CN116036616A - 立体智慧环及其解锁方法和锁定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了立体智慧环及其解锁方法和锁定方法，立体智慧环包括：锁芯，其具有中点交叉设置的三个立柱，任意两个立柱相互垂直，立柱的主体呈长方体，且每个立柱设有位于不同侧面的两个凸出部；锁圈，其具有十字形通孔，锁芯的两个立柱被限制于十字形通孔中，且十字形通孔的孔壁设有允许锁芯转动的凹槽组，凹槽组贯通锁圈的正面和反面形成若干个缺口，所有缺口中仅有一个允许凸出部脱出锁圈的解锁缺口；以垂直于十字形通孔的中心轴的平面为投影面，锁芯能够转动到在投影面呈十字形且仅有一个凸出部的解锁姿态、或者转动到在投影面呈十字形且具有三个凸出部的锁定姿态。本发明的立体智慧环造型新颖，且趣味性更高。

Description

立体智慧环及其解锁方法和锁定方法

技术领域

本发明涉及益智玩具技术领域，尤其涉及立体智慧环及其解锁方法和锁定方法。

背景技术

益智玩具是在玩的过程中开发智力、增长智慧的玩具，以解锁类益智玩具为例，其包含多个零件，在解锁状态下，所有零件相互分离且各自独立，在锁定状态下，所有零件活动套装在一起，组成不能拆分的整体，使用者需要具备良好的逻辑性思维能力以及手眼协调能力才能完成解锁，在解锁成功后体验到成就感。目前市面上出现的益智玩具虽然种类多样，但造型都比较单调，缺少新鲜感，难以激发使用者的解锁兴趣。

因此，如何设计造型新颖、趣味性高的解锁类益智玩具是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明提出立体智慧环及其解锁方法和锁定方法，该立体智慧环具有锁芯和锁圈，锁芯的两个立柱被限制在锁圈的十字形通孔中，转动调整锁芯的姿态，以实现锁芯与锁圈的解锁及锁定，立体智慧环造型新颖，且趣味性更高。

本发明采用的技术方案是，设计立体智慧环，包括：

锁芯，其具有中点交叉设置的三个立柱，任意两个立柱相互垂直，立柱的主体呈长方体，且每个立柱设有位于不同侧面的两个凸出部；

锁圈，其具有十字形通孔，锁芯的两个立柱被限制于十字形通孔中，且十字形通孔的孔壁设有允许锁芯转动的凹槽组，凹槽组贯通锁圈的正面和反面形成若干个缺口，所有缺口中仅有一个允许凸出部脱出锁圈的解锁缺口；

以垂直于十字形通孔的中心轴的平面为投影面，锁芯能够转动到在投影面呈十字形且仅有一个凸出部的解锁姿态、或者转动到在投影面呈十字形且具有三个凸出部的锁定姿态；

当锁芯处于解锁姿态、且凸出部与解锁缺口在锁圈的轴向上对齐时，推动锁芯脱出锁圈以解除锁定，当锁芯处于锁定姿态、且有一个凸出部与解锁缺口在锁圈的轴向上对齐时，锁芯与锁圈完全锁定。

进一步的，凸出部的一端靠近锁芯的中心，凸出部的另一端向其所在立柱的端部拱起形成圆弧形端面，锁圈的正面和反面均设有两个以上的限位缺口，限位缺口允许凸出部转动通过、且阻挡凸出部脱出锁圈。

进一步的，凸出部远离其所在立柱的一侧向外拱起形成圆弧形侧面；当凸出部转动通过限位缺口时，圆弧形侧面的最外侧贴近限位缺口。

进一步的，每个立柱由长方形的主体和位于主体两端的球面部构成，所有球面部的球心重合作为锁芯的中心点，各个凸出部的圆弧形侧面的轴线和圆弧形端面的轴线均穿过锁芯的中心点。

在一些实施例中，三个立柱分别是第一立柱、第二立柱和第三立柱；第一立柱的两个凸出部分别位于位置相对的两个侧面上，且一凸出部位于第一立柱的一端、另一凸出部位于第一立柱的另一端；第二立柱的两个凸出部分别位于位置相邻的两个侧面上，且一凸出部位于第二立柱的一端、另一凸出部位于第二立柱的另一端；第三立柱的两个凸出部分别位于位置相邻的两个侧面上，且两个凸出部位于第三立柱的同一端。

进一步的，十字形通孔的四个交叉处均设有缺口；锁圈的反面沿顺时针方向依次设有解锁缺口、阶梯型限位缺口、阶梯型限位缺口和第一限位缺口，锁圈的正面沿顺时针方向依次设有第二限位缺口、阶梯型限位缺口、阶梯型限位缺口和第一限位缺口；解锁缺口的长度方向与第一限位缺口的长度方向相互平行，第一限位缺口和第二限位缺口的长度方向相互垂直，阶梯型限位缺口由第一限位缺口和第二限位缺口连通构成，解锁缺口和第二限位缺口在锁圈的轴向上对齐。

本发明还提出了立体智慧环的解锁方法，该锁定方法应用于上述的立体智慧环，锁芯与锁圈完全锁定，解锁方法包括以下步骤：

以第三立柱为旋转轴，向锁圈的反面转动锁芯，直至锁芯无法继续转动；

以第二立柱为旋转轴，向锁圈的反面转动锁芯，直至锁芯无法继续转动；

以第一立柱为旋转轴，向锁圈的正面转动锁芯，直至锁芯转动到解锁姿态，沿锁圈的轴向推动锁芯脱出锁圈以解除锁定。

本发明还提出了立体智慧环的锁定方法，该锁定方法应用于上述的立体智慧环，锁芯与锁圈相互分离，锁定方法包括以下步骤：

将锁芯调整到解锁姿态，使凸出部与解锁缺口对齐，将锁芯沿锁圈的轴向推入十字形通孔中；

以第一立柱为旋转轴，向锁圈的反面转动锁芯，直至锁芯无法继续转动；

以第二立柱为旋转轴，向锁圈的反面转动锁芯，直至锁芯无法继续转动；

以第三立柱为旋转轴，向锁圈的正面转动锁芯，直至锁芯转动到锁定姿态，锁芯与锁圈完全锁定。

与现有技术相比，本发明的锁芯具有相互垂直的三个立柱，锁圈具有十字形通孔，锁圈仅具有一个解锁缺口，锁芯能够在十字形通孔中转动到解锁姿态或者锁定姿态，通过调整锁芯在十字形通孔中的姿态，以实现锁芯与锁圈的解锁及锁定，立体智慧环的设计造型独特，吸引使用者探索解锁及锁定方案。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是锁芯和锁圈完全锁定时的立体示意图；

图2是锁芯和锁圈完全锁定时的正面示意图；

图3是锁芯和锁圈完全锁定时的侧面示意图；

图4是锁芯和锁圈完全锁定时的侧面剖视图；

图5是锁芯的立体示意图；

图6是锁圈的立体示意图；

图7是锁芯处于解锁姿态的示意图；

图8是锁芯处于锁定姿态的示意图；

图9是锁圈的正面示意图；

图10是锁圈的反面示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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用以解释本专利，并不用于限定本专利。

如图1至6所示，本发明提出的立体智慧环由锁芯1和锁圈2构成，锁芯1具有中点交叉设置的三个立柱11，该三个立柱11的尺寸相同，且任意两个立柱11相互垂直，立柱11的主体呈长方体。锁圈2具有十字形通孔21，十字形通孔21由中心交叉的两个直线型通孔构成，该两个直线型通孔的尺寸相同且相互垂直，十字形通孔21的尺寸恰好容纳任意两个立柱11沿锁圈2的轴向活动穿过，锁圈2的轴向是指十字形通孔21的中心轴方向。

每个立柱11设有位于不同侧面的两个凸出部111，由于凸出部111超出立柱11的侧面，使得锁芯1的任意两个立柱11被限制于十字形通孔21中，十字形通孔21的孔壁设有允许锁芯1转动的凹槽组，以垂直于十字形通孔21的中心轴的平面为投影面，锁芯1能够转动到在投影面呈十字形且仅有一个凸出部111的解锁姿态、或者转动到在投影面呈十字形且具有三个凸出部111的锁定姿态。锁芯1和锁圈2锁定之后，锁芯1能够在十字形通孔21中转动，而且必须转动到解锁姿态才能有机会从十字形通孔21中脱出。

具体来说，如图7至10所示，凸出部111的一端靠近锁芯1的中心，凸出部111的另一端向其所在立柱11的端部拱起形成圆弧形端面，凸出部111沿其所在立柱11的长度方向的最大长度为L1，凸出部111向外凸出所在立柱11的侧面的最大厚度为H1。凹槽组贯通锁圈2的正面和反面形成若干个缺口，所有缺口中仅有一个允许凸出部111脱出锁圈的解锁缺口211，解锁缺口211设于锁圈2的正面或者反面，解锁缺口211呈矩形，解锁缺口211的长度略大于L1，解锁缺口211的宽度略大于H1，解锁缺口211的设计标准是允许凸出部111沿锁圈2的轴向脱出锁圈2，锁圈2的正面和反面均设有两个以上的限位缺口，限位缺口呈矩形，下文中的第一限位缺口212_2和第二限位缺口212_3均属于限位缺口，限位缺口的长度小于L1，限位缺口的宽度略大于H1，限位缺口的设计标准是允许凸出部111转动通过、且阻挡凸出部111沿锁圈2的轴向脱出锁圈2。在本发明的一些实施例中，为使得锁芯1转动更顺畅，凸出部111远离其所在立柱11的一侧向外拱起形成圆弧形侧面，当凸出部111转动通过限位缺口212时，圆弧形侧面的最外侧贴近限位缺口，限位缺口的宽度与凸出部厚度H1间隙配合。

锁芯1和锁圈2锁定之后，锁芯1的两个立柱11被限制于十字形通孔21中，转动锁芯1调整姿态，当锁芯1处于解锁姿态、且凸出部111与解锁缺口在锁圈2的轴向上对齐时，沿锁圈2的轴向向外推动锁芯1脱出锁圈2以解除锁定。锁芯1和锁圈2解锁之后，将锁芯1调整到解锁姿态，使凸出部111与解锁缺口211对齐，将锁芯1沿锁圈2的轴向推入十字形通孔21中，转动锁芯1调整姿态，当锁芯1处于锁定姿态、且有一个凸出部111与解锁缺口211在锁圈2的轴向上对齐时，锁芯1与锁圈2完全锁定。

应当理解的是，由于锁芯1必须在解锁姿态且凸出部111与解锁缺口211在锁圈2的轴向上对齐时才能解除锁定，因此锁芯1在未达到该解锁条件时都处于锁定状态，即锁芯1无法脱出锁圈2，使用者可以通过转动操作完成锁芯1与锁圈2的解锁、或者将锁芯1与锁圈2之间的套装关系进一步加深，使得锁芯1与锁圈2之间的解锁难度达到最高程度，即锁芯1与锁圈2完全锁定，使用者需要通过复杂的转动操作才完成锁芯1与锁圈2的解锁。

为使得锁芯1和锁圈2之间的配合关系更紧密，每个立柱11由长方形的主体和位于主体两端的球面部构成，所有球面部的球心重合作为锁芯1的中心点，各个凸出部111的圆弧形侧面的轴线和圆弧形端面的轴线均穿过锁芯1的中心点，十字形通孔21和凹槽组的形状按照锁芯1的外形设计，锁芯1与锁圈2锁定之后，锁芯1与十字形通孔21之间的空缺更少，立体智慧环看起来完整协调。

如图7至10所示，以本发明的一个应用例进行详细说明，三个立柱11分别是第一立柱11_1、第二立柱11_2和第三立柱11_3；第一立柱11_1的两个凸出部111分别位于位置相对的两个侧面上，且一凸出部111位于第一立柱11_1的一端、另一凸出部111位于第一立柱11_1的另一端；第二立柱11_2的两个凸出部111分别位于位置相邻的两个侧面上，且一凸出部111位于第二立柱11_2的一端、另一凸出部111位于第二立柱11_2的另一端；第三立柱11_3的两个凸出部111分别位于位置相邻的两个侧面上，且两个凸出部111位于第三立柱11_3的同一端。锁芯1处于解锁姿态时，第三立柱11_3平行于十字形通孔21的中心轴，锁芯1处于锁定姿态时，第二立柱11_2平行于十字形通孔21的中心轴。

十字形通孔21的四个交叉处均设有缺口，锁圈2的反面和正面均为平面，且锁圈2的反面和正面均垂直于十字形通孔21的中心轴。锁圈2的反面沿顺时针方向依次设有解锁缺口211、阶梯型限位缺口212_1、阶梯型限位缺口212_1和第一限位缺口212_2，锁圈2的正面沿顺时针方向依次设有第二限位缺口212_3、阶梯型限位缺口212_1、阶梯型限位缺口212_1和第一限位缺口212_2。解锁缺口211的长度方向与第一限位缺口212_2的长度方向相互平行，第一限位缺口212_2和第二限位缺口212_3的长度方向相互垂直，阶梯型限位缺口212_1由第一限位缺口212_2和第二限位缺口212_3连通构成，解锁缺口211和第二限位缺口212_3在锁圈2的轴向上对齐。

如图1、2所示，基于该应用例，立体智慧环的解锁方法包括以下步骤：

锁芯1与锁圈2完全锁定，即在锁芯1处于解锁姿态下，以第三立柱11_3为旋转轴，向锁圈2的反面转动锁芯1，直至锁芯1无法继续转动；

以第二立柱11_2为旋转轴，向锁圈2的反面转动锁芯，直至锁芯1无法继续转动；

以第一立柱11_1为旋转轴，向锁圈2的正面转动锁芯，直至锁芯1转动到解锁姿态，沿锁圈2的轴向推动锁芯1脱出锁圈2以解除锁定。

如图5、6所示，本发明还提出了立体智慧环的锁定方法，该锁定方法应用于上述的立体智慧环，锁芯1与锁圈2相互分离，锁定方法包括以下步骤：

将锁芯1调整到解锁姿态，使凸出部111与解锁缺口211对齐，将锁芯1沿锁圈2的轴向推入十字形通孔21中；

以第一立柱11_1为旋转轴，向锁圈2的反面转动锁芯1，直至锁芯1无法继续转动；

以第二立柱11_2为旋转轴，向锁圈2的反面转动锁芯1，直至锁芯1无法继续转动；

以第三立柱11_3为旋转轴，向锁圈2的正面转动锁芯1，直至锁芯1转动到锁定姿态，锁芯1与锁圈2完全锁定。

由上述解锁过程或者锁定过程可以看出，解锁过程与锁定过程对应步骤的转动方向相反，立体智慧环从解锁到完全锁定存在状态变化，锁定程度根据解锁动作的进展随之改变，立体智慧环的设计造型独特，吸引使用者探索解锁及锁定方案。

需要注意的是，上述所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“正”、“反”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

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 (8)

1.立体智慧环，其特征在于，包括：

锁芯，其具有中点交叉设置的三个立柱，任意两个所述立柱相互垂直，所述立柱的主体呈长方体，且每个所述立柱设有位于不同侧面的两个凸出部；

锁圈，其具有十字形通孔，所述锁芯的两个立柱被限制于所述十字形通孔中，且所述十字形通孔的孔壁设有允许所述锁芯转动的凹槽组，所述凹槽组贯通所述锁圈的正面和反面形成若干个缺口，所有所述缺口中仅有一个允许所述凸出部脱出所述锁圈的解锁缺口，所述锁圈的反面具有所述解锁缺口；

以垂直于所述十字形通孔的中心轴的平面为投影面，所述锁芯能够转动到在所述投影面呈十字形且仅有一个凸出部的解锁姿态、或者转动到在所述投影面呈十字形且具有三个凸出部的锁定姿态；

当所述锁芯处于解锁姿态、且所述凸出部与所述解锁缺口在所述锁圈的轴向上对齐时，推动所述锁芯脱出所述锁圈以解除锁定；

当所述锁芯处于锁定姿态、且有一个凸出部与所述解锁缺口在所述锁圈的轴向上对齐时，所述锁芯与所述锁圈完全锁定。

2.根据权利要求1所述的立体智慧环，其特征在于，所述凸出部的一端靠近所述锁芯的中心，所述凸出部的另一端向其所在立柱的端部拱起形成圆弧形端面，所述锁圈的正面和反面均设有两个以上的限位缺口，所述限位缺口允许所述凸出部转动通过、且阻挡所述凸出部脱出所述锁圈。

3.根据权利要求2所述的立体智慧环，其特征在于，所述凸出部远离其所在立柱的一侧向外拱起形成圆弧形侧面；当所述凸出部转动通过所述限位缺口时，所述圆弧形侧面的最外侧贴近所述限位缺口。

4.根据权利要求3所述的立体智慧环，其特征在于，每个所述立柱由长方形的主体和位于所述主体两端的球面部构成，所有球面部的球心重合作为所述锁芯的中心点，各个所述凸出部的圆弧形侧面的轴线和圆弧形端面的轴线均穿过所述锁芯的中心点。

5.根据权利要求2至4任一项所述的立体智慧环，其特征在于，所述三个立柱分别是第一立柱、第二立柱和第三立柱；

所述第一立柱的两个凸出部分别位于位置相对的两个侧面上，且一凸出部位于所述第一立柱的一端、另一凸出部位于所述第一立柱的另一端；

所述第二立柱的两个凸出部分别位于位置相邻的两个侧面上，且一凸出部位于所述第二立柱的一端、另一凸出部位于所述第二立柱的另一端；

所述第三立柱的两个凸出部分别位于位置相邻的两个侧面上，且两个凸出部位于所述第三立柱的同一端。

6.根据权利要求5所述的立体智慧环，其特征在于，所述十字形通孔的四个交叉处均设有缺口；

所述锁圈的反面沿顺时针方向依次设有解锁缺口、阶梯型限位缺口、阶梯型限位缺口和第一限位缺口；

所述锁圈的正面沿顺时针方向依次设有第二限位缺口、阶梯型限位缺口、阶梯型限位缺口和第一限位缺口；

所述解锁缺口的长度方向与所述第一限位缺口的长度方向相互平行，所述第一限位缺口和所述第二限位缺口的长度方向相互垂直，所述阶梯型限位缺口由第一限位缺口和第二限位缺口连通构成，所述解锁缺口和所述第二限位缺口在所述锁圈的轴向上对齐。

7.立体智慧环的解锁方法，所述锁定方法应用于权利要求6所述的立体智慧环，所述锁芯与所述锁圈完全锁定；其特征在于，所述解锁方法包括以下步骤：

以所述第三立柱为旋转轴，向所述锁圈的反面转动所述锁芯，直至所述锁芯无法继续转动；

以所述第二立柱为旋转轴，向所述锁圈的反面转动所述锁芯，直至所述锁芯无法继续转动；

以所述第一立柱为旋转轴，向所述锁圈的正面转动所述锁芯，直至所述锁芯转动到解锁姿态，沿所述锁圈的轴向推动所述锁芯脱出所述锁圈以解除锁定。

8.立体智慧环的锁定方法，所述锁定方法应用于权利要求6所述的立体智慧环，所述锁芯与所述锁圈相互分离；其特征在于，所述锁定方法包括以下步骤：

将所述锁芯调整到解锁姿态，使凸出部与所述解锁缺口对齐，将所述锁芯沿所述锁圈的轴向推入所述十字形通孔中；

以所述第一立柱为旋转轴，向所述锁圈的反面转动所述锁芯，直至所述锁芯无法继续转动；

以所述第二立柱为旋转轴，向所述锁圈的反面转动所述锁芯，直至所述锁芯无法继续转动；

以所述第三立柱为旋转轴，向所述锁圈的正面转动所述锁芯，直至所述锁芯转动到锁定姿态，所述锁芯与所述锁圈完全锁定。

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