DK173462B1 - Byggeelement med indbygget lyskilde samt konstruktionsbyggesæt omfattende et byggeelement med indbygget lyskilde - Google Patents

Description

i DK 173462 B1

Opfindelsen angår et byggeelement af den i krav l's indledning angivne art.

Inden for konstruktionsbyggesæt eksisterer der et behov 5 for en lyskilde, der kan levere lyspulser til en eller flere fibre eller lignende med henblik på at transportere lysenergien til en eller flere diskret lokationer, hvor energi udsendes, eller med henblik på at lade fibre tjene som lækkende optisk fiber, hvorved fibren kan illudere et 10 kredsløb, for eksempel benzintilførslen til en motor.

Fra GB 2 014 343 A kendes en belysningsenhed for optiske fibre, hvor en lyskilde er monteret på en drejeskive. Når drejeskiven drejes af en motor, vil lyskilden periodisk 15 blive bragt til at flugte med successive åbninger, hvor fiberenderne er monteret. Herved vil der sekventielt blive sendt lyspulser ind i fibrene. GB 2 014 343 A danner basis for den i indledningen til krav 1 angivne teknik.

20 Opfindelsen har til formål at anvise et byggeelement af den indledningsvis angivne art, hvor byggeelementet skal kunne implementeres i et konstruktionsbyggesæt, og hvor byggeelementet skal kunne levere lyspulser med en frekvens svarende til bevægelsen af en konstruktion bygget med kon-25 struktionsbyggesættet, med lavt energiforbrug og uden at der er behov for kompliceret elektronisk styring.

Dette formål opnås ved, at et byggeelement med de i krav l's indledning angivne træk desuden ifølge opfindelsen har 30 de i krav l's kendetegnende del angivne konstruktive træk.

Herved opnås en betydelig energibesparelse i forhold til at lade lyskilden lyse konstant. Dette er en fordel, da der til konstruktionsbyggesæt ofte anvendes batterier, som derved får betydelig længere levetid.

DK 173462 B1 2

Byggeelementet ifølge opfindelsen kan med fordel have to modstående vægge, idet deri dannede, flugtende huller så kan tjene som lejeringe for en gennemgående akselpart, der bærer det drejelige legeme. Herved vil der kunne dannes en 5 lejekonstruktion, der er stærk nok til at indgå i et konstruktionsbyggesæt, og som samtidig er let. Det drejelige legeme vil af pladshensyn med fordel kunne fremstilles som en drejelig skive, der er udformet sammenhængende med akselparten.

10

Lysgiveren kan med fordel være en lyskilde i form af en lysdiode, der er monteret på komponentsiden af en skiveformet ring af et isolerende materiale. På ringens anden side er dannet metalbaner for samvirkning med fjerende 15 slæbesko forbundet med en elektrisk indgangsterminal i hu set. Det er hermed muligt på simpel måde at etablere elektrisk forbindelse mellem lyskilden og en passende spændingsforsyning.

20 Ringen fastholdes ved hjælp af geometrisk låsning på akselparten parallelt med og i forhold til drejeskiven, så at lysdioden lyser mod nævnte mindst ene lysudgangsåbning gennem en udsparing i drejeskiven. Hermed beskyttes de elektriske komponenter, der anvendes til at skabe den kor-25 rekte forsyningsspænding for dioden, mellem komponentringen og drejeskiven.

Lysudgangsåbningerne kan med fordel være tildannet langs en cirkelbue svarende til den vej, lysgiveren eller lys-30 kilden tilbagelægger ved drejning af det drejelige legeme.

Herved vil samme lyskilde kunne levere lys i form af lyspulser til flere lysudgangsåbninger.

DK 173462 B1 3

Ved at lade det drejelige legemes sammenkoblingsmidler omfatte en korsformet lysning i akselparten, hvori en modsvarende, korsformet drivaksel kan optages udløseligt ved friktionspasning, vil byggeelementet kunne anvendes sammen 5 med eksisterende byggeelementer markedsført under navnet LEGO TECHNIC.

Metalbanerne på den skiveformede ring kan udformes som et antal cirkelsegmenter svarende til antallet af lysudgangs-10 åbninger, så kontakten til spændingskilden kun er sluttet en del af tiden - når lyskilden befinder sig ud for lysudgangsåbningen. Dette vil spare batteri, hvilket er en fordel, idet et batteri normalt udgør konstruktionsbyggesættets spændingskilde.

15 Når der anvendes optiske fiberelementer til at tranportere den optiske energi i konstruktionsbyggesættet, vil det af hensyn til en optimal kobling af energi fra lyskilde til fiber være hensigtsmæssigt, at der i forbindelse med lys-20 udgangsåbningerne er tilvirket bøsninger i den tilhørende husvæg, og at bøsningerne er udformet med en indvendig skulder, idet fiberenden hermed kan anbringes korrekt hver gang.

25 Endelig angår opfindelsen et konstruktionsbyggesæt omfattende et byggeelement med indbygget lyskilde, samt et antal optiske fiberelementer til at fordele lys rundt i byggesættet. Byggeelement har et hus, hvori lyskilden er indbygget. Lyskilden er monteret på et drejeligt lejret lege-30 me i afstand fra dets omdrejningsakse, og i huset findes der en væg med mindst én lysudgangsåbning, hvorigennem lyset fra lysgiveren kan forlade huset, når lysgiveren ved drejning af det drejelige legeme er bragt til at flugte med nævnte mindst ene lysudgangsåbning. Det drejelige le- DK 173462 B1 4 gerne har midler til sammenkobling med en ekstern drivanordning. Det drejeligt lejrede legeme er omsluttet af huset, og er frit drejelig omkring sin omdrejningsakse i forhold til huset. Lysudgangsåbningerne har en bøsnings-5 part, der er har et tværsnit, hvormed fiberelementerne kan optages og fastholdes udløseligt gennem en friktionskobling med bøsningsparterne. Denne kombination af dele vil kunne illudere flowkredsløb i en konstruktion bygget roed byggesættet, hvis fibrene er lækkende, dvs. lader lys 10 slippe ud gennem siderne. Kombinationen vil også kunne anvendes til at forsyne spredte lysgivere, hvis fibrene for eksempel afsluttes med en rundspredende linseflade.

Opfindelsen skal i det følgende beskrives i forbindelse 15 med foretrukne udførelsesformer og under henvisning til tegningen, hvor: fig. 1 skematisk og i eksploderet view viser en foretruk-ken udførelsesform for et byggeelement med indbygget lys-20 kilde ifølge opfindelsen; fig. 2 viser bagsiden af komponentmonteringsringen vist i fig. 1; 25 fig. 3 i tværsnit langs linien III-III i fig. 1 viser en lysudgangsåbning på elementet ifølge opfindelsen; og fig. 4 i tværsnit viser det i fig. 1 viste byggeelement.

30 Et byggeelement til et konstruktionsbyggesæt er i en fore-trukken udførelsesform vist i fig. 1 i eksploderet view. Byggelementet omfatter et hus 10, der består af to halvparter 11 og 12, der er fremstillet ved plastsprøjtestøbning. Huset 10 omslutter, når det er samlet, et drejeligt DK 173462 B1 5 lejret legeme 14, hvorpå en lyskilde 15 er monteret i afstand fra legemets omdrejningsakse 13.

Huset 10 har et antal lysudgangsåbninger 16 - otte ved den 5 foretrukne udførelsesform - hvor lyset fra lyskilden 15 kan forlade huset 10, når lyskilden 15 ved drejning af det drejelige legeme 14 er bragt til at flugte med en af lysudgangsåbninger 16.

10 Det drejelige legeme 14 har midler til sammenkobling med en ekstern drivanordning, og ved den foretrukne udførelsesform er disse midler udformet i forbindelse med en akselpart 17 på legemet 14, idet akselparten 17 er lejret ved sine ender 19 i to lejehuller 18 på respektive huspar-15 ter 11 og 12, hvorved netop akselpartenderne 19 er tilgængelige udefra. Ved den foretrukne udførelsesform er akselparten 17 udformet som en bøsning med en gennemgående lysning med et fra cirkulært afvigende tværsnit, for samvirk-ning med en modsvarende drivaksel 20, der kan optages i 20 akselpartens 17 lysning. Det ses, at lysningen er korsformet, hvorved ansøgerens allerede markedsførte korsformede aksler kan anvendes som drivaksler.

Det drejeligt lejrede legeme er omsluttet af huset og er 25 frit drejeligt omkring sin omdrejningsakse i forhold til huset. Hermed vil det kunne følge en ekstern drivaksels rotation samt variationer i rotationshastighed uden, at der er behov for kompliceret elektronisk styring.

Ved den foretrukne udførelses form er byggeelementet 10 ud-30 formet i overensstemmelse med modulmålene fra konstruktionsbyggesættet markedsført under varemærket LEGO® og har en grundform svarende til en 4 x 2 grundsten med dobbelt modulmål i højden. For at skabe plads i huset til det drejelige legeme er grundformen forøget med en udbygning med DK 173462 B1 6 en tredjedel modulhøjde i både top og bund i området ved de fire centrale koblingstappe.

Halvparten 12 har en kavitet 25, hvori den anden halvpart 5 11 kan modtages. Halvparten 12 har to huller 21 - et i hver side - hvori den halvparts 11 låseknaster 24 med skrå ledeflade kan optages til dannelse af en irreversibel snaplåsning, hvilket vil sige, at parterne ikke kan adskilles efter montage, uden at der vil ske skade på en af 10 parterne. Hvis det ønskes gjort muligt at adskille halvparterne 11 og 12 efter samling, kan hullerne 21 udformes gennemgående, så det via en recess 26 vil være muligt at presse låseknasterne indad ved hjælp af et passende værktøj, idet låseknasterne 24 er anbragt på respektive fjed-15 rende sider 23 på halvparten 11.

Halvparten 12 har to indvendige styreskinner 22, hvorpå bundkanten af den første halvparts 11 sider 23 glider under montagen. Det ses desuden af fig. 1, at bundkanten er 20 affaset i den bort fra lejehullet 18 vendende side, hvorved halvparten styres på plads under monteringen. Skin-ne/bund-indgrebet sikrer desuden, at halvparten ikke kan drejes i forhold til hinanden efter montage.

25 Byggeelementet 10 har to recesser 26 - en i hver side -hvormed det kan kobles sammen med akseltappe med korsformet tværsnit.

På fig. 1 ses lysudgangsåbningerne 16, hvoraf en er vist i 30 tværsnit på fig. 3. Det ses her, at der er tale om i hovedsagen .cylinderformede bøsninger, der i indføringsenden 27 for en opfisk fiber 31 (se fig. 4) er udformet med indvendigt rejfede kanter, hvorved den ved indføring af fibren virker som tragt. Bøsningen har to slidser 28, der DK 173462 B1 7 forløber langs en del af dens samlede længde. I nærværende tilfælde strækker slidsen 28 sig op til halvpartens endevæg og fortsætter dér i en dybde svarende til bøsningens vægtykkelse. Begge bøsningernes slidser 28 er beliggende i 5 et plan, der indeholder det drejeligt lejrede legemes rotationsakse 13.

Bøsningerne har to modstående og lidt indbyrdes forskudte, indvendige fremspring 29, der ved hjælp af bøsningernes 10 fleksibilitet danner en klempasning med en fiber 31 modtaget i bøsningen. Endelig er der indvendig i bøsningen 16 dannet en rundtgående ring 30, der tjener som bundstop for en indført fiber 31. Fibrens endflade vil således altid være positioneret på samme måde i forhold til byggeelemen-15 tets hus.

Det ses på fig. 1, at det drejeligt lejrede legeme 14 har en akselpart 17, og denne akselpart 17 har en gennemgående lysning 19, hvori en korsformet aksel eller akselpart kan 20 optages og fastholdes ved hjælp af friktion. Akselparten 17 har to indsnævringer 37 ved sine ender, og disse indsnævringer tjener som lejeparter, idet de samvirker med hullerne 18 på de to halvparter 11 og 12, idet disse huller 18 tjener som lejeskåle. Herved kan det drejelige le-25 gerne 14 beskrive en veldefineret rotation i forhold til huset, idet legemet 14 fast holdes i sin aksiale retning og kan dreje omkring to i afstand fra hinanden beliggende lejer.

30 Selve lyskilden 15 er monteret på en separat skive 38, der passende kan benævnes som en komponentmonteringsskive, idet der på skivens ene side ud over lyskilden 15, der for eksempel kan være en lysdiode (LED), findes et spændingsforsyningskredsløb, der ved hjælp af en ensretterbro sik- DK 173462 B1 8 rer spændingen den korrekte polaritet, og en transistorbaseret regulator sikrer lyskilden et korrekt spændingsniveau. Skiven 38, der kan være fremstillet af en almindelig printplade, er på sin anden side forsynet med elektrisk 5 ledende baner 39 for samvirkning med et par slæbesko, hvilket vil blive forklaret senere.

Akselpartens 17 skiveformede part har tre afstandstappe 33, der sikrer en korrekt afstand fra lyskilden 15 på ski-10 ven 38 i forhold til lysudgangsåbningerne 16, og derved de deri anbragte fibre 31. Samtidig har akselparten 17 en styrebjælke 34, der samvirker med en styreudsparing 36 på skiven 38, hvorved delene, der udgør det drejelige legeme, ikke kan drejes indbyrdes. Hermed vil lyset, der forlader i 15 lyskilden 15 passere en udsparing 32, inden det når fiber enderne. Akselparten 17 har to fjedrende arme 35, der fastholder skiven 38 mod afstandstappene 33. Skiven 38 kan frigøres ved at presse armene 35 indad, hvilket kan lade sig gøre, når der ikke er nogen korsformet aksel i aksel-20 lysningen.

Skiven 38 er vist i fig. 2, og det ses, at den har to tynde, ledende baner 42, der forløber langs hver sin bue af samme cirkel coaksialt med omdrejningsaksen 13, og at der 25 fra de to ledende baner 42 strækker sig ledende kontaktflader 39 - fire fra hver af banerne 42. To af fladerne 39 er via boringer 43 fyldt med metallisk leder forbundet med skivens anden side, hvor de udgør indgangsterminalerne til ensretterbroen. Kontaktfladerne 39 med tilhørende ledende 30 baner 42 er således opdelt i to grupper, der hver dækker knap 180° af en cirkelbue, og ensretterbroen er som vist forbundet med begge grupper.

DK 173462 B1 9

Det ses af fig. 1, at koblingstappene 49 på halvpartens 11 overside ud over mekanisk kontakt etablerer elektrisk kontakt, idet tappene 49 har delvis åbne sider 50, hvorigennem der kan etableres kontakt til metalliske ledere 48.

5 Dette er beskrevet i ansøgerens eget danske patent nr. 155 206. Kontaktknopperne 48 fastholdes i koblingstappene 49 ved geometrisk låsning, og er parvis forbundne via kontaktparter 47. Disse kontaktparter 47 har hver en nedadra-gende flig, hvorpå ledende ben 45 via en styrepart 46 mon-10 teres. Benene 45 har en iboende fjedring, der forspænder slæbeskoene 44 mod skiven 38, hvorved de to slæbesko 44 vil overstryge fladerne 39 langs en cirkel 41 med anlæg mod to diametralt modsatte punkter 40. Når der sluttes en elektrisk spændingskilde såsom et batteri til koblingstap-15 pene 49, vil lyskilden, som her er en lysemitterende diode, blive forsynet med elektrisk spænding gennem slæbeskoene 44, som er i kontakt med skiftende par af kontaktfladerne 39, hvorved lyskilden 15 vil blinke tilsvarende. For hver omdrejning af skiven 38 vil hver af slæbeskoene 44 20 komme i alternerende kontakt med begge grupper af kontaktflader 39, hvorved den elektriske spænding, som føres til kontaktfladerne 39 gennem slæbeskoene 44, vil skifte polaritet. Den nævten ensretter vil kompensere herfor og forsyne lysdioden med spænding af konstant polaritet.

25

Fiberelementerne 31 vil kunne undværes eller udformes som andre former for lysledere, for eksempel som bjælker.

Fig. 4 viser byggeelementet 10 i tværsnit idet det indgår 30 i et konstruktionsbyggesæt i forbindelse med et antal optiske fiberelementer 31 til at fordele lys rundt i byggesættet. Der er kun vist et fiberelement 31. De enkelte dele har samme henvisningstal som fig. 1.

DK 173462 B1 10

Lyskilden 15 kan erstattes af en ekstern lyskilde, hvorfra lyset via lysledere ledes til det drejelige legeme 14.

Claims (10)

1. Byggeelement {10) til et konstruktionsbyggesæt og om fattende et hus (11, 12) roed en deri anbragt lysgiver (15), 10 hvor lysgiveren (15) er monteret på et drejeligt lejret legeme (14) i afstand fra dets omdrejningsakse (13), hvor der i huset (11,12) findes en væg med mindst en lysudgangsåbning (16), hvorigennem lys fra lysgiveren (15) 15 kan forlade huset (11,12), når lysgiveren (15) ved drejning af det drejelige legeme (14) er bragt i en position ud for nævnte mindst ene lysudgangsåbning (16), og hvor det drejelige legeme har midler (19) til sammenkob-20 ling med en ekstern drivanordning (20), kendetegnet ved, at lysgiveren (15) er indrettet til at afgive lys i det væsentlige kun, når den er ud for nævnte mindst ene lysudgangsåbning (16). 25

2. Byggeelement ifølge krav 1, kendetegnet ved, at huset (11,12) har to modstående, i det væsentlige parallelle vægge, hvori der er dannet to flugtende huller (18), der tjener som lejeringe for en gennemgående aksel-30 part (17), der bærer det drejelige legeme (14).

3. Byggeelement ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det drejelige legeme (14) har form som en skive, der er udformet sammenhængende med akselparten (17) . 35 DK 173462 B1 12

4. Byggeelement ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at lysgiveren (15) er en lysdiode, der er monteret på en skive (38) af et isolerende materiale, og at der på skivens (38) modsatte side er dannet kontaktbaner (39) for 5 samvirkning med fjedrende slæbesko (44) forbundet med en elektrisk indgangsterminal (50) i huset (11,12).

5. Byggeelement ifølge krav 4, kendetegnet ved, at skiven (38) fastholdes ved hjælp af geometrisk låsning 10 på akselparten (17) parallelt med og i forhold til den drejelige skive, så at lysdioden lyser mod nævnte mindst ene lysudgangsåbning (16) gennem en udsparing (32) i drejeskiven.

6. Byggeelement ifølge krav 1-5, kendetegnet ved, at der findes et flertal af lysudgangsåbninger (16), der er tildannet i en af husets (11,12) parallelle vægge langs en cirkelbue svarende til den vej, lysgiveren (15) tilbagelægger ved drejning af det drejelige legeme (14). 20

7. Byggeelement ifølge krav 1-6, kendetegnet ved, at det drejelige legemes (14) sammenkoblingsmidler (19) omfatter en korsformet lysning i akselparten (17), hvori en ekstern drivanordning (20) i form af en modsva- 25 rende, korsformet drivaksel kan optages udløseligt ved friktionspasning.

8, Byggeelement ifølge krav 4, kendetegnet ved, at kontaktbanerne (39,42) på skiven (38) er udformet som 30 et antal cirkelringsektorer (39) svarende til antallet af lysudgangsåbninger (16), hvor en første gruppe af cirkelsegmenterne (39) er elektrisk forbundet med et første knu- » depunkt (43) på skivens komponents ide, og hvor en anden DK 173462 B1 13 gruppe af cirkelringsektor (39) er elektrisk forbundet med et andet knudepunkt (43) på skivens komponentside.

9. Byggeelement ifølge krav 1-8, kendetegnet 5 ved, at der i forbindelse med lysudgangsåbningerne (16) er tilvirket bøsninger i den tilhørende husvæg, og at bøsningerne er udformet med en indvendig skulder (30).

10. Konstruktionsbyggesæt med sammenbyggelige byggeelemen-10 ter omfattende et byggeelement (10) med indbygget lyskilde (15), samt et antal optiske fiberelementer (31) til at fordele lys rundt i byggesættet, hvor byggeelementet (10) har et hus (11,12), hvori lyskil-15 den (15) er indbygget, hvor lyskilden (15) er monteret på et drejeligt lejret legeme (14) i afstand fra dets omdrejningsakse (13), 20 hvor der i huset (11,12) findes en væg med mindst en lysudgangsåbning (16), hvorigennem lyset fra lyskilden (15) kan forlade huset (11,12), når lyskilden (15) ved drejning af det drejelige legeme (14) er bragt til at flugte med nævnte mindst ene lysudgangsåbning (16), og 25 hvor det drejelige legeme (14) har midler (19) til sammenkobling med en ekstern drivanordning (20), kendetegnet ved, 30 at det drejeligt lejrede legeme (14) er omsluttet af huset (11,12), og er frit drejelig omkring sin omdrejningsakse (13) i forhold til huset (11,12), og 14 DK 173462 B1 at lysudgangsåbningerne (16) har en bøsningspart, der har et tværsnit, hvormed fiberelementerne (31) kan optages og fastholdes udløseligt gennem en friktionskobling med bøsningsparterne. 5 s