DE202019004795U1

DE202019004795U1 - Magnetisch verbindbare Konstruktionselemente

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Publication number: DE202019004795U1
Application number: DE202019004795.6U
Authority: DE
Original assignee: Toy World Ass GmbH; Toy World Association GmbH
Current assignee: Toy World Ass GmbH; Toy World Association GmbH
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2020-01-24
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: DE202019001457U1

Abstract

Konstruktionselement, insbesondere in Gestalt eines flachen plattenartigen oder rahmenartigen Körpers aus Kunststoff, das mindestens eine vorzugsweise an einem Randbereich des Konstruktionselements (1) angeordnete Magnetbaugruppe (2) zur magnetischen Verbindung mit einem entsprechend ausgebildeten anderen Konstruktionselement aufweist, und wobei die Magnetbaugruppe (2) einen frei um seine Längsachse drehbar in einer Magnetaufnahmekammer angeordneten rundstabförmigen Magneten (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetbaugruppe (2) ein die Magnetaufnahmekammer bildendes Rohrelement (4) und einen Haltekörper (5) in Gestalt einer bügelförmigen Zange aufweist, die einem parallel zum Rohrelement (4) verlaufenden Einbettungskörper (51) und an dessen Enden zum Rohrelement (4) hin abgewinkelte Zangenarmen (52) aufweist, welche das Rohrelement (4) mit dem eingesetzten Magneten (3) an jeweils einem Ende ergreifen und verschließen, und wobei der Einbettungskörper (51) in das als Kunststoffspritzgussteil ausgebildete Konstruktionselement (1) eingespritzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft magnetisch verbindbare Konstruktionselemente, die insbesondere plattenartig oder rahmenartig ausgebildet sind und an mindestens einem Randbereich einen zylinderstabförmigen Magneten aufweisen, der frei drehbar in einer Magnetaufnahmekammer untergebracht ist, um eine magnetische Verbindung mit einem Randbereich eines benachbarten Konstruktionselements zu ermöglichen.
Solche magnetisch verbindbaren Konstruktionselemente sind aus der EP 2 590 183 B1 bekannt, wobei diese Konstruktionselemente quadratische, dreieckige oder sonst vieleckige Platten oder Rahmen sein können, die an ihren Rändern mit eingebauten Magneten ausgestattet sind, die jeweils in einer eine Magnetaufnahmekammer bildenden Hülle frei drehbar angeordnet sind, so dass damit verbundene Konstruktionselemente magnetisch aneinander haften und entlang ihrer benachbarten Ränder scharnierartig relativ zueinander drehbar sind.
Die bekannten Konstruktionselemente haben einen komplizierten Aufbau. Das eigentliche Konstruktionselement ist dreischichtig aufgebaut und hat ein mittleres Plattenelement, das sandwichartig zwischen zwei äußeren Plattenelementen eingebettet ist. Jede Magnetaufnahmekammer ist durch einen klammerartigen Magnethalter gebildet, das mit einem etwa einen Dreiviertelkreis umspannenden Bogenbereich eine quasi-zylindrische Magnetaufnahmekammer umschließt und zwei sich daran anschließende parallele Schenkel aufweist, welche zwischen sich einen Randbereich des mittleren Plattenelements aufnehmen und damit mittels eines Ultraschallschweißprozesses verbunden sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, magnetisch verbindbare Konstruktionselemente mit einem wesentlich einfacheren Aufbau und deutlich vereinfachter Herstellbarkeit zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebene Anordnung gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Magnetaufnahmekammer durch einen Magnethalter mit einem zylindrischen Rohrelement, in welches der zylinderstabförmige Magnet eingelegt ist, und mit Halteelementen gebildet, welche das Rohrelement vorzugsweise mit zwei Stopfenkörpern halten, die in die beiden offenen Enden des Rohrelements eintauchen und das Rohrelement mit dem darin befindlichen Magneten dadurch an beiden Enden verschließen und fixieren. Der Magnethalter kann dann in den betreffenden Randbereich des Konstruktionselements eingebettet werden, indem das Konstruktionselement unter Umspritzen des Magnethalters mit dem darin aufgenommenen Magneten als Kunststoffspritzgußteil hergestellt wird, so dass das Konstruktionselement nach der Erfindung als einstückiges Kunststoffspritzgussteil hergestellt werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung in Gestalt verschiedener möglicher Ausführungsformen der Halteelemente für das den Magneten aufnehmende Rohrelement sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Halteelemente benennen generell als bügelartige Zange ausgebildet sein, die einen parallel zu dem zu haltenden Rohrelement verlaufenden flachen Einbettungskörper bildet, der in das Konstruktionselement eingebettet wird, und der an seinen beiden Enden jeweils einen das entsprechende Ende des Rohrelements erfassenden Zangenarm aufweist. Dabei weist jeder Zangenarm vorzugsweise ein etwas in das entsprechende offene Ende des Rohrelements eintauchendes Zapfen- oder Stopfenelement auf, das etwas in das entsprechende Ende des Rohrelements eintaucht und dieses dadurch sowohl verschließt als auch formschlüssig hält. Durch schwach konische Gestaltung des Zapfen- oder Stopfenelements kann auch eine Abdichtung mit dem jeweiligen Ende des Rohrelements erreicht werden, so dass auch, wenn das Konstruktionselement mit Wasser in Berührung kommt, kein Wasser in die Magnetaufnahmekammer eindringt.
Die bügelartige Zange kann einstückig ausgebildet sein, indem zwei sie bilden die Halteelemente einteilig miteinander verbunden sind, wobei die Verbindung eine Querschnittsverringerung aufweisen kann, um die Zange zum Einsetzen des Rohrelements biegsam zu machen, oder die bügelartige Zange kann aus zwei separaten Halteelementen zusammengesetzt sein, die durch eine Form Schluss Verbindung zusammensteckbar oder zusammensetzbar sind.
Alternativ können die Halteelemente durch zwei Stopfenkörper gebildet sein, die das den Magneten aufnehmende Rohrelement an beiden Enden verschließen und jeweils einen flächigen Ansatz haben, der mit Formationen in Gestalt mindestens einer Öffnung oder von Erhebungen ausgebildet sind, um beim Einspritzen eine Formschlußverbindung mit dem Konstruktionselement herzustellen.
Das den Magneten aufnehmende Rohrelement kann als dünnwandiges Edelstahlrohr aus nichtmagnetischem Edelstahl ausgebildet sein.
Der Magnethalter mit dem eingesetzten Magneten kann vollständig in den Kunststoff des Konstruktionselements eingebettet, also vollständig von dem Kunststoff umspritzt sein, so dass der komplette Magnethalter einschließlich des Rohrelements von einer dünnen Kunststoffschicht des Konstruktionselements umgeben ist.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben, in denen zeigt:

1 ein Konstruktionselement nach der Erfindung mit einer ersten Ausführungsform des Magnethalters,
2 ein Konstruktionselement nach der Erfindung mit einer zweiten Ausführungsform des Magnethalters,
3 ein Konstruktionselement nach der Erfindung mit einer dritten Ausführungsform des Magnethalters, und
4 ein Konstruktionselement nach der Erfindung mit einer vierten Ausführungsform des Magnethalters.

Die Zeichnungsfiguren 1 bis 3 zeigen jeweils ein Konstruktionselement 1 nach der Erfindung in Gestalt eines flachen plattenartigen quadratischen Rahmens. Das Konstruktionselement 1 ist als einteiliges Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet.
An jeder der vier Seiten des quadratischen Konstruktionselements 1 ist im Mittenbereich des Plattenrands des Konstruktionselements eine Magnetbaugruppe 2 eingesetzt. In den Zeichnungen sieht man jeweils diese Magnetbaugruppe 2 an drei Seiten des Konstruktionselements 1 in dem darin eingespritzten Zustand, wo sie sich in den Plattenrand des Konstruktionselements harmonisch einfügen, und an der vierten, in den Zeichnungen jeweils oberen Seite ist die Magnetbaugruppe 2 herausgezogen und auseinandergezogen dargestellt, so dass der Aufbau und die Einzelteile der Magnetbaugruppe im einzelnen erkennbar sind.
Die Magnetbaugruppe 2 besteht bei allen Ausführungsformen aus einem zylinderstabförmigen Magneten 3, weiter aus einem Rohrelement 4, dessen Inneres eine Magnetaufnahmekammer bildet, in welche der Magnet 3 um seine Längsachse frei drehbar eingesetzt ist, und aus einem aus zwei Halteelementen 5a und 5b Ware bestehenden Haltekörper 5, welcher das Rohrelement 4 mit dem darin eingesetzten Magneten 3 hält.
Der Haltekörper 5 hat die Gestalt einer bügelförmigen Zange mit einem parallel zu dem gehaltenen Rohrelement 4 verlaufenden flachen Einbettungskörper 51, der beim Spritzgießen des Konstruktionselements 1 durch Umspritzen in dessen jeweiligen Randbereich eingebettet wird. An den beiden Enden des Einbettungskörpers 51 schließt sich jeweils abgewinkelt ein zum Rohrelement 4 vorspringender Zangenarm 52 an, der mit dem betreffenden Ende des Rohrelements 4 zusammenwirkt und dieses hält und verschließt. Dazu ist am freien Ende jedes Zangenarms 52 ein Stopfenkörper 53 gebildet, der leicht in das betreffende offene Ende des Rohrelements 4 eintaucht und dieses dadurch formschlüssig hält und zugleich verschließt. Der in das Ende des Rohrelements 4 eintauchende Bereich des Stopfenkörpers 53 kann dabei leicht konisch geformt sein, so dass er zugleich eine Abdichtung mit dem Ende des Rohrelements 4 bildet.
Die drei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen jeweils eine mögliche Ausführungsform des Haltekörpers 5.
Bei der Ausführungsform in 1 ist der Haltekörper einteilig ausgebildet und hat in der Längsmitte des Einbettungskörpers 51 einen die beiden Halteelemente 5a und 5b trennenden Einschnitt 54 zur Bildung einer Querschnittsschwächung, um den Haltekörper etwas aufbiegbar zu machen, um die beiden Stopfenkörper 53 etwas auseinanderbewegen zu können, damit das Rohrelement 4 mit dem eingesetzten Magneten 3 dazwischen eingefügt werden kann.
Bei der Ausführungsform nach 2 ist der Haltekörper 5 zweiteilig und besteht aus zwei Halteelementen 5a und 5b, die zusammensteckbar sind, um das Rohrelement 4 mit dem eingesetzten Magneten 3 zwischen den beiden Stopfenkörpern 53 aufzunehmen. Dazu ist die eine Halteelement 5a mit einem Einsteckvorsprung 55 versehen, der in eine komplementäre Einstecköffnung 56 des anderen Halteelements 5b einsteckbar ist. Diese Ausführungsform ermöglicht ein Öffnen und Schließen der Stopfenkörper 53 mit Bezug auf das Rohrelement 4 unter Beibehaltung der Parallelität der Achsen des Rohrelements 4 und der Stopfenkörper 53.
Bei der Ausführungsform nach 3 ist der Haltekörper 5 wiederum zweiteilig, so dass ein Öffnen und Schließen der Stopfenkörper 53 mit Bezug auf das Rohrelement 4 unter Beibehaltung der Parallelität der Achsen des Rohrelements 4 und der Stopfenkörper 53 möglich ist. Die beiden Halteelemente 5a und 5b des Haltekörpers 5 haben bei dieser Ausführungsform zwei parallel aneinanderlegbare Laschen 57 und 58, die mit komplementären Formschlusselementen 59 in Gestalt von Zapfen an der einen Lasche und Löchern an der anderen Lasche versehen sind. Nach dem Zusammenstecken der Stopfenkörper 53 mit dem Rohrelement 4 können die beiden Laschen 57 und 58 durch leichtes relatives Drehen der beiden Halteelemente 5a und 5b um die Achse der Stopfenkörper miteinander in Anlage und Eingriff gebracht werden.
Bei allen diesen Ausführungsformen sind in den Halteelementen 5a und 5b des Haltekörpers 5 Querlöcher 6 vorgesehen, die beim Umspritzen des Haltekörpers 5 mit dem Kunststoff des Konstruktionselements bei dessen Spritzgießvorgang mit dem Kunststoff durchsetzt werden, um den Haltekörper fest im Konstruktionselement zu verankern.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in den 4 bis 6 dargestellt. 4 zeigt ein wiederum quadratisches Konstruktionselement 1 mit einer Magnetbaugruppe 2 an jeder der vier Seiten des Konstruktionselements 1. Bei dieser Ausführungsform sind die Magnetbaugruppen 2 vollständig in das Konstruktionselement 1 eingespritzt, weshalb das Konstruktionselement 1 in 4 im Schnitt dargestellt ist.
Die in 4 als Einzelheit V markierte Magnetbaugruppe 2 ist in 5 separat in perspektivischer Darstellung gezeigt, und in 6 ist diese Magnetbaugruppe auseinandergezogen dargestellt.
Wie man aus 6 erkennt, besteht die Magnetbaugruppe 2 hier wiederum aus einem zylinderstabförmigen Magneten 3, weiter aus einem Rohrelement 4, dessen Inneres eine Magnetaufnahmekammer bildet, in welche der Magnet 3 um seine Längsachse 3 drehbar eingesetzt ist, und aus zwei Halteelementen 5a und 5b, die jeweils durch einen Stopfenkörper 53 und einen sich daran anschließenden Flachkörper 51a gebildet ist, wobei der Flachkörper 51 a im Ausführungsbeispiel ein Loch zur Herstellung einer Formschlußverbindung mit dem Kunststoff des Konstruktionselements 1 beim Umspritzen aufweist, der stattdessen aber auch beispielsweise Flächenerhebungen zur Bildung einer Verzahnung mit dem Kunststoff aufweisen kann.
Wie schon in Bezug auf 4 gesagt, ist bei dieser Ausführungsform jede Magnetbaugruppe 2 vollständig in den Kunststoff des Konstruktionselements 1 eingespritzt, so dass auch das Rohrelement 4 von einer dünnen Kunststoffschicht umgeben ist.
Ein vollständiges Umspritzen der Magnetbaugruppe 2 ist natürlich auch bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen nach den 1 bis 3 möglich. Bei einem vollständigen Einspritzen genügt allerdings die einfachere Ausbildung der Halteelemente 5a und 5b, wie sie in den 5 und 6 dargestellt sind, da dann die Fixierung der Magnetbaugruppe im Konstruktionselement auch durch die Umspritzung des Rohrelements 4 erfolgt.
Zwar verschlechtert die den Rohrkörper 4 umschließende Kunststoffschicht den beim Zusammenwirken mit der Magnetbaugruppe eines benachbarten Konstruktionsteils gebildeten magnetischen Kreis geringfügig, jedoch hat die vollständige Umspritzung den Vorteil, dass das Konstruktionselement leicht, nämlich auch in einer Waschmaschine, waschbar und desinfizierbar ist, was insbesondere bei der Verwendung solchen Konstruktionsspielzeugs in Kindergärten von großem Vorteil ist.
Bei allen Ausführungsformen kann das Rohrelement 4 als dünnwandiges Metallrohr ausgebildet sein, wobei das Metallrohr auch ein Edelstahlrohr sein kann, das aus nichtmagnetischem Edelstahl besteht.
Es versteht sich, dass sich bei Konstruktionselementen nach der Erfindung eine Magnetbaugruppe 2 nicht zwingend an einem Randbereich befinden muss, sondern sich auch an anderer Stelle befinden kann, um Konstruktionsmöglichkeiten zu ermöglichen, bei denen Konstruktionselemente nicht nur an ihren Rändern magnetisch verbunden sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2590183 B1 [0002]

Claims

Konstruktionselement, insbesondere in Gestalt eines flachen plattenartigen oder rahmenartigen Körpers aus Kunststoff, das mindestens eine vorzugsweise an einem Randbereich des Konstruktionselements (1) angeordnete Magnetbaugruppe (2) zur magnetischen Verbindung mit einem entsprechend ausgebildeten anderen Konstruktionselement aufweist, und wobei die Magnetbaugruppe (2) einen frei um seine Längsachse drehbar in einer Magnetaufnahmekammer angeordneten rundstabförmigen Magneten (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetbaugruppe (2) ein die Magnetaufnahmekammer bildendes Rohrelement (4) und einen Haltekörper (5) in Gestalt einer bügelförmigen Zange aufweist, die einem parallel zum Rohrelement (4) verlaufenden Einbettungskörper (51) und an dessen Enden zum Rohrelement (4) hin abgewinkelte Zangenarmen (52) aufweist, welche das Rohrelement (4) mit dem eingesetzten Magneten (3) an jeweils einem Ende ergreifen und verschließen, und wobei der Einbettungskörper (51) in das als Kunststoffspritzgussteil ausgebildete Konstruktionselement (1) eingespritzt ist.
Konstruktionselement nach Ansprüche 1, wobei der Haltekörper (5) an den freien Enden seiner Zangenarme (52) jeweils mit einem Stopfenkörper (53) ausgebildet ist, der etwas in das jeweilige offene Ende des Rohrelements (4) eintaucht, um dieses zu halten und zu verschließen.
Konstruktionselement nach Anspruch 2, wobei der Haltekörper (5) einteilig ausgebildet und im Bereich des Einbettungskörpers (51) in der Ebene seiner Bügelform biegsam ist, um die Stopfenkörper (53) um eine geringe Distanz zum Zwecke des Einsetzens des Rohrelements (4) mit dem darin eingesetzten Magneten (3) auseinander bewegen zu können.
Konstruktionselement nach Anspruch 3, wobei der Einbettungskörper (51) durch eine Querschnittsschwächung beispielsweise in Gestalt eines Einschnitts (54) in zwei Halteelemente (5a, 5b) zum Herstellen seiner Biegsamkeit gegliedert ist.
Konstruktionselement nach Anspruch 2, wobei der Haltekörper (5) aus zwei in Längsrichtung des Rohrelements (4) mittels komplementärer Steckelemente (55, 56) zusammensteckbaren Halteelementen (5a, 5b) besteht.
Konstruktionselement nach Anspruch 2, wobei der Haltekörper (5) aus zwei Halteelementen (5a, 5b) besteht, die mit komplementären, jeweils parallel zum Rohrelement (4) verlaufenden und aneinanderlegbaren Laschen (57, 58) versehen sind.
Konstruktionselement nach Anspruch 6, wobei die Laschen (57, 58) mit komplementären Formschlussmitteln wie insbesondere Zapfen und Löchern (59) versehen sind.
Konstruktionselement, insbesondere in Gestalt eines flachen plattenartigen oder rahmenartigen Körpers aus Kunststoff, das mindestens eine vorzugsweise an einem Randbereich des Konstruktionselements (1) angeordnete Magnetbaugruppe (2) zur magnetischen Verbindung mit einem entsprechend ausgebildeten anderen Konstruktionselement aufweist, und wobei die Magnetbaugruppe (2) einen frei um seine Längsachse drehbar in einer Magnetaufnahmekammer angeordneten rundstabförmigen Magneten (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetbaugruppe (2) ein die Magnetaufnahmekammer bildendes Rohrelement (4) und zwei Halteelemente (5a, 5b) aufweist, die jeweils einen etwas in das Rohrelement eintauchenden Stopfenkörper (53) zum verschließen jeweils eines Endes des Rohrelements (4) und einen daran an geformten Flachkörper (51a) aufweisen, der in das als Kunststoffspritzgussteil ausgebildete Konstruktionselement (1) eingespritzt ist.
Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei der in das jeweilige Ende des Rohrelements (4) eintauchende Bereich jedes Stopfenkörpers (53) zum Zwecke der Herstellung einer Abdichtung mit dem Ende des Rohrelements (4) leicht konisch ausgebildet ist.
Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die oder jede Magnetbaugruppe (2) vollständig in den Kunststoff des Konstruktionselements (1) eingebettet ist.
Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Haltekörper (5) oder die Halteelemente (5a, 5b) mit Vertiefungen oder Durchgangslöchern (6) versehen ist bzw. sind, in welche beim Umspritzen mit dem Kunststoff des Konstruktionselements (1) Kunststoff eindringen kann, um das Halteelement im Konstruktionselement zu verankern.
Konstruktionselement nach einen der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Rohrelement (4) ein dünnwandiges Metallrohr ist, das vorzugsweise aus nichtmagnetischem Edelstahl besteht.