布，第四种凹槽的开口方向呈逆时针排布。

如图8 所示，是本发明两种有四个凹槽的正六面体卯眼构件实施例的立体结构；其中第一种正六面体卯眼构件的四个设置凹槽的面两两相对，没有设置凹槽的两个面位置也相对；第二种正六面体卯眼构件的四个设置凹槽的面两两相邻，没有设置凹槽的两个面位置也相邻。

如图9 所示，是本发明有五个凹槽的正六面体卯眼构件实施例的立体结构，六个面中有五个面各设置一个凹槽，一个面没有设置凹槽，且每个相邻面之间的凹槽方向相互垂直，相对面之间的凹槽方向相互平行。

如图10 所示，是本发明有六个凹槽的正六面体卯眼构件实施例的立体结构，六个面的每个面均设置一个凹槽，且每个相邻面之间的凹槽方向相互垂直，相对面之间的凹槽方向相互平行。

如图11 所示，是本发明有两个凹槽的三棱柱体卯眼构件实施例的立体结构，两个凹槽分别设置在两个相邻的四边形平面中，它们的凹槽方向相互垂直，且这两个四边形平面之间的夹角为90 度。

如图12 所示，是本发明有一个凹槽的锥体卯眼构件实施例的立体结构，凹槽设置在其唯一的四边形平面。

如图13 所示，是本发明有一个凹槽的圆柱体卯眼构件实施例的立体结构，凹槽设置在其中一端的圆形平面。

如图14 所示，是本发明有一个凹槽的球体卯眼构件实施例的立体结构。

参见图15-图16，是本发明一种可插滑弹性榫卯模块的第二实施例，其中图15 为该实施例的分解结构示意图，图16 为组装结构示意图。该实施例包括一个榫头构件1、一个卯眼构件2 和一个穿销钉构件3。卯眼构件2 为图10 中所示的有六个凹槽的正六面体卯眼构件实施例，其中一个面的凹槽中设有第二穿销孔；榫头构件1 的U 型槽中设有第一穿销孔，其固定端从侧面插入卯眼构件2 中设有第二穿销孔的凹槽中；榫头构件1 和卯眼构件2通过穿销钉构件3 固定形成一个模块；多个该模块之间可以通过榫头构件上的两个弹壁和卯眼构件上的凹槽进行插滑连接。

参见图17-图18，是本发明一种可插滑弹性榫卯模块的第三实施例，其中图17 为该实施例的分解结构示意图，图18 为组装结构示意图。该实施例包括两个榫头构件1、一个卯眼构件2 和两个穿销钉构件3。卯眼构件2 为图10 中所示的有六个凹槽的正六面体卯眼构件实施例，其中相邻的两个面的凹槽中均设有第二穿销孔；两个榫头构件1 中均设有第一穿销孔，它们的固定端分别从侧面插入卯眼构件2 中设有第二穿销孔的两个凹槽中；两个榫头构件1 和一个卯眼构件2 之间通过两个穿销钉构件3 固定形成一个模块；多个该模块之间可以通过榫头构件上的两个弹壁和卯眼构件上的凹槽进行插滑连接。

如图19 所示，是由四个第二实施例模块和四个第三实施例模块组成的二阶立方体结构，该二阶立方体表面的每个面均有两条同方向的凹槽轨道，且二阶立方体相邻面之间的凹槽轨道方向相互垂直，相对面之间的凹槽轨道方向相互平行。

如图20 所示，是上述二阶立方体的分解结构示意图。图中可以看出该二阶立方体内侧的榫头和凹槽相互匹配。其组装方式为：1.将上层的四个模块组装成上平面；2.将下层的四个模块组装成下平面；3.最后将上下平面从侧面插滑连接在一起。由于榫头和凹槽排布位置的限制，如果先组装左右或前后两侧的四个模块，他们最终无法插滑组装成二阶立方体。因此在组装类似结构时，需考虑榫头和凹槽的排布位置。

如图21 所示，是由二十七个第三实施例模块组成的三阶立方体结构，该三阶立方体表面的每个面均有三条同方向凹槽轨道，且三阶立方体相邻面之间的凹槽轨道方向相互垂直，相对面之间的凹槽轨道方向相互平行。

如图22 所示，是上述三阶立方体的分解结构示意图。图中可以看出该三阶立方体内侧的榫头和凹槽相互匹配。其组装方式为：1.将上层的九个模块组装成平面一；2.将中间层的九个模块组装成平面二；3.将下层的九个模块组成平面三；4.最后将平面一、平面二和平面三从同一侧插滑连接在一起。若将二十七个模块中的部分模块改变方位和角度，其插滑顺序也会发生相应改变，因此将二十七个第三实施例模块组成三阶立方体的方式不唯一。

通过上述实施例可以看出通过可插滑弹性榫卯模块之间的插滑连接，可以将多个模块组装成平面，再通过平面之间的插滑连接，最终组装成各式各样的立体造型。但在平面之间插滑连接时，根据榫头和凹槽排布位置不同会出现以下三种情况：1.可双方向插滑；2.可单方向插滑；3.不可插滑。下面将详细介绍这几种情况及其应用。

参考图23-图25，是以四个可插滑弹性榫卯模块组成的平面结构为例解释上述三种情况的示意图。

如图23所示，是三种可双方向插滑的平面结构示意图。从图中可以看出，四个模块呈“田”字分布组成一个平面，其上下面各会形成两条插滑轨道。以上面的两条轨道为例，当每一条插滑轨道中，只有凸起的榫头或凹槽时，另外与之凹凸匹配的由四个模块组成的平面可以沿着轨道方向从任意一端插入。

如图24 所示，是一种可单方向插滑的平面结构示意图。由于每一条插滑轨道中，既有凸起的榫头也有凹槽，但两个凸起的榫头在两条轨道的同一端，因此另外与之凹凸匹配的由四个模块组成的平面只能沿着轨道方向从有凹槽的一端插入。

如图25 所示，是一种不可插滑的平面结构示意图。由于每一条插滑轨道中，既有凸起的榫头也有凹槽，且两个凸起的榫头在两条轨道的不同端，因此两端凸起的榫头会阻碍与之凹凸匹配的由四个模块组成的平面沿着轨道方向插入。

通过上述例子可以看出，在组装多个可插滑弹性榫卯模块时，可以通过规划榫头和凹槽的排布位置，来限制模块之间在各个方向上的滑动，从而搭建出相对稳定的结构。

参考图26-图28，是一个通过上述特性将可插滑弹性榫卯模块固定的实施例。如图26 所示，下方的两个相连的模块形成一个竖直的插滑轨道，上方模块的榫头部分可以沿着虚线方向，向下插入到下方轨道的凹槽中，但是由于轨道的下端为凸起的榫头，两个模块之间凸起的榫头会相互碰撞，阻碍从上方插入的模块继续向下滑动。因此最终形成如图27 中左侧所示的三个模块。这时再将图27 中右侧的模块沿着虚线方向插入到对应模块中，最终形成如图28所示的四个模块。通过图28 可以看出最初从上方插入的模块被右上方和右下方凸起的榫头卡在中间，无法从任何方向滑出，若要滑出该模块需先将右上方或右下方的模块移开。该实施例可以运用到任何需要固定或防止模块在重力或其他外力的作用下滑动的结构中，如桌椅的横梁。

我们目前市面上大多数利用榫卯结构组装拼接的玩具其实只利用了榫卯结构可组装拼接的特性，但并没有运用其精髓，也就是利用其本身结构的巧妙组合有效的限制木件在各个方向的移动，从而形成相对稳定的结构。而本发明中的可插滑弹性榫卯模块在组装和拼接的过程中需要充分考虑模块之间的榫头和凹槽排布位置关系和受力关系，才能够创造出所需的稳定结构。即使同样的造型，由于模块间的榫头和凹槽排布位置关系不同，其组装的难易程度和结构的稳定性会产生很大的区别，这就需要使用者通过智慧和经验寻找出最佳的方案，而这也是本发明有别于其他类似产品的一大特点。

参考图29-图34 为利用多个可插滑弹性榫卯模块拼接而成的各种物品。图29 是边桌，图30 是红酒架，图31 是收纳盒，图32 是恐龙模型，图33 是房屋模型，图34 是桌面立体摆件。

除上述物品外，用户还可以根据自己的喜好，将任意数量的可插滑弹性榫卯模块拼接成任意尺寸、功能和形状的物品。在拼接的过程中，不仅可以培养人们的动手能力，通过对模块之间榫头和凹槽的排布位置规划，还可以培养人们的逻辑分析和力学分析能力，进而让大众体验到榫卯文化的魅力以及创造的乐趣。

Claims (8)

1.一种可插滑弹性榫卯模块，其特征在于，包括至少一个榫头构件和一个卯眼构件，所述榫头构件上设有贯穿其两端表面的U型槽，所述U型槽两侧形成两个弹壁，所述两个弹壁相连的一端为固定端，另一端为自由端，所述自由端具有压缩状态和松弛状态；所述卯眼构件至少设有一个凹槽；所述自由端和所述固定端均可插入所述凹槽中，其中所述自由端插入所述凹槽时所述自由端处于压缩状态，所述固定端插入所述凹槽时所述自由端处于松弛状态。

2.根据权利要求1所述的可插滑弹性榫卯模块，其特征在于，所述榫头构件设有第一穿销孔；所述卯眼构件设有第二穿销孔。

3.根据权利要求2所述的可插滑弹性榫卯模块，其特征在于，所述可插滑弹性榫卯模块还包括插入所述第一穿销孔和所述第二穿销孔的穿销钉构件。

4.根据权利要求3所述的可插滑弹性榫卯模块，其特征在于，所述穿销钉构件为柱体、锥体或台体。

5.根据权利要求1所述的可插滑弹性榫卯模块，其特征在于，所述卯眼构件为柱体、锥体、台体或球体。

6.根据权利要求5所述的可插滑弹性榫卯模块，其特征在于，所述柱体为正六面体；所述正六面体的每个面最多设置一个凹槽，且每个相邻面之间的凹槽方向相互垂直，相对面之间的凹槽方向相互平行。

7.根据权利要求1或6所述的可插滑弹性榫卯模块，其特征在于，所述凹槽的横截面形状为燕尾形、T形或Ω形。

8.根据权利要求1或3所述的可插滑弹性榫卯模块，其特征在于，所述榫头构件、所述卯眼构件和所述穿销钉构件的材质包括塑料、木头、橡胶或金属。

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