DE9109845U1

DE9109845U1 - Geschlossener Körper aus beweglichen Teilen

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Publication number: DE9109845U1
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Authority: DE
Original assignee: DIANABAD ALEXANDRE PIMPIREV SOFIA/SOFIJA BG
Current assignee: DIANABAD ALEXANDRE PIMPIREV SOFIA/SOFIJA BG
Priority date: 1991-08-08
Filing date: 1991-08-08
Publication date: 1991-09-19
Anticipated expiration: 2001-08-09

Description

GESCHLOSSENER KÖRPER AUS BEWEGLICHEN TEILEN

Die Erfindung bezieht sich auf einen geschlossenen Körper aus beweglichen Teilen, gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

Gattungsgemäß ist ein räumlich geschlossener Körper mit beweglichen Teilen bekannt, der üblicherweise auch als Zauberwürfel oder "Rubik-Würfel" bezeichnet wird. Dieser Körper, der auch zum Training des räumlichen Vorstellungsvermögens verwendet werden kann, besteht im Prinzip aus 27 (3 &khgr; 3 &khgr; 3) kleineren würfelförmigen Bauteilen oder Würfeln. Sechs dieser Teile, die jeweils die Mittelpunkte der sechs Würfelflächen bilden und als Zentrumswürfel bezeichnet werden können, sind drehbar an den sechs Achsen eines staren Sternkörpers angebracht. Die restlichen Teile sind mit geeigneten Vorsprüngen versehen und zwischen den Zentrumswürfeln als Kanten- bzw. Eckwürfel haltbar, so daß alle Teile zusammen einen Würfel

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45,

Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 (BLZ 700 800 00) Deutsche Bank (München) Kto. 286 1060 (BLZ 700 700 10) Postgiroamt (München) Kto. 670-43-804 (BLZ 700 100 80) Dai-Ichi-Kangyo Bank (München) Kto. 51 042 (BLZ 700 207 00) Sanwa Bank (München) Kto. 500 047 (BLZ 702 307 00)

bilden. Somit lassen sich die sechs Flächen des Körpers, die sich aus jeweils 3x3 Flächen der Teile aufbauen, unabhängig um ihre Mittelpunkte um jeweils 90°, 180°, 270° und 360° verstellen.

Bei Verwendung dieses Körpers als Knobelspielzeug trägt jede seiner sechs Würfelflächen eine andere einheitliche Farbe, so daß nach wenigen Drehungen die sechs Farben auf alle sechs Flächen verteilt werden können. Bei einem Spiel mit diesem Körper wird meistens das Ziel verfolgt, die verdrehten Würfel wieder in ihre Ausgangsstellung zu bringen oder durch Bewegung der Teile bestimmte Farbmuster auf die sechs Würfelflächen zu erzeugen. Bezugspunkte für die aufzubauenden Muster bilden dabei die Mittelteile der Flächen, die ihre Lage zueinander nicht verändern können.

Obwohl der "Rubik-Würfel" eine extrem hohe Anzahl von möglichen Kombinationen gewährleistet, ist er bezüglich der Verstellbarkeit seiner Teile konstruktionsmäßig wesentlich beschränkt. So z.B. haben die Zentrumswürfel eine zueinander nicht veränderbare Position. Selbst ein jeder der acht Eckwürfel stellt eine bedingt orientierte Basis dar, die es dem Spieler erlaubt, sich relativ leicht bei der Suche nach der nächsten Kombination zu orientieren.

Aufgabe der Erflindung ist es, einen geschlossenen Körper mit beweglichen Teilen zu schaffen, bei dem die Möglichkeiten für neue Anordnungen der beweglichen Teile zueinander erweitert sind.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erstrecken sich die Seitenabschnitte der Teile parallel zur Ebenen, die den Mittelpunkt des Körpers beinhalten. Die Seitenabschnitte haben jeweils einen bogenförmigen Führungsab

schnitt und einen bogenförmigen Eingriffsabschnitt, deren Krümmungsmittelpunkt mit dem Mittelpunkt des Körpers übereinstimmt, so daß die Führungs- und Eingriffsabschnitte in sich geschlossene Kreise im Körper bilden. Zwischen zwei gegenüberliegenden Seitenabschnitte ist jeweils ein längsgebogenes Schienenelement, das mindestens zwei Gleitabschnitte und eine Abrolleinrichtung aufweist, in der Weise angeordnet, daß seine Gleitabschnitte in den Führungsabschnitten der benachbarten Teile gleitend bewegbar sind und sich die Abrolleinrichtung in Eingriff mit den Eingriffsabschnitten dieser Teile befindet. Der Krümmungsradius und der Krümmungsmittelpunkt des Schienenelements entsprechen denjenigen der Führungs- und Engriffsabschnitte. Obwohl demgemäß die Schienenelemente des Körpers auch kreisförmig im Körper angeordnet sind, bilden diese keine geschlossenen Kreise, weil sie wesentlich kürzer als die anliegenden Führungs- und Eingriffsabschnitte sind.

Der erfindungsgemäße Körper kann demgemäß durch die Ebenen, die den Mittelpunkt des Körpers beinhalten und im Folgenden als Teilungsebenen bezeichnet werden, in einer riesigen Anzahl von ihn zusammensetzenden Teilen geteilt werden. Diese Teile sind außerdem alle ohne Außnahme in einer Vielzahl von zueinander unter verschiedenen Winkeln liegenden Teilungsebenen verstellbar. Somit verfügt der efindungsgemäße Körper über bedeutend erweiterte Möglichkeiten zur Anordnung seiner Teile, als dies beim gattungsgemäßen Körper der Fall ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 definiert.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Dreiseitenansicht eines aus 48 Teilen bestehenden Körpers, der als eine Kugel ausgeführt ist;

Fig. 2 Dreiseitenansicht eines aus 32 Teilen bestehenden Körpers, der als eine Kugel ausgeführt ist;

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Elemente des in der Fig. 2 gezeigten Schnittes A-A;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der in Fig. 1 und 2 gezeigten Linie A-A;

Fig. 5A ein kinematisches Schema der Grundelemente des Körpers gemäß Fig. 3 und 4;

Fig. 5B eine andere Ausführungsform des kinematischen Schema der Grundelemente des Körpers.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist ein Körper als eine Kugel ausgeführt. Diese Kugel ist eine Hohlkugel, die durch mehrere den Mittelpunkt der Kugel beinhaltenden Ebenen oder Teilungsebenen in Teile 1, 2 aufgeteilt ist. Diese Teile 1, 2 stellen Raumkörper dar, die jeweils einem 1/48-Teil der Kugel entsprechen und als räumliche Dreiecke geformt sind. Die Mittelseiten a der räumlichen Dreiecke entsprechen einem 1/8 der Kugelumlauflänge. Der anliegende Raumwinkel ist gleich 90°. Wie in Fig. 2 gezeigt können Form und Größe der Oberfläche der Teile sowie ihre Anzahl in Abhängigkeit davon geändert werden, wie die Kugelfläche aufgeteilt ist.

Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, sind die Oberflächen der Teile 1, 2, die die Oberfläche der Kugel als Körper bilden, von den Seitenabschnitten 3 begrenzt. Entlang diesen Seitenabschnitten 3 können die Teile 1, 2 aneinander gleitend ihre

Lage zueinander verändern. Die Seitenabschnitte 3 haben als Kanäle ausgebildete bogenförmige Führunsabschnitte 4, die sich in unmittelbarer Nähe zu den Enden 12 der Seitenabschnitte 3 befinden. Die Führungsabschnitte 4 aller Teile besitzen einen und denselben Krümmungsradius, sind vom Mittelpunkt der Kugel gleich entfernt und bilden in sich geschlossene Kreise. In jedem Seitenabschnitt 3 ist außerdem ein bogenförmiger Eingriffsabschnitt 5 vorgesehen, der als Kamm ausgeführt ist. Die Engriffsabschnitte 5 aller Teile 1, 2 besitzen einen und denselben Krümmungsradius, sind vom Mittelpunkt der Kugel gleich entfernt und kreisförmig angeordnet, bilden jedoch keine geschlossenen Kreise, wie die Führungsabschnitte 4. Jedes Teil 1, 2 bestehet im einzelnen aus einem Außenelement la, 2a und einem Innenelement Ib, 2b, die gegenüberligende Kugelflächen aufweisen und miteinander starr in einer nicht im einzelnen gezeigten Weise verbunden sind. Dementsprechend sind die Kanäle 4 und die Kämme 5 bogenartig in unmittelbarer Nähe der Enden 12 der Seitenabschnitte 3 und parallel dazu geformt.

In den Kanälen 4 befinden sich Gleiabschnitte 6 eines bogenförmigen, einen U-förmigen Profil aufweisenden Schienenelements 7, die die anliegenden Teile 1, 2 aneinander halten. Die Schienenelemente 7 aller Teile besitzen einen und denselben Krümmungsradius, sind vom Mittelpunkt der Kugel gleich entfernt und entlang von Kreisen angeordnet, bilden jedoch keine geschlossenen Kreise, wie die Führungsabschnitte 4. Die Schienenelemente 7 sind wesentlich kürzer als die Führungsabschnitte 4 und die Eingriffsabschnitte 5. Auf dem konvexen Teil des Schienenelements 7 sind zwei Kegelachsen 8 ausgebildet, auf die eine Abrolleinrichtung 9 frei gelagert ist. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführung umfaßt die Abrolleinrichtung 9 zwei unabhängig voneinander drehbaren Zahnräder. Die Länge der Abrolleinrichtung 9, d.h. der Abstand zwischen ihren Zahnrädern, ist so bemessen, daß mindestens

ein der beiden Zahnränder sich im ständigen Eingriff mit den Eingriffsabschnitten 5 zweier aneinander gleitenden Teile 1, 2 befindet. Die Zähne der Zahnräder sind durch kegelartigen Vertiefungen 10 definiert, die ihrer Geometrie nach, Kegelzähnen 11 des Kamms 5 entsprechen- Bei dieser Ausführung werden die Zahnräder 9 allein durch ihre Kegelzähne 11 an der Achse 8 gehalten.

Die Bewegung der Teile und der Schienenelemente 7 hängt in folgender Weise zusammen: Bei der Gleitbewegung der Teile aneinander werden auch die diese Teile zusammenhaltenden Schienenelemente 7 mitbewegt und verschoben. Dabei hinterlegt ein von seiner Abrolleinrichtung 9 geschobenes Schienenelement 7 nur die Hälfte der Strecke, um die zwei anliegenden Teile gegeneinander verschoben werden. Durch diese Möglichkeit einer mit der Bewegung der Teile zusammenhängenden geordneten Verschiebung der Schienenelemente 7 ist es desweiteren möglich, unter Berücksichtigung der Aufteilung des Körpers, d.h. Lage und Anzahl der Teilungsebenen, die Länge und die anfängliche Position der Schienenelemente 7 so festzulegen, daß die verschobenen Schienenelemente 7 nicht auf Schnittstellen der Teilungsebenen zur Ruhe kommen. So z.B. sind die Seitenabschnitte 3 bei der Aufteilung gemäß Fig. 2 in einer Teilungsebene gleich lang. Um bei dieser Kugel eine neue Teilungsebene zu erreichen, muß jedes Teil immer um ein Vielfaches von zwei Positionen weiter verdreht werden. Dies hängt damit zusammen, daß jedes zweite Element entlang der Teilungsebene dieselbe Gestalt aufweist. Dementsprechend können die Schienenelemente 7 im wesentlichen mittig der Seitenabschnitte 7 positioniert werden. Bei einer Bewegung in der ersten Ebene zum Erreichen einer neuen, die erste Ebene schneidende Teilungsebene wird bei dieser Anordnung jedes Schienenelement 7 in die Position des in Drehrichtung nächstllegenden Schienenelements 7 übergeführt, so daß in der neuen Teilungsebene ohne Behinderung weitergedreht werden kann.

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Die Änderung der Position der beweglichen Teile der Kugel erfolgt fogendermaßen: Anfangs wird eine Teilungsebene der Ku gel ausgewählt, an der ein gezielt zu verschiebendes Teil mit einem seiner Seitenabschnitte angrenzt. Dann werden die durch diese Teilungsebene definierten Kugelhälften aneinander gleitend soweit verschoben, daß ein anderer Seitenabschnitt des Teils in Anlage mit einer anderen gewünschten Teilungsebene gelangt. Sodann kann das Teil in dieser anderen Teilungsebene wieder verschoben werden. Durch Wiederholung dieses Vorgangs in weiteren Teilungsebenen der Kugel kann jedes Teil bei einer mit anderen Teilen bedingt gekoppelten Bewegung in eine Mehrzahl von Positionen verschoben werden.

Für die konkrete technische Ausführung des erfindungsgemäßen Körpers bestehen mehrere Möglichkeiten. Einige der möglichen Modifikationen des erfindungsgemäßen Körpers werden im Folgenden dargelegt.

Die Räder der Abrolleinrichtung 9 können z.B. auch als Reibräder ausgeführt werden, die sich entlang des Kamms 5 abwälzen. Im Gegenteil zu der Ausführung gemäß Fig. 3 und 4 können der Führungsabschnitt 4 und der Eingriffsabschnitt 5 anstatt auf verschiedenen Elementen la, Ib bzw. 2a, 2b, auf einem und demselben Element vorgesehen werden. Die Aufteilung jedes Teils 1 und 2 in zwei Elementen la, Ib bzw. 2a, 2b ist unter Umständen wegen der besseren technologischen Ausführbarkeit des Führungs- bzw. Eingriffsabschnittes vorzuziehn. Diese Ausführung bietet z.B. auch die Möglichkeit, bei einer gewünschten Änderung der Gestalt des Körpers, z. B. als Polyeder einer bestimmten Art, nur die Außenelemente la, 2a auszutauschen. Die Teile des Körpers können aber auch einstückig angefertigt werden, wobei die Führungs- und Eingriffsabschnitte in diesen Teile seitlich eingearbeitet werden müssen.

Die Fig. 5A zeigt das kinematische Schema der Ausführung gemäß der Fig. 3 und 4. Wie die Fig. 5B zeigt, kann dieses Schema auch so ausgeführt werden, daß das Abrollelement 9 mit einer eigenen Achse im Schienenelement 7 gelagert ist.

Claims

TIEDTKE - BUHLING - KINNE & PARTNER

Patentanwälte Vertreter beim EPA

Tredtke-Bühlinq-Kinne & Partnet. 8000 München. POB 20 24 03 , , ,

Dipl.-Ing H. Tiedtke Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams

Bavariaring 4, POB 20 24 03 D-8000 München 2

8. August 1991 DE 11742

Schutzansprüche

1. Geschlossener Körper mit beweglichen Teilen, deren die Oberfläche des Körpers bildenden Außenflächen von aneinander gleitenden Seitenabschnitten begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenabschnitte (3) sich parallel zu Ebenen erstrecken, die den Mittelpunkt des Körpers beinhalten, die Seitenabschnitte (3) jeweils einen bogenförmigen Führungsabschnitt (4) sowie einen bogenförmigen Eingriffsabschnitt (5) aufweisen, wobei der Krümmungsradius und der mit dem Mittelpunkt des Körpers zusammenfallenden Krümmungsmittelpunkt der Führungsabschnitte (4) und Engriffsabschnitte (5) dem Krümmungsradius und Krümmungsmittelpunkt eines längsgebogenen, eine Abrolleinrichtung (9) tragenden und Gleitabschnitte (6) aufweisenden Schienenelements (7) entsprechen, so daß die Gleitabschnitte (6) in den Führungsabschnitten (4) gleitend bewegbar sind und sich das Abrolleinrichtung (9) in Eingriff mit den Eingriffsabschnitten (5) befindet.

0 89-53965"^ · Mi Dresdner Bank (München) KtO- 3939 844 (BLZ 700 900 00)

J uo oo j\j oo ^ _ ft / &Ggr; Deutsche Bank (München) Klo. 2861060 (BLZ 700 700 10)

' 5-24 845 tipat (Jl IfU &Mgr; Il K Postg.roamt (München) Kto. 670- 43- 804 (BLZ 700 100 80)

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^ 0 89-53 73 77 V · W <·/ W " Sanwa Bank (München) Klo. 500 047 (BLZ 702 307 00)

2. Geschlossener Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß jedes bewegliche Teil (1, 2) aus einem Außenelement (la, 2a) und einem Innenelement (Ib, 2b) besteht, die miteinander starr verbunden sind, gegenüberliegende Kugelflächen aufweisen und die Führungsabschnitte (4) sowie Eingriffsabschnitte (5) auf den Kugelflächen in unmittelbarer Nähe der Enden (12) der Seitenabschnitte (3) und parallel dazu vorgesehen sind.

3. Geschlossener Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß sowohl der Führungsabschnitt (4) als auch der Eingriff sabschnitt (5) sich auf einem der Elemente (la, 2a, Ib, 2b) eines beweglichen Teils (1, 2) befinden.

4. Geschlossener Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der Führungsabschnitt (4) und der Eingriffsabschnitt (5) sich auf verschiedenen Elementen (la, 2a, Ib, 2b) eines beweglichen Teils (1, 2) befinden.

5. Geschlossener Körper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß der Führungsabschnitt (4) einen Kanal, der Eingriff sabschnitt (5) einen Kamm darstellt sowie das Schienenelement (7) ein U-förmiges Profil aufweist, auf dessen konvexem Abschnitt die Abrol!einrichtung (9) frei gelagert ist.

6. Geschlossener Körper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß der Kamm ein Zahnkamm ist und die Abrolleinrichtung (9) zwei Zahnräder umfaßt.

7. Geschlossener Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß der Eingriffsabschnitt (5) ein Reibabschnitt und die Abrolleinrichtung (9) zwei Reibräder umfaßt.

8. Geschlossener Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß der Körper aus 3 2 Teilen besteht.

9. Geschlossener Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß der Körper aus 48 Teilen besteht.

10. Geschlossener Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper eine Kugel darstellt.

11. Geschlossener Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ein Polyeder darstellt.