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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Flächenelement und einen
Flächenverbund aus einer Vielzahl von Flächenelementen,
insbesondere für ein Spiel wie ein Puzzle, wobei das Flächenelement
als hexagonaler gleichseitiger im wesentlichen plattenförmiger
Körper ausgebildet ist.
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Hexagonale
Flächenelemente und ein daraus bestehender Flächenverbund
sind beispielsweise aus der
US
6 536 764 B1 bekannt. Der dort beschriebene Flächenverbund
besteht aus einer Vielzahl glattkantiger hexagonaler Flächenelemente,
die über einen an den Flächenelementrückseiten
befestigten Verbindungsmechanismus untereinander verbunden sind.
Die einzelnen Flächenelemente dieses Flächenverbundes
sind nicht beliebig zusammensetzbar, da der verwendete Verbindungsmechanismus
dies durch eine aufwendige Konstruktion verhindert.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Flächenverbund,
insbesondere für ein Spiel wie ein Puzzle, aus möglichst
einfach herzustellenden hexagonalen Flächenelementen zu
bilden.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Flächenelement, welches als hexagonaler
gleichseitiger im wesentlichen plattenförmiger Körper
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ausgebildet ist, sowie durch einen aus
einer Vielzahl solcher Flächenelemente bestehenden Flächenverbund,
welcher gemäß den Merkmalen des Anspruchs 13 ausgebildet
ist, gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist
ein Flächenelement, insbesondere für ein Spiel
wie ein Puzzle, vorgesehen, welches als hexagonaler gleichseitiger
im wesentlichen plattenförmiger Körper ausgebildet
ist, wobei zumindest eine Kante des Körpers einen Befestigungsabschitt
aufweist, der ausgelegt ist, eine kraftschlüssige Verbindung
mit einem anderen im wesentlichen gleichartigen Flächenelement
bereitzustellen, wobei die Verbindung zu dem anderen Flächenelement
durch zumindest einen im Befestigungsabschnitt ausgebildeten Vor-
und/oder Rücksprung geschaffen wird, der jeweils in einem
Rück- oder Vorsprung des anderen Flächenelementes kraftschlüssig
anordenbar ist.
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Da
der hexagonale Körper des Flächenelementes im
wesentlichen plattenförmig, d. h. mit einer geringeren
Erstreckung entlang einer ausgezeichneten Raumrichtung als entlang
der zwei dazu orthogonalen Raumrichtungen, ausgebildet ist, bezeichnet die „Kante"
eine der sechs Seiten bzw. Seitenflächen des Körpers,
die durch eine der sechs Strecken entlang des Körperumfangs
in der Ebene der zwei nicht ausgezeichneten Raumrichtungen und einer
kürzeren Strecke entlang der ausgezeichneten Raumrichtung
aufgespannt wird.
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Um
einen Kraftschluß zu erreichen, ist der Vorsprung vorteilhafterweise
in einen Fußbereich und einen Kopfbereich gegliedert. Dabei
wird unter dem Fußbereich des Vorsprungs derjenige Bereich verstanden,
der näher zum Zentrum bzw. näher zur Kante des
Körpers als der Kopfbereich angeordnet ist. Bevorzugterweise
weist der Fußbereich eine geringere Breite als der Kopfbereich
auf. Zweckmäßigerweise ist der Rücksprung
des Flächenelements ebenfalls in einen Fußbereich
und einen Kopfbereich gegliedert. Dabei wird unter dem Fußbereich
des Rücksprungs derjenige Bereich verstanden, der weiter
vom Zentrum des Körpers als der Kopfbereich angeordnet
ist. Für den Fußbereich des Vor- sowie des Rücksprungs
gilt jedoch gleichermaßen, daß er näher
zur Kante des Körpers als der Kopfbereich angeordnet ist.
Vorteilhafterweise weist der Fußbereich des Rücksprungs
eine geringere Breite als der Kopfbereich auf.
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Deshalb
ist der Rücksprung vorteilhafterweise als Hinterschneidung
ausgeführt, wobei es aus verarbeitungstechnischen Gründen
vorteilhaft sein kann, den Rücksprung achsensymmetrisch
zur Kantennormalen auszubilden. Die Kantennormale ist dabei eine
Gerade, die in ihrem Schnittpunkt mit der Kante bzw. Kantenlinie
orthogonal zu dieser ist und in der Ebene der zwei nicht ausgezeichneten
Raumrichtungen liegt. Ferner ist es fertigungstechnisch besonders
einfach und daher vorteilhaft, den Rücksprung kurvig bzw.
gekrümmt auszubilden, insbesondere durch eine kreisförmige
Bohrung.
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Da
neben Bohrungen auch gerade Schnitte oder Fräsungen besonders
einfach herzustellen sind, ist es infolgedessen vorteilhaft, wenn
der Rücksprung durch eine oder mehrere Aussparungen ausgebildet
ist, welche geradlinig von der Kante des Flächenelementes
in einem Winkel von größer als 0 Grad aber kleiner
als 90 Grad zur Kantennormalen ausgebildet sind, d. h. in einem
Winkel, so daß der Schnitt weder parallel zur Kante noch
senkrecht zur Kante Richtung Flächenelementzentrum weist.
Dadurch wird vorteilhafterweise eine Hinterschneidung erzeugt, die
eine kraftschlüssige Verbindung für Zugkräfte
senkrecht zur Kantennormalen erlaubt. Vorteilhafterweise weist eine
Kante dieser bevorzugten Ausbildungsform mindestens zwei Schnitte
oder Fräsungen mit jeweils unterschiedlichen Winkeln auf,
so daß auch Zugkräfte in andere Richtungen kraftschlüssig
durch einen Befestigungsabschnitt aufgenommen werden können.
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Um
den Kraftschluß zu optimieren sind die ineinandergreifenden
Vor- und Rücksprünge zweier Flächenelemente
vorteilhafterweise im wesentlichen formkongruent zueinander ausgebildet.
Im Idealfall sind die Kantenlinien der ineinandergreifenden Vor- und
Rücksprünge zweier Flächenelemente vorteilhafterweise
identisch und somit formkongruent zueinander ausgebildet. Aus fertigungstechnischen Gründen
bzw. aus Gründen der einfacheren Füg- und Lösbarkeit
kann es vorteilhaft sein, die Formkongruenz nicht ideal auszubilden
sondern eine adäquate Toleranz zuzulassen.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform des Flächenelementes
besitzt zumindest eine Kante, deren Befestigungsabschnitt jeweils
einen Vor- und einen Rücksprung umfaßt. Dadurch
können vorteilhafterweise Kräfte, die im wesentlichen
parallel zur Kantenlinie wirken, aufgefangen werden. Aus fertigungstechnischen
Gründen und aus Gründen der besseren Kombinationsmöglichkeiten
zwischen den Befestigungsabschitten zweier Flächenelemente
ist es vorteilhaft, die Kantenlinie einer Seite des Körpers punktsymmetrisch
zum Streckenmittelpunkt der jeweiligen Kante der jeweiligen Seite
auszubilden. Der Streckenmittelpunkt einer Kante bezeichnet dabei die
Mitte einer Kante des hexagonalen Körpers, die dadurch
in zwei gleich große Hälften geteilt wird. Die Punktsymmetrie
bezüglich des Streckenmittelpunktes hat vorteilhaft zur
Folge, daß die beiden Hälften der Kante einschließlich
der Befestigungsabschnitte zueinander formkongruent sind. Weiterhin
sind zwei punktsymmetrisch zum Streckenmittelpunkt gefertigte Kanten
zweier Körper einschließlich der Befestigungsabschnitte
vorteilhafterweise zueinander derart formkongruent, daß die
zwei Körper der Flächenelemente kraftschlüssig
miteinander an diesen Kanten verbunden werden können, wenn
ein Flächenelement um 180 Grad gedreht wird. Dadurch wird
vorteilhafterweise erreicht, daß zwei zu fertigenden Kanten
mit dem jeweiligen Befestigungsabschnitt der zwei unterschiedlichen
Flächenelemente jeweils auf identische Weise gefertigt
werden können, und diese zwei Flächenelemente
mittels der Befestigungsabschnitte an den zwei jeweiligen Kanten
miteinander kraftschlüssig verbunden werden können.
Insbesondere ist es möglich die zwei zu fertigenden Kanten mit
dem jeweiligen Befestigungsabschnitt der zwei unterschiedlichen
Flächenelemente zweckmäßigerweise durch Übereinanderlegen
der zwei Flächenelemente in einem Arbeitsgang zu fertigen.
Bevorzugterweise können auch mehr als zwei Flächenelemente
gestapelt werden, um die Kanten der jeweiligen Körper in
einem Arbeitsschritt zu fertigen, wobei nach der Fertigung der Kante
vorteilhafterweise zwei beliebige Flächenelemente des Stapels
miteinander mittels der gefertigten Befestigungsabschnitte an der besagten
Kanten kraftschlüssig miteinander verbunden werden können.
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Desweiteren
können vorteilhafterweise alle Kanten und damit alle Befestigungsabschnitte
des Körpers gleich gestaltet sein, wodurch sich vorteilhafterweise
ein große Anzahl an Verbindungskombinationen zwischen den
einzelnen Flächenelementen ergibt.
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In
einer weiteren Vereinfachung können alle Körper
der Flächenelemente derart gestaltet sein, daß die
Umfanglinie bzw. Umfangsgeometrie bzw. -form des Körpers
punktsymmetrisch zum Zentrum bzw. zum Schwerpunkt des Körpers
ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß ist
ein Flächenverbund, insbesondere für ein Spiel
wie ein Puzzle, mit einer Vielzahl von Flächenelementen
vorgesehen, die als hexagonaler gleichseitiger im wesentlichen plattenförmiger
Körper ausgebildet sind, wobei zumindest eine Kante des
Körpers einen Befestigungsabschitt aufweist, der ausgelegt
ist, eine kraftschlüssige Verbindung mit einem anderen
im wesentlichen gleichartigen Flächenelement bereitzustellen,
wobei die Verbindung zu dem anderen Flächenelement durch
zumindest einen im Befestigungsabschnitt ausgebildeten Vor- und/oder
Rücksprung geschaffen wird, der jeweils in einem Rück-
oder Vorsprung des anderen Flächenelementes kraftschlüssig
anordenbar ist.
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Vorteilhafterweise
sind Vor- und Rücksprung derart ausgebildet, daß jeweils
ein Vorsprung eines Flächenelementes mit einem Rücksprung
eines zweiten Flächenelementes miteinander derart in Verbindung
gebracht werden können, daß Zugkräfte
innerhalb der durch die Flächenelemente definierten Ebene
aufgenommen werden können und die Flächenelemente
miteinander verbunden bleiben.
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Vorteilhafterweise
sind Vor- und Rücksprung derart ausgebildet, daß jeweils
ein Vorsprung eines Flächenelementes mit einem Rücksprung
eines zweiten Flächenelementes miteinander derart in Verbindung
gebracht werden können, daß Zugkräfte senkrecht
zu der durch die Flächenelemente definierten Ebene nicht
aufgenommen werden und die Flächenelemente voneinander
lösbar sind.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind alle Flächenelemente
des Flächenverbundes gleich groß. Unvermutet hat
sich gezeigt, daß ein solcher Flächenverbund bestehend
aus hexagonalen Flächenelementen vorteilhafterweise gegenüber
Flächenverbänden bestehend aus tetragonalen Flächenelementen
eine erhöhte Stabilität gegenüber angreifenden
Spannungen oder Verformungen aufweist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind alle Flächenelemente
des Flächenverbundes gleich groß und gleich gestaltet,
wobei in einer besonders einfachen und deshalb bevorzugten Ausführung
alle Körper der Flächenelemente punktsymmetrisch
zum Zentrum bzw. Schwerpunkt des Körpers und alle Befestigungsabschnitte
punktsymmetrisch zum Kantenmittelpunkt ausgebildet sind. Diese Ausführung
hat neben der einfachen Fertigung insbesondere den Vorteil, daß eine
beliebige Kanten eines beliebigen Flächenelementes mit
einer weiteren beliebigen Kanten eines zweiten beliebigen Flächenelementes
kraftschlüssig verbunden werden kann und somit der Flächenverbund
als solches besonders einfach fügbar ist. Insbesondere
für die Anwendung dieses Flächenverbundes als Spiel,
wie z. B. ein Puzzle, bei dem es eine auf einer Seite des Flächenverbundes
aufgebrachte bildhafte Darstellung zusammenzusetzen gilt, gibt diese
Ausgestaltung der Befestigungsabschnitte vorteilhafterweise keinen Hinweis
auf die richtige, zur Lösung des Puzzles führende,
Verbindung zweier Flächenelemente, was insbesondere den
Schwierigkeitsgrad des Puzzles erhöht.
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In
weiteren vorteilhaften Ausführungen des Flächenverbundes
kann eine Oberfläche des Flächenverbundes anstatt
mit einer bildhaften Darstellung auch mit einem geometrischen Muster,
einer Grafik, einem Text oder einem Relief versehen sein.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
den nachfolgenden mit Bezug auf die in den Figuren beschriebenen beispielhaften
Ausführungsformen, wobei einzelne Merkmale der dargestellten
Ausführungsformen zu neuen Ausführungsformen kombiniert
werden können. Es zeigen:
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1a eine
Draufsicht des erfindungsgemäßen Flächenelementes
und des zugrundeliegenden Hexagons gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung.
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1b eine
Draufsicht des erfindungsgemäßen Flächenelementes
gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung.
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2 eine
Draufsicht verschiedener Ausführungsformen eines Vor- bzw.
Rücksprungs im Befestigungsabschnitt des erfindungsgemäßen
Flächenelementes.
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3 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Flächenverbundes.
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1a zeigt
eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Flächenelementes 2 und des
zugrundeliegenden Hexagons 3 gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Flächenelement 2 ist als
hexagonaler Körper mit sechs Kanten 4 und einem
Zentrum 8 ausgebildet, welchem in dieser Ausführungsform
ein gleichseitiges Hexagon 3 zugrunde liegt, so daß der
Mittelpunkt des Hexagons mit dem Zentrum 8 zusammenfällt.
Die jeweiligen Kanten 4 besitzen jeweils einen Kantenmittelpunkt 5 und
eine Kantennormale 14, die nicht durch die Kantenmittelpunkt 5 verlaufen
muß.
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1b zeigt
eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Flächenelementes 2 gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung. In der in 1b dargestellten
Ausführungsform weisen die Kanten 4 jeweils einen
Befestigungsabschnitt 6 auf. Dieser umfaßt vorteilhafterweise
einen Vorsprung 10 und einen Rücksprung 12.
Vorsprung 10 und Rücksprung 12 weisen
jeweils einen Fußbereich 16, 20 und einen Kopfbereich 18, 22 auf.
In der dargestellten Ausführungsform ist der Fußbereich 16, 20 vorzugsweise gegenüber
dem Kopfbereich 18, 22 verjüngt ausgebildet.
Insbesondere sind die Vor- und Rücksprünge 10, 12 des
Befestigungsabschnitts 6 punktsymmetrisch zum Kantenmittelpunkt 5 der
jeweiligen Kante 4 ausgebildet. Der Befestigungsabschnitts 6 ist
in dieser Ausführungsform vorteilhafterweise an allen sechs
Kanten 4 gleich ausgebildet.
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2 zeigt
eine Draufsicht verschiedener vorteilhafter Ausführungsformen
eines Vorsprungs 10 oder Rücksprungs 12 am
Beispiel des Vorsprungs 10 mit einem Fußbereich 16 und
einem Kopfbereich 18 oder des Rücksprungs 12 mit
einem Fußbereich 20 und einem Kopfbereich 22.
Die vorteilhaften Ausführungen eines Vorsprungs können
analog auf einen Rücksprung übertragen werden
bzw. umgekehrt.
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Die
in 2a dargestellte Ausführungsform weist
vorteilhafterweise einen Fußbereich 16 auf, der gegenüber
dem als Hinterschneidung ausgeführten Kopfbereich 18 verjüngt
ausgebildet sein kann.
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Die
in 2b dargestellte Ausführungsform weist
vorzugsweise einen gegenüber dem Kopfbereich 18 verjüngten
Fußbereich 16 auf, wobei der Kopfbereich 18 vorteilhafterweise
kreisförmig ausgebildet sein kann. Insbesondere können
Fuß- und Kopfbereich 16, 18 achsensymmetrisch
zu einer Kantennormalen 14 ausgebildet sein.
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Die
in 2c dargestellte Ausführungsform weist
vorzugsweise einen gegenüber dem Kopfbereich 18 verjüngten
Fußbereich 16 auf, wobei insbesondere der als
Hinterschneidung ausgeführte Kopfbereich 18 in
gerader Linie mit dem Fußbereich 16 ausgebildet
sein kann. Insbesondere können Fuß- und Kopfbereich 16, 18 achsensymmetrisch
zu einer Kantennormalen ausgebildet sein.
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Die
in 2d dargestellte Ausführungsform weist
vorzugsweise einen gegenüber dem Kopfbereich 22 verjüngten
Fußbereich 20 auf, wobei insbesondere der als
Hinterschneidung ausgeführte Kopfbereich 22 durch
geradlinige Schnitte und rechte Winkel ausgebildet werden kann.
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Die
in 2e dargestellte Ausführungsform weist
vorzugsweise einen Kopfbereich 22 und einen Fußbereich 20 mit
konstantem Querschnitt auf. Insbesondere können Fuß-
und Kopfbereich 16, 18 zusammen durch eine geradlinige
Form ausgebildet werden.
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Die
in 2f dargestellte Ausführungsform weist
vorzugsweise einen gegenüber dem Kopfbereich 22 verjüngten
Fußbereich 20 auf, wobei insbesondere Fuß-
und Kopfbereich 20, 22 gemeinsam durch eine einzige
gekrümmte insbesondere kreisförmige Linie ausgebildet
werden können.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen
Flächenverbundes 24 gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Flächenverbund 24 besteht
aus einer Vielzahl von gleichgroßen erfindungsgemäßen
Flächenelementen 2, die in dieser ersten Ausführungsform
an jeder Kante 4 einen Befestigungsabschnitt 6 aufweisen, welcher
jeweils einen Vorsprung 10 und einen Rücksprung 12 umfasst.
Vorteilhafterweise sind die Befestigungsabschnitte 6 punktsymmetrisch
zum Mittelpunkt 5 der dazugehörigen Kante 4 ausgebildet.
Insbesondere sind alle Befestigungsabschnitte 6 der Flächenelemente 2 innerhalb
des Flächenverbundes 24 gleich.
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- 2
- Flächenelement
- 3
- Hexagon
- 4
- Kante
des Flächenelementes
- 5
- Kantenmittelpunkt
- 6
- Befestigungsabschnitt
- 8
- Zentrum
des Flächenelementes
- 10
- Vorsprung
- 12
- Rücksprung
- 14
- Kantennormale
- 16
- Fußbereich
des Vorsprungs
- 18
- Kopfbereich
des Vorsprungs
- 20
- Fußbereich
des Rücksprungs
- 22
- Kopfbereich
des Rücksprungs
- 24
- Flächenverbund
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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