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Gelenkbaustein für Spielzeug-Steckbausätze
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Gelenkbaustein für Spielzeug-Steckbausätze
gemäß dem Oberbegriff des Paterltanspruchs 1.
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Es sind Gelenkbausteine oben erwähnter Gattung bekannt., dessen Außenring
mehrere über den Umfang gleichmäßig verteilte Ausnehmungen aufweist, in denen die
Schenkel der H-Bausteine aufgenommen werden können.
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Die Ausnehmungen enden in geringem axialen Abstand zum Zentralkörper
in einer Anschlagfläche, auf der sich der H-Baustein abstützen kann. Der Zentralkörper
besitzt eine prismatische und im Querschnitt betrachtet quadratische Aussparung
zur Aufnahme eines dementsprechend ausgebildeten Hohlprismas, mit dem der Gelenkbaustein
in eine aus H-Bausteinen bestehende Konstruktion eingegliedert wird.
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Derartige Gelenkbausteine können nur in Verbinduitg mit entsprechenden
Zwischenstücken sinnvoll, d. h.
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unter Ausnützung all ihrer Verwendungsmöglichkeiten eingesetzt werden.
Der Verbraucher, der sich zum Kauf eines derartigen Gelenkbausteins entschließt,
ist somit gezwungen, weitere Elemente, die im Grunde genommen vom Aufbau her nicht
zu seinem' Spielzeug -Steckbausatz gehören, zusätzlich zu kufen.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Gelenkbaustein
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, daß er ohne Zwischenschaltung
von zusätzlichen Hilfsbausteinen und ohne Einschränkung-seincr Verwendungsmöglichkeiten
in ein beliebiges System aus H-Bausteinen integriert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Zentralkörpers stellt sicher,
daß die sich relativ zueinander drehenden Teil des Gelenkbausteins unmittelbar über
einen H-Baustein in einem Verbund au H-B::'usteinen festgelegt werden können. Irgendwelche
Zwischenelemente, die den Steckbausatz erweitern würden, können entfallen.
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Zu einer besonders günstigen Ausführungsform des Gelenkbausteins
gelangt man mit den Merkmalen des Unteranspruchs 2. Diese darin beschriebene Anordnung
von Stecklöchern stellt sicher, daß ein H-Baustein zentrisch zur Gelenkachse positioniert
werden kann, wodurch auf einfache Weise eine Achse mit einem darauf gelagerten -Rad
gebildet wird.
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Wenn die Stecklöcher durch den gesamten Zentralkörper hindurch verlaufen,
ist die Möglichkeit gegeben, den Gelenkbaustein auf beiden Seiten symmetrisch zu
fixieren.
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Die Weiterbildung des Gelenkbausteins gemäß Unteranspruch 5 schafft
weitere Anschlußmöglichkeiten für den Gelenkbaustein an einen Bausteinverbund, wodurch
die Anwendungsmöglichkeiten des Gelenkbausteins zusätzlich erweitert werden. Auch
diese Stecklöcher verlaufen bevorzugterweise durch den gesamten Zentralkörper, wodurch
der Aufbau des Gelenkbausteins einfacher und sein Anwendungsgebiet universeller
wird. Der in den Gelenkbaustein eingesetzte H-Baustein wird durch die Seitenflächen
der Stecklöcher gegen Verdrehen gesichert. Als Verschiebeanschlag kann entweder
der Stecklochgrund oder der H-Steg des Bausteins dienen, der sich nach vollkommenem
Eindringen des H-Bausteinschenkels im Steckloch an der Stirnfläche des Gelenkbausteins
bzw. des Zentralkörpers abstützt.
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Der Gelenkbaustein weist zur Reali.sierung der erfindungsgemäßen
Maßnahmen zwangsläufig einen Zentralkörper auf, dessen Durchmesser von der Breite
des H-Bausteins bestirnmt ist. Die Ringstärke des Außenrings wird durch die lichte
Weite der H-Bausteinschenkel bestimmt.
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Um auch mit den Stirnflächen der Schenkel des Gelenkbausteins zur
sicheren Fixierung der H-Bausteine beitragen zu können, besitzt der Gelenkbaustein
bevorzugterweise einen Aufbau, wie er mit den Merkmalen des Unteranspruchs 7 beschrieben
ist. Die Ausnehmungen in den Stirnflächen des Außenrings sind dabei nur von radial
verl.Etlferldf?ll Ni Len jeweils gleicher Tiefe gebildet, und die ir, radialer Richtung
notwendige Anschlagfläche für die Stirnseiten der H- Bausteinschenkel wird durch
eine Auflagelinie je eines H-Bausteinschenkels auf dem Außenumfang des Anschlagbunds
ersetzt. Auf diese Weise
kann eine Reduzierung der Führungslänge
im Bereich des Außenrings für den H-Baustein in Kauf genommen werden.
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Um den Gelenkbaustein wirtschaftlich herstellen zu können, wird der
Zentralkörper beispielsweise geteilt ausgeführt, wobei die Zentralkörperhälften
seitlich in einen einstückigen Außenring eingesetzt und bevorzugterweise mittels
einer Schnappverbindung untereinander verbunden werden. Es ist darüberhinaus besonders
vorteilhaft den Zentralkörper und den Außenring jeweils geteilt auszuführen. Dabei
sind jeweils identische Konturen der jeweiligen Bauteilhälften anzustreben.
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Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen IJnteranspruchen.
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Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines
H-Bausteins mit bevorzugten Abmessungen, Fig. 2 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform
eines Gelenkbausteins zur Verbindung von H-Bausteinen von der in Fig. 1 gezeigten
Forrn, Fig. 3 eine Ansicht eines Schnitts durch den in Fig. 2 gezeigten Gelenkbaustein
entlang der Linie III-III, und Fig. 4 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht einer weiteren
Ausführungsform eines Gelenkbauetc ins
Der in Fig. 1 gezeigte H-Baustein
1 besitzt eine Quaderstnikzur mit den Außenabmessungen L x B x H, wobei diese Außenabmessungen
ganzzahlige Vielfache einer Bezugslänge darstellen.
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Wird die Höhe H des Bausteins zu dieser Bezugsgröße gewählt, so besitzt
der Baustein bevorzugterweise eine Breite B in der Größenordnung 2 x H und eine
Länge L der Größenordnung 3 x H. Zur Bildung der H-Struktur besitzt der Baustein
auf zwei entgegengesetzten Seiten Ausnehmungen der Länge A und der Breite S. Bevorzugterweise
hat diese Ausnehmung die Form eines Würfels mit der Kantenlänge H. Der Baustein
1 besitzt damit vier H-Schenkel la und einen H-Steg lb. Der H-Baustein weist ferner
vier Schenkel-Stirnflächen lc, vier Schenkel-Innenflächen ld und zwei Schenkel-Außenflächen
ld auf.
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In den Fig. 2 bis 4 werden Ausführungsformen eines Gelenkbausteins
2 gezeigt, der direkt und ohne Zwischenelemente in ein aus H-Bausteinen aufgebautes
System eingegliedert werden kann. Der Gelenkbaustein besteht im wesentichen aus
zwei Bauteilen, einem Außenring 3 und einern Zentralkörper 4. Der Außenring 3 ist
drehbar auf dem walzenförmig ausgebildeten Zentralkörper 4 gelagert, und der Zentralkörper
4 weist gemäß der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsform auf beiden Seiten
einen radial etwas über den Außenring 3 vorstehenden Anschlagbund 5 auf, durch den
der Außenring 3 in axialer Richtung festgelegt wird. Der Zentralkörper 4 und der
Außenring 5 sind bevorzugterweise aus Kunststoff hergestellt, so daß der Reibungskoeffizient
zwischen den beiden Bestandteilen des Gelenkbausteins möglichst klein gehalten werden
kann. Fig. 3 zeigt daß der Zentralkörper 4 aus zwei Zentralkörperhälften 4a und
4b zusammengesetzt ist, welche eine identische Kontur aufweisen.
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Die axiale Sicherung dieser beiden Zentralkörperhälften
erfolgt
über eine nicht gezeigte Steckverbindung.
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Der Außenring 3 besitzt mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte
Ausnehmungen (" deren Breite der Höhe H der F1-Bausteinschenkel la angepaßt ist.
Der Außenring kann damit auf die Weise mit einem H-Baustein verbunden werden, daß
dieser mit seinen Schenkeln la in radialer Richtung in die Ausnehmungen 6 auf beiden
Seiten des Außenrings 3 geschoben wird. Dies ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit,
den Außenring 3 in einen Verbund aus H-Bausteinen zu integrieren: Es kann beispielsweise
auch vorgesehen sein, daß die Aussparung 6 zwei aneinanderliegende Schenkel la verschiedener
H-Bausteine aufnimmt. Die Ausnehmung 6 im Außenring 3 wird bevorzugterweise durchgehend
ausgebildet, um die Führungslänge F für die H-Bausteine möglichst groß halten zu
können. Die Anzahl der Ausriehmungen 6 im Außenring 3 kann beliebig variiert werden;
in der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsform sind drei Ausnehmungen 6 vorgesehen,
so daß der Teilungswinkel t der Ausnehmungen 6 120° beträgt. Weitere bevorzuSl>
Teiiungswinkel Csind 450 und 900.
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Der Zentralkörper 4 weist in axialer Richtung durchgehende Stecklochpaare
7 und 8 auf, die zur formschlüssigen Aufnahme der H-Bausteinschenkel la dienen.
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Das Stecklochpaar 7 ist so angeordnet, daß sie sich diametral gegenüberliegen
und so ausgerichtet sind, daß ein H-Baustein mit seinen Schenkeln la in axialer
Richtung in diese Stecklöcher 7 eingeführt werden kann.
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Er wird dadurch zentrisch zur Gelenkachse positioniert.
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Ein Baustein, der in dieses Stecklochpaar 7 eingesetzt ist, kann dadurch
als Achse verwendet werden, wobei in diesem Fall der Außenring zum Rad wird. Der
Zentralkörper besitzt ferner zumindest auf einer Stirnseite mindestens eine Ausnehmung
8, deren Querschnitt dem Schenkelquerschnitt des H-Bausteins entspricht und
die
in der Weise ausgerichtet ist, daß der H-Baustein im eingesetzten Zustand so aiigeordnet
ist, daß sein H-Steg lb in radialer Richtung verläuft. Der Abstand G zwischen der
Außenkante des Stecklochs 8 und dem Außenumfang des Außenrings 3 ist dabei jeweils
so bemessen, daß er kleiner ist als die lichte Weite S zwischen den H-Bausteinschenkeln
la. Die Anzahl der Stecklöcher 8 pro Seitenfläche des Zentralkörpers 4 kann entsprechend
variiert werden. Ebenso können die Stecklöcher 8 ebenso wie die Stecklöcher 7 in
axialer Richtung durchgehend ausgebildet sein (Fig. 2 und 3).
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Um den H-Baustein in der zuletzt beschriebenen Weise mit dem Gelenkbaustein
verbinden zu können, muß die Führungslänge F für den H-Baustein 1 in gewissen Grenzen
gehalten werden. Um diese Führungslänge F dennoch ausreichend groß gestalten zu
können, ist die Ausnehmung 6 als durchgehende Nut ausgebildet. In der in den Fig.
2 und 3 gezeigten Ausführungsform bildet dann die Außenumfangsfläche des Anschlagbundes
5 einen linienföi',migen Anschlag für die Stirnflächen le der in die Ausnehmungen
6 eingesetzten H-Bausteine 1.
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Die Tiefe T1 des Außenrings bzw. T2 des Zentralkörpers wird bevorzugterweise
den Außenabmessungen des H-Bausteins angepaßt. In Fig. 3 entspricht die Tiefe T2
des Zentralkörpers 4 der doppelten Länge A der Bausteinschenkel la, und die Tiefe
T1 des Außenrings ist so bemessen, daß die Bausteinschenkel la von den Seitenwänden
der Ausnehmung 6 ausreichend gestützt werden. Wenn ein H-Baustein 1 in das Stecklochpaar
7 gemäß f?ig. 2 gesteckt wird, kann er in axialer Richtur-lg des Gelenkbausteins
so weit verschoben werden, daß dr mii, seinem H-Steg 1b an einer Frontseite des
Zentralkörpers 4 anliegt. Wird die Tiefe T2 des Zentral-
ko ers
4 verkleinert, so wird der H-Baustein 1 in axialer Richtung entweder durch den Stecklochgrund
(bei nicht durchgehenden Stecklöchern) oder durch eine Stirnfläche ic eines von
der anderen Seite des Zentralkörpers 4 her eingesteckten H-Bausteins festgelegt.
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Der Aufbau des Gelenkbausteins gemäß den Fig. 2 und 3 hat den Vorteil,
daß die Zentralkörperhälften 4a bzw.
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4b identisch ausgebildet werden können und daß die Seitenflächen le
der auf den Außenring 3 des Gelenkbausteins 2 aufgesetzten H-Bausteine mit der Stirnfläche
des Zentralkörpers 4 bündig abschließen.
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Die Fig. 2 und 3 zeigen einen Gelenkbaustein, bei dem ein Anschlagbune
auf dem Zentralkörper die axiale Fixierung des Außenrings übernimmt. Fig. 4 zeigt
eine weitere Ausführungsform eines Gelenkbausteins, bei dem der Zentralkörper als
glatte Walze ausgebildet ist, die innerhalb des Außenrings gleitend gelagert und
zwischen ringförmigen Anschlagflächen des Außenrings in axialer Richtung geführt
ist. Der Außenring 3 besitzt Ausnehmungen 6, deren Breite der Höhe H der Bausteinschenkel
la entspricht. Der Teilungswinkel γ der Ausnehmungen 6 beträgt in dieser Ausführungsform
6(>0. Weitere bevorzugte Teilungseinkel γ sind 45° und 90°. Die Ausnehmungen
6 werden gemäß dieser Ausführungsform von durchgehenden Einfräsungen gebildet, deren
Tiefe so gewählt wird, daß der Abstand der Grundflächen zweier axial fluchtender
Ausnehmungen 6 der lichten Weite S der H-Bausteinschenkel la entspricht. Die Tiefe
T1 des Außenrings ist gemäß Fig. 4 so bemessen, daß sie der Gesamtbreite B des P.-Bautelns
1 entspricht. Die Tiefe T2 des Zentralkörpers 4 kann dann beispielsweise der Größe
H entsprechen. Damit ergibt sich die Möglichkeit, daß der H-Baustein - wie in Fig.
4 durch die Bezugsnummer l" angedeutet - in der Weise auf den Außenring 3 geschoben
werden kann, daß die Grundfläche der Schenkelausnehmung
linienförmig
auf dem Außenumfang des Außenrings anschlägt. Außerdem werden die H-Bausteinschenkel
la über ihre gesamte Dicke in der Ausnehmung 6 geführt. Diese Ausführungsform ermöglicht
ferner ein Einsetzen von H-Bausteinen 1 und lt in der ebenfalls in Fig. 4 angedeuteten
Weise, wobei dann der Außenumfangsabschnitt des Zentralkörpers 4 die Anschlußmöglichkeiten
von H-Bausteinen an den Gelenkbaustein nicht mehr in dem Maße einschränken kann,
wie dies in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 und 3 der Fall ist.
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Der Gcldnkbaustein kann auch so ausgeführt werden, daß der Außenring
3 die gleiche Tiefe erhält wie der Zentralkörper'4. In diesem Fall bildet der Außenumfangsabschnitt
des Zentralkörpers 4 wieder eine Anschlaglinie für die Schenkel der H-Bausteine
1.
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Gemäß Fig. 4 stehen die Stecklöcher 7 miteinander über einen (gestrichelt
schraffierten) Durchbruch 9 miteinander in Verbindung, und die Stecklöcher 8 gehen
über einen (ebenfalls gestrichelt schraffierten) Durchbruci1 10 in den Durchbruch
9 über. Die sich dadurch ergebende kreuzförmige Ausnehmung 7 bis 10 kann auch gemäß
dieser Ausführungsform durch den gesamten Zentralkörper 4 verlaufen; es kan aber
auch vorgesehen sein, daß äede Stirnseite des Zentralkörpers 4 unterschiedliche
Ausnehmungs-Konfigurationen aufweist.
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er Durchmesser des Gelenkbausteis wird zweckmäßigerweise so gewählt,
daß der Abstand zweier diametral auf daten Außenring 3 aufgesteckter H-Bausteine
ein ganzzahliges Vielfaches der Bausteinhöhe H beträgt.
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