DE19849279A1 - Logische Pyramide mit vier Ebenen - Google Patents

Abstract

Funktionsfähige logische Pyramiden in Tetraederform sind bisher nur mit bewegbaren Elementen in drei Ebenen bekannt. DOLLAR A Die logische Pyramide besteht aus 30 Einzelelementen in fünf unterschiedlichen Formen, die durch zwei Drehkreuze (1, 4) zusammengehalten werden. Das erste Drehkreuz (1) besitzt vier ortsfest in gleichen Winkeln zueinander ausgerichtete Achsen, deren Mittellinien sich im Mittelpunkt der Pyramide schneiden. Das zweite Drehkreuz (4) besitzt vier gegeneinander bewegliche und nicht fest miteinander in Verbindung stehende Achsen, die sich, ebenfalls radial in bezug auf den Mittelpunkt der Pyramide ausgerichtet, auf Kreisbahnen in einem Abstand um den Mittelpunkt des ersten Drehkreuzes (1) drehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine logische Pyramide mit vier Ebe­ nen in Form eines gleichseitigen Tetraeders.

Derartige dreidimensionale Geduldspiele mit in bezug auf­ einander bewegbare Einzelteile (Elemente) und Einzelteil­ gruppen (Ebenen) sind seit der Erfindung des "Rubik"-Wür­ fels in verschiedenen Formen bekannt. Eine besonders inter­ essante und beliebte Form bildet dabei das Tetraeder.

Funktionsfähige logische Pyramiden sind bisher nur mit be­ wegbaren Elementen in drei Ebenen bekannt, was die Variati­ onsmöglichkeiten und den Spielreiz einschränkt.

In der DE 31 13 264 A1 ist ein derartiges Geduldspiel als Pyramide mit vier Ebenen beschrieben. Die einzelnen Elemen­ te werden durch Nut-Feder-Verbindungen und durch Druck­ knopf-Verbindungen zusammengehalten. Beim Bewegen bzw. Drehen der großen Ebenen 3a, 4c, 9b in verschiedene Rich­ tungen können die Einzelelemente 30-50 leicht herausfal­ len und damit den Aufbau der gesamten Pyramide zerstören. Die Federn der Elemente 30-50 können leicht aus den Nuten der Elemente 21-24 heraus gleiten und beim weiteren Bewe­ gen der Elemente 21-24 springen die Federn aus den Nuten der Elemente 33-38. Das trifft insbesondere dann zu, wenn versucht wird, die nächste Ebene zu drehen, bevor die zuvor gedrehte Ebene in ihrer Lage ordentlich ausgerichtet ist, das heißt die Seiten des Tetraeders müssen wieder glatte Flächen bilden.

Je mehr Ebenen nach diesem System aufgebaut werden, um so instabiler wird das Ganze. Die Realisierung eines funkti­ onsfähigen Geduldspiels mit vier Ebenen ist deshalb nach dieser Erfindung nicht möglich.

Durch die Verwendung eines inneren Drehkreuzes wird ein dreidimensionales logisches Geduldspiel in seinem Aufbau stabilisiert. In der DE 34 90 130 A1 ist dazu ein Beispiel für eine Pyramide und in der DE 31 34 386 T1 für einen Wür­ fel beschrieben. Diese Lösung gibt es aber nur für drei Ebenen. Vier Ebenen konnten bisher mit einem Drehkreuz noch nicht realisiert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Geduldspiel zu schaffen, das als logischen Pyramide in Form eines gleichseitigen Tetraeders aufgebaut ist, zur Erhöhung der Kombinationsmög­ lichkeiten und des Spielreizes aus vier Ebenen besteht, einfach und robust im Aufbau ist und eine leichte Beweg­ lichkeit aller Elemente und Ebenen gewährleistet.

Die Aufgabe wird mit den erfindungsgemäßen Merkmalen des 1. Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Aus­ gestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die logische Pyramide in Form eines gleichseitigen Tetrae­ ders besteht aus vier Ebenen, die aus einer Vielzahl mit­ einander verbundener dreh- und/oder verschiebbarer Einzele­ lemente zusammengesetzt ist, die an den Außenflächen des Tetraeders gleich große gleichseitige Dreiecke bilden.

Jedes Element ist so gelagert, daß es um jeweils vier im Winkel zueinander ausgerichtete und sich im Mittelpunkt des Tetraeders schneidende Achsen drehen kann und daß die be­ züglich einer Achse in einer senkrechten Ebene liegenden Elemente gemeinsam verdrehbar sind.

Der feste Zusammenhalt aller Elemente der Pyramide wird durch ein im Zentrum der Pyramide angeordnetes erstes Dreh­ kreuz mit vier ortsfest in gleichen Winkeln zueinander aus­ gerichteten Achsen erreicht. Die Mittellinien der Achsen schneiden sich im Mittelpunkt der Pyramide.

An den äußeren Enden der Achsen des ersten ortsfesten Dreh­ kreuzes ist das jeweils mittleren Elemente der vier großen Ebenen drehbar befestigt.

Über dem ersten Drehkreuz ist ein zweites Drehkreuz mit vier gegeneinander beweglichen und nicht fest miteinander in Verbindung stehenden Achsen angeordnet. Die Achsen des zweiten Drehkreuzes sind ebenfalls radial in bezug auf den Mittelpunkt der Pyramide ausgerichtet und drehen sich unab­ hängig voneinander auf Kreisbahnen in einem Abstand um den Mittelpunkt des ersten ortsfesten Drehkreuzes.

Die Drehung der vier Achsen des zweiten Drehkreuzes in be­ zug zueinander erfolgt nur beim Drehen der großen Ebenen, wobei immer drei Achsen gemeinsam ihre Lage gegenüber der vierten Achse verändern.

An den nach außen weisenden Enden der vier Achsen des zwei­ ten Drehkreuzes sind drehbar die Spitzenelemente, in Form kleiner Tetraeder drehbar befestigt.

Die gegeneinander drehbare Verbindung des ersten ortsfesten Drehkreuzes zum zweiten Drehkreuz mit den in bezug zueinan­ der beweglichen Achsen erfolgt über die mittleren Elemente der großen Ebenen und durch Verbindungselemente, deren dreieckige Außenflächen um das mittlere Element angeordnet sind. Die Hasen der Achsen des zweiten Drehkreuzes sind da­ zu in besonderer Weise mit Federn und keilförmig gestalte­ ten Flächen ausgerüstet.

Auf den vier Achsen des zweiten Drehkreuzes ist jeweils zwischen dem Spitzenelement und einer Basisfläche, die an den nach innen weisenden Enden der Achsen des zweiten Dreh­ kreuzes angeordnet ist, ein Element in Form eines Oktaeders drehbar gelagert. Die Drehachse verläuft durch die Mittel­ punkte zweier sich gegenüberliegender paralleler Flächen des Oktaeders.

Die in Richtung zu den Spitzen der Pyramide geneigten Flä­ chen des Oktaeders bilden die dreieckigen Außenflächen der mittleren Elemente der Ebenen, die unter den Spitzenelemen­ ten angeordnet sind.

Die Verbindung aller weiteren Elemente erfolgt über Nut- Federverbindungen und/oder keilförmige Flächen.

Durch Schraub- oder Nietverbindungen der entsprechenden Elemente an den jeweiligen Achsen der Drehkreuze ist ein fester Zusammenhalt aller Elemente der Pyramide gegeben, der auch bei einem schnellen Verdrehen der Ebenen ein Aus­ einanderfallen der Pyramide verhindert.

An Hand von Zeichnungen wird der grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemäßen Lösung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 die logische Pyramide in einer Gesamtansicht und einen Schnitt A-A senkrecht zur Bildebene,

Fig. 2 eine gesonderte Darstellung aller Einzelteile der logischen Pyramide,

Fig. 3 eine Explosionszeichnung mit allen Einzelteilen zum Aufbau der unteren großen Ebenen der logischen Pyramide,

Fig. 4 die Zusammensetzung der Elemente der unteren Ebene nach Fig. 3 mit einem geöffneten Einschnitt,

Fig. 5 die logische Pyramide mit verdrehten Ebenen ent­ lang einer Achse.

Die Fig. 1 zeigt den Grundaufbau der Pyramide und einen Schnitt A-A senkrecht zur Bildebene, um das Zusammenspiel der Elemente darzustellen.

Im Zentrum der Pyramide ist ein Drehkreuz 1 mit vier orts­ fest und unter gleichen Winkeln zueinander ausgerichteten Achsen angeordnet. An den Enden der Achsen des Drehkreuzes 1 sind die jeweils mittleren Elemente 3 der großen Ebenen mittels einer Schraubverbindung 10 drehbar befestigt. Aber auch andere geeignete Verbindungen sind denkbar.

Zur Gewährleistung einer glatten äußeren Oberfläche der Py­ ramide sind die Schraubverbindungen 10 der Elemente 3 mit Kappen 9 abgedeckt.

Die Elemente 3 besitzen nach innen weisende sphärische, konkav gewölbte Oberflächen 11, die gegen Federn 12 benach­ barter Verbindungselemente 2 und gegen Federn 13 drücken, die an Basiskörpern von Achsen eines zweiten Drehkreuzes 4 angeordnet sind.

Dieses zweite Drehkreuz 4 ist mit seinen, ebenfalls vier Achsen um das erste Drehkreuz 1 auf sphärischen Kreisbahnen drehbar angeordnet. Der Halt der einzelnen Achsen des Dreh­ kreuzes 4 wird durch die sphärische Basisfeder 13 bewirkt, die in eine entsprechende Nut 14 an dem Element 2 eingreift und gegen die innere sphärische Wölbung 11 des Elementes 13 drückt.

Bei Bewegung der Achsen des Drehkreuzes 4 gleiten die Ba­ sisfedern 13 auf sphärischen Bahnen um den Mittelpunkt des ortsfesten Drehkreuzes 1.

Um die Achsen des zweiten Drehkreuzes 4 sind in der dritten Ebene (von der großen Ebene aus gezählt) jeweils Elemente 5 in Form von Oktaedern drehbar angeordnet. Die Oktaederele­ mente 5 werden durch dreieckige Platten 7 gehalten, indem diese mit den Achsen des Drehkreuzes 4 verschraubt sind. Die Achsen des Drehkreuzes 4 verlaufen durch die Mittel­ punkte zweier sich gegenüberliegender paralleler Flächen der Oktaederelemente 5, die zu diesem Zweck mit einer durchgehenden Bohrung versehen sind.

Über den dreieckigen Platten 7 sind pyramidenförmig die Elemente 8 gestülpt, welche zusammen mit den Platten 7 in Form von kleinen Tetraedern die Spitzenelemente 7, 8 der logischen Pyramide bilden.

Die in Richtung zu den Spitzen der Pyramide geneigten Flä­ chen der Oktaederelemente 5 bilden die dreieckigen Außen­ flächen der mittleren Elemente der jeweils zweiten Ebenen nach dem Spitzenelement 7, 8, bzw. der dritten Ebene von der großen Ebene aus gezählt.

Die Verbindung der Platte 7 mit dem Element 8 erfolgt durch eine Steck-, Rast- oder Klebeverbindung.

Zwischen den Elementen 2 und den Elementen 5 sind Kan­ tenelemente 6 angeordnet, welche durch eine Nut- Federver­ bindung mit den Elementen 2 gleitend verbunden sind und an den nach innen geneigten Flächen der Oktaederelemente 5 und schrägen Keilflächen an der Basis der Achsen des Drehkreu­ zes 4 entlang gleiten. Die Schräge dieser Keilflächen ver­ läuft in Fortsetzung der nach innen geneigten Flächen der Oktaederelemente 5 und ist zur Gewährleistung der Drehbar­ keit der dritten Ebene (von der großen Ebene aus gezählt) rotationssymmetrisch zu den jeweiligen Achsen des Drehkreu­ zes 4 ausgebildet.

Die logische Pyramide besteht aus 30 Einzelelementen in fünf unterschiedlichen Formen, die durch zwei Drehkreuze 1 und 4 zusammengehalten werden.

In Fig. 2 sind alle Teile der logischen Pyramide einzeln aufgeführt. Auf der Zeichnung oben links ist das innere Drehkreuz 1 mit seinen vier ortsfest ausgerichteten Achsen abgebildet. Es ist einmal vorhanden.

In der Reihenfolge von oben links nach unten rechts ist als nächstes eines der Verbindungselemente 2 dargestellt. Es ist in der Pyramide sechsmal enthalten.

Das Element 3, das im Zentrum der großen Ebenen angeordnet ist, wird viermal benötigt.

Als nächstes ist eine der vier Achsen des Drehkreuzes 4 dargestellt. An dieser Achse ist der Basiskörper zu erken­ nen, der die Federn 13 trägt und mit unterschiedlich ge­ formten, keilförmig geneigten Flächen ausgerüstet ist.

Die Oktaederelemente 5 sind viermal und die Kantenelemente 6 zwölfmal in der Pyramide vorhanden. Durch die Oktaedere- lemente 5 führen Bohrungen zur drehbaren Lagerung auf den Achsen des Drehkreuzes 4.

Das Spitzenelement wird aus der dreieckigen Platte 7 und der pyramidenförmigen Kappe 8 zusammengesetzt und wird viermal benötigt.

Als letztes ist die Abdeckkappe 9 abgebildet, die Teil des Elementes 3 ist.

Fig. 3 zeigt in einer Explosionsdarstellung die logische Pyramide in einer unteren bzw. großen Ebene, deren Zusam­ mensetzung teilweise eingeschnitten (ein Element 2 und ein Element 6 ist entfernt) in Fig. 4 zu sehen ist. Außerdem ist links, zum Freilegen der Durchführung einer der Achsen des Drehkreuzes 4, ein Abdeckelement 8 weggelassen, um die dreieckige Platte 7 sichtbar werden zu lassen.

Die Funktion der logischen Pyramide ist aus Fig. 5 zu ent­ nehmen. Alle sichtbaren Außenflächen der Elemente 2, 3, 5, 6 und 8 werden in ihrer Lage zueinander durch Verdrehen der Ebenen verändert. In Fig. 5 sind die vier Ebenen der Pyra­ mide gegeneinander in der vertikalen Achse des ortsfesten Drehkreuzes 1 verdreht.

In gleicher Weise können auch die Ebenen in Richtung der drei anderen Achsen des Drehkreuzes 1 verdreht werden, vor­ ausgesetzt, daß zuvor immer eine Grundausrichtung der logi­ schen Pyramide erfolgt.

Claims (11)

1. Logische Pyramide mit vier Ebenen in Form eines gleich­ seitigen Tetraeders bestehend aus einer Vielzahl mitein­ ander verbundener dreh- und/oder verschiebbarer Einzele­ lemente, die an den Außenflächen des Tetraeders gleich große gleichseitige Dreiecke bilden, wobei jedes Element so gelagert ist, daß es um jeweils vier im Winkel zuein­ ander verlaufende und sich im Mittelpunkt des Tetraeders schneidende Achsen drehbar ist und die bezüglich einer Achse in einer senkrechten Ebene liegenden Elemente ge­ meinsam verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. die Pyramide durch ein erstes Drehkreuz (1) mit vier ortsfest in gleichen Winkeln zueinander ausgerichteten Achsen, deren Mittellinien sich im Mittelpunkt der Py­ ramide schneiden, zusammengehalten ist und an den äu­ ßeren Enden der Achsen des ersten Drehkreuzes (1) drehbar die jeweils mittleren Elemente (3) der vier großen Ebenen befestigt sind,
• 2. um das erste ortsfeste Drehkreuz (1) ein zweites Dreh­ kreuz (4) mit den gegeneinander beweglichen und nicht fest miteinander in Verbindung stehenden Achsen, die ebenfalls radial in bezug auf den Mittelpunkt der Py­ ramide ausgerichtet sind, auf Kreisbahnen in einem Ab­ stand um den Mittelpunkt des ersten Drehkreuzes (1) drehbar angeordnet sind und an den nach außen weisen­ den Enden der Achsen des zweiten Drehkreuzes (4) dreh­ bar die Spitzenelemente (7, 8) der Pyramide angeordnet sind.

2. Logische Pyramide nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die gegeneinander drehbare Verbindung des er­ sten ortsfesten Drehkreuzes (1) zu dem zweiten Drehkreuz (4) mit den in bezug zueinander beweglichen Achsen über die mittleren Elemente (3) der großen Ebenen und Verbin­ dungselementen (2) erfolgt, deren dreieckige Außenflä­ chen um das mittlere Element (3) angeordnet sind.

3. Logische Pyramide nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zur drehbaren Verbindung des zweiten Drehkreu­ zes (4) mit den Elementen (2) und (3) an der Basis der Achsen des zweiten Drehkreuzes (4) sphärisch gewölbte Federn (13) und keilförmig abgeschrägte Flächen angeord­ net sind.

4. Logische Pyramide nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Pyramide aus 30 Einzelelementen in fünf un­ terschiedlichen Formen besteht, die durch die beiden Drehkreuze (1) und (4) zusammengehalten sind.

5. Logische Pyramide nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die 30 Einzelelementen sechs Verbindungselemen­ te (2), vier Zentralelemente (3), vier Oktaederelemente (5), zwölf Kantenelemente (6) und vier Spitzenelemente (7, 8) sind.

6. Logische Pyramide nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Elemente (2, 3, 5, 6) untereinan­ der durch Nut-Federverbindungen (12, 13, 14) und/oder schräge Keilflächen miteinander verbunden sind.

7. Logische Pyramide nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die mittleren Elemente (3) der vier großen Ebe­ nen mit den äußeren Enden der Achsen des ersten Dreh­ kreuzes (1) und die Spitzenelemente (7, 8) mit den äuße­ ren Enden der Achsen des zweiten Drehkreuzes (4) ver­ schraubt sind.

8. Logische Pyramide nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die mittleren Elemente (3) der vier großen Ebe­ nen mit den äußeren Enden der Achsen des ersten Dreh­ kreuzes (1) und die Spitzenelemente (7, 8) mit den äuße­ ren Enden der Achsen des zweiten Drehkreuzes (4) vernie­ tet sind.

9. Logische Pyramide nach Anspruch 1, 5, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spitzenelement (7, 8) aus einer mit den äußeren Enden der Achsen des zweiten Drehkreuzes (4) drehbar verbundenen dreieckigen Platte (7) besteht, über die eine pyramidenförmige Kappe (8) gestülpt ist.

10. Logische Pyramide nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die dreieckige Platte (7) und die pyramidenför­ mige Kappe (8) durch eine Steck-, Rast- oder Klebever­ bindung miteinander verbunden ist.

11. Logische Pyramide nach Anspruch 1, 5, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle der mittleren Elemente (3) der vier großen Ebenen mit den äußeren En­ den der Achsen des ersten Drehkreuzes (1) unter einer Abdeckkappe versteckt ist.