EP0045963B1

EP0045963B1 - Steckbausteinsatz

Info

Publication number: EP0045963B1
Application number: EP81106221A
Authority: EP
Inventors: Anton Meyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-08-13
Filing date: 1981-08-08
Publication date: 1985-06-26
Also published as: YU42417B; MY8800053A; EP0045963A1; YU195581A; DK141982A; SG96185G; HK52086A; JPS6058878B2; HU183639B; FI821294L; DK157661B; DE3171121D1; DK157661C; FI70799C; JPS57501269A; FI821294A0; FI70799B; WO1982000595A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckbausteinsatz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Steckbausteine aus Kunststoff haben gewöhnlich auf einer ihrer Oberfläche Noppenelemente und auf einer anderen, meist gegenüberliegenden Oberfläche Klemmaufnahmen für diese Noppenelemente ausgebildet. Das Zusammenfügen von zwei Steckbausteinen erfolgt, indem die Noppenelemente des einen Steckbausteins in die Klemmaufnahmen des anderen Steckbausteins eingedrückt werden.
Bekannte Steckbausteine bestehen im allgemeinen aus einem relativ harten und glatten Kunststoffmaterial, wodurch Haftungsprobleme auftreten und das Spielen mit den Bausteinen von einem ständigen Geklapper begleitet ist. Umangenehm ist, wenn man mit nacktem Fuß auf die meist verstreut herumliegenden Bausteine auftritt, zumal die bekannten Steckbausteine meist eckig ausgeführt sind. Steckbausteine der beschriebenen Art mit abgerundeten Bausteinecken zum u.a. Rundbauen sind in den JP-A-25 92 61 und JP-A-5415 39 gezeigt.
Aus FR-A-1 232 715 ist auch schon ein Steckbaustein aus Weichkunststoff, z.B. aus Polyäthylen bekannt geworden. Dieser Steckbaustein setzt sich aus einzelnen zylindrischen Elementen zusammen, die durch einen Bodensteg zusammengehalten sind. Jedes zylindrische Element besitzt ein Noppenelement auf seiner Oberseite und eine Klemmaufnahme auf seiner Unterseite, wobei die Noppenelemente aus Vollmaterial bestehen und die Klemmaufnahmen beachtliche Wandstärken in der Größe von etwa ein Viertel das Außendurchmessers der zylindrischen Elemente haben. Ebenso hat der Bodensteg eine beachtliche Wandstärke. Dieser bekannte Steckbaustein erlaubt zwar ein vielseitiges Zusammenfügen, einschließlich Rundbauen, er hat aber auch entscheidende Nachteile. So ist es nicht möglich, mit ihm geschlossene Wände aufzubauen, da keine Seitenwände vorgesehen sind. Außerdem dürfte es beachtliche Schwierigkeitein bei der Klemmung eines Noppenelements in einer Klemmaufnahme geben. Werden nicht beide mit außerordentlich genauen Toleranzen gefertigt, so wird man bei einem geringen übermaß der Noppenelemente diese nur mit äußerster Kraftanstrengung in die Klemmaufnahmen zwingen können. Dies rührt daher, daß werden das aus Vollmaterial gebildete Noppenelement noch die mit beachtlicher Wandstärke ausgeführte Klemmaufnahme elastisch nachgiebig sind. Umgekehrt wird bereits bei einem geringen Untermaß des Noppenelements gegenüber der Klemmaufnahme eine ungenügende Haftung die Folge sein.
Steckbausteine nach DE-A-1 478 616 besitzen auf einer Seite eine Wand, hinter der zylinderförmige Verbindungselemente aufgereiht sind. Eine zu dieser Wand rechtwinklige Wand dient der Versteifung der Verbindungselemente. Ein einelementriger Steckbaustein besteht nach Fig. 9 von DE-A-1 478 616 aus einem zylindrischen Rohrstück mit einem Hohlraum und einem an dem geschlossenen Ende angeordneten Vorsprung. Über die Art des verwendeten Kunststoffes ist nichts ausgesagt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steckbausteinsatz aus Kunststoff-Steckbausteinen zu schaffen, der nicht nur bereits in wenigen Grundformen ein äußert vielseitiges Bauen erlaubt, sondern auch angenehm in der Hand liegt, formstabil ist und eine sichere Haftung zwischen zusammengesteckten Steinen gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Steckbausteinsatz gelöst, wie er durch den Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in der abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Der erfindungsgemäße Steckbausteinsatz erlaubt aufgrund der Abrundung der Bausteinecken ein Gegeneinander-Verschwenken zusammengefügter Steckbausteine, so daß äußerst vielseitige Konstruktionen erstellt werden können. Wände können unter einem beliebigen Winkel aufeinander zulaufen, Rundkonstruktionen wie Laufräder, Zahnräder, Türme usw. sind möglich. Noch während des Konstruierens können einzelne Bausteine oder ganze Bausteingruppen verschwenkt werden, was den Eindruck vermittelt, das Material sei knetbar. Verstärkt wird dieser Eindruch durch Verwendung eines Weichkunststoffs. Vorteilhaft findet Hochdruck-Polyäthylen (PE-weich) der Type PE-M-20-200-00 (nach DIN 16776) Verwendung Dieses Bausteinmaterial liegt gut und angenehm in der Hand. Es ist abriebfest und formbeständig sowie lebensmittelrechtlich unbedenklich. Es stellt auch eine gute Haftung zwischen zusammengesteckten Bausteinen sicher. Einerseits durch die Abrundung der Bausteinecken und andererseits durch die Verwendung eines weichen Kunststoffs kann sich selbst ein Kleinkind nicht an der Bausteinen wehtun.
Damit das Noppenelement des einen Steckbausteins in der Klemmaufnahme des anderen Steckbausteins nicht nur gut haftet, sondern während einer Schwenkbewegung auch gut geführt ist, ist das Noppenelement mit einer relativ großen Steghöhe ausgeführt. Günstig hat sich eine Steghöhe von etwa ein Viertel bis ein Halb und vorzugsweise von etwa ein Drittel der Klemmaufnahmehöhe des Bausteins erwiesen. Die Klemmaufnahme für des Noppenelement ist ein hülsenförmiges Wandteil, auf dem koaxial das Noppenelement sitzt. Mit seiner zylindrischen Außenfläche bildet das hülsenförmige Wandteil die abgerundeten Bausteinecken. Soweit das hülsenförmige Wandteil im Falle eines mehrelementrigen Bausteins innerhalb des Bausteins zu liegen kommt, bildet es eine Versteifungswand, die dem Baustein eine ausreichende Formbeständigkeit gibt.
Zur Erzielung eines gut haftenden Sitzes der Noppenelemente in den Klemmaufnahmen ist die Einhaltung gewisser Toleranzen beim Spritzgießen der Steckbausteine sicherzustellen. Ein Schiebe- oder Gleitsitz nach "ISA-Passungen" hat sich als günstig erweisen.
Zur Vermeidung von Materialansammlungen, einerseits dort, wo benachbarte Klemmaufnahmen mehrelementriger Steckbausteine aneinanderstoßen, und andererseits dort, wo die geraden Seitenwände eines Bausteins in die hülsenförmigen Klemmaufnahmen einlaufen, ist gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die zylindrischen Wandteile der hülsenförmigen Klemmaufnahmen im Innenbereich der Bausteine mit einer gegenüber der Wandstärke im Bereich der Bausteinaußenseiten verminderten Wandstärke ausgeführt sind. Ebenso werden die die hülsenförmigen Klemmaufnahmen mit den Noppenelementen verbindende Deckwand sowie die Noppenelemente selbst vorteilhaft mit einer verminderten Wandstärke ausgeführt. Durch die Wandstärkeverminderung belassen die zylindrischen Innenwandteile benachbarter hülsenförmiger Klemmaufnahmen auch im Bereich der größten Annäherung einen Zwischenraum, der vorteilhaft etwa gleich der Wandstärke der hülsenförmigen Klemmaufnahmen im Bereich der Bausteinecken ist. Indem Materialansammlungen vermieden werden, werden auch "Einziehungen" beim Spritzgießen weitgehend vermieden, wodurch eine genaue Parallelität benachbarter Klemmaufnahmen und Noppenelemente sichergestellt ist. Die Steckbausteine lassen sich leicht stecken und haften dennoch gut aneinander. Aufgrund des Zwischenraums zwischen benachbarten Klemmaufnahmen kann die Spritzgußform mit erhöhter Stabilität ausgeführt werden, was sich in einer hohen Lebensdauer auswirkt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Noppenelemente eine konisch zulaufende Stirnfläche auf, die das Einführen in die hülsenförmigen Klemmaufnahmen erleichtet. Eine konzentrisch in der Stirnfläche der Noppenelemente vorgesehene kreisförmige Öffnung verhindert, daß beim Zusammenstecken der Bausteine innerhalb der hülsenförmigen Klemmaufnahmen eine Luftpolster eingeschlossen wird, welches das Zusammenstecken erschwert. Diese Öffnung kann vorteilhaft zum Ein- und Durchstecken eines Stabes herangezogen werden, der zum Versteifen der Konstruktion oder als Drehachse dienen kann. Die Öffnung bringt noch einen Zusatzeffekt, indem sie den Steckbaustein zu einem Pfeifchen macht. Auch bei Verwendung der (schwimmenden) Steckbausteine im Wasser ergeben sich dadurch Zusatzeffekte.
Wie eingangs gesagt, lassen sich bereits mit wenigen Grundformen von Steckbausteinen die phantasievollsten Konstruktionen erstellen. Nachfolgen wird ein Steckbausteinsatz aus solchen Grundbausteinen beschrieben. Zahlreiche andere Sonderformen von Steckbausteinen sind möglich, von denen eine besonders einfache zur Illustration herausgegriffen ist. Die beigefügten Zwichnungen zeigen

Fig. 1 bis 3 jeweils im Längs- und Querschnitt Steckbausteine mit einem zwei bzw. drei Noppenelementen und entsprechenden Klemmaufnahmen;
Fig. 4 im Längs- und Querschnitt einem Steckbaustein im Form einer beidseitig offenen Klemmaufnahmehülse; und
Fig. 5 in der Seiten-u. Draufsicht, teilweise im Schnitt, einen Steckbaustein mit Noppenelementen an zueinander senkrechten Oberflächen.

Gemäß Fig. 1 besteht ein Steckbaustein auf einer zylindrischen oder hülsenförmigen Klemmaufnahme 1, auf die koaxial ein Noppenelement 2 aufgesetzt ist. Der Innendurchmesser d der Klemmaufnahme 1 hat gleiche Nennweite wie der Außendurchmesser D des Noppenelements 2, wobei bei der Herstellung solche Toleranzen sicherzustellen sind, daß einerseits das Noppenelement 2 des einen Steckbausteins ohne große Kraftanstrengung in die hülsenförmige Klemmaufnahme 1 eines anderen Steckbausteins eingedrückt werden kann, aber andererseits eine gut haftende Verbindung zwischen beiden möglich ist.
Ein gut haftender Sitz des Noppenelements 2 in der hülsenförmigen Klemmaufnahme 1 wird noch durch gie Verwendung eines Weichkunststoffs sowie dadurch unterstützt, daß das Noppenelement mit relativ großer Steghöhe h ausgeführt ist. Im dargestellten Fall beträgt die Steghöhe h etwa ein Drittel der Klemmaufnahmehöhe H. Damit ist eine große Anlage- bzw. Haftläche zwischen Klemmaufnahme 1 und Noppenelement 2 zusammengesteckter Steckbausteine sichergestellt.
Wie dargestellt, läuft die Stirnfläche 3 des Noppenelements 2 unter einem Winkel von etwa 45° konisch zu. Konzentrisch in der Mitte der Stirnfläche 3 ist eine kreiszylindrische Öffnung 4 vorgesehen, deren Umfangswand 5 im wesentlichen parallel zur Bausteinachse verlauft. Aufgrund dieser Öffnung 4 kann der Steckbaustein mit einem Stab 6' kombiniert werden, der als Versteifungselement für größere Konstruktionen oder als Achselement für dreh- und schwenkbare Konstruktionen dienen kann. Die Durchmessermaße von Öffnung 4 und Stab 6' sind so aufeinander abgestimmt, daß eine Klemmung zwischen beiden erzielt wird, welche Klemmung aufgrund der Konizität der Stirnfläche 3 größer oder kleiner ist, je nach-dem von welcher Seite der Stab 6' in der Öffnung 4 eingeschoben wird.
Der beschriebene einelementrige Steckbaustein hat vorteilhaft eine solche Größe, daß er von spielenden Kindern zwar in den Mund genommen aber nicht verschluckt werden kann. Die Größe ist auch zweckmäßig so gewählt, daß bereits mit wenigen Teilen vernünftige Konstruktionen aufgebaut werden können und die Bausteine, auch beim Spielen im Freien nicht so leicht verloren gehen. Die Klemmaufnahmehöhe H, die zweckmäßig gleich dem Außendurchmesser H' der Klemmaufnahme ist, um auch Bausteine mit senkrecht zueinander angeordneten Noppenelementen schaffen zu können, liegt vorteilhaft zwischen 18 und 20 mm. Als Bausteinwandstärke hat sich etwa 1,5 mm als günstig erwiesen. Damit liegen der Innendurchmesser d der Klemmaufnahme 1 und der Außendurchmesser D des Noppenelements 2 bei etwa 15 bis 17 mm. Die Steghöhe h des Noppenelements 2 beträgt vorteilhaft 6 bis 7 mm. Der Innendurchmesser der Öffnung 4 bzw. der Außendurchmesser des Stabs 6' liegt bei etwa 6 mm.
Gemäß Fig. 2 und 3 werden mehrelementrige Steckbausteine einfach durch Aneinanderreihung von einelementrigen Steckbausteinen gemäß Fig. 1 gebildet. Aus Gründen der Steifigkeit und aus optischen Gründen sind jedoch die Klemmaufnahmen 1 benachbarter Steckbausteinelemente durch zusätliche Seitenwände 7 und eine oberseitige Deckwand 8 verbunden. Damit erhalten die mehrelementrigen Steckbausteine ebene Seitenwände, während im Bereich der Ecken 9 die hülsenförmigen Klemmaufnahmen 1 Abrundungen bilden. Die innerhalb des Steckbausteins verlaufenden Klemmaufnahmewände geben dem mehrelementrigen Steckbaustein eine gute Steifigkeit.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, haben die Versteifungswände 6 im Immenbereich des Steckbausteins eine geringere Wandstärke als die Klemmaufnahmewände im Bereich der abgerundeten Ecken 9 und als die Seitenwände 7. Aufgrund dieser verringerten Wandstärke der Versteifungswände 6 ergibt sich zwischen beiden ein Zwischenraum s auch im Bereich ihrer größten Annäherung. Dieser Zwischenraum s ist, wie dargestellt, etwa gleich der Wandstärke der Klemmaufnahme 1 im Bereich der abgerundeten Ecken 9 und der Seitenwände 7. Daraus ergibt sich, da der Mittenabstand e der Steckbausteinelemente gleich dem Außendurchmesser H' der Klemmaufnahme ist, daß di Wandstärke der Versteifungswände 6 etwa halb so groß ist wie die Wandstärke der abgerundeten Ecken 9 und Seitenwände 7.
Aus Gründen der Materialersparnis und da festigkeitsmäßig zulässig, sind die Noppenelemente 2 und die Deckwand 8 des Steckbausteins ebenfalls mit einer gegenüber den abgerundeten Ecken 9 und der Seitenwände 7 verminderten Wandstärke aufgeführt, zweckmäßig in etwa gleicher Wandstärker wei die Versteifungswände 6.
Mehrelementrige Steckbausteine mit drei oder mehr Elementen sind in entsprechender Weise ausgebildet.
Wie ausgeführt ist der Noppenelementabstand e gleich dem Außendurchmesser H' der hülsenförmigen Klemmaufnahme 1. Beim Zusammenstecken mehrerer Steckbausteine liegen demnach die Steckbausteine mit ihren Außenfläche eng aneinander, wodurch sich eine zusätzliche Haftung zwischen den einzelnen Steckbausteinen ergibt. Wegen der unvermeidbaren Toleranzen im Noppenelementabstand ergibt sich eine umso bessere Haftung zwischen den Steckbausteinen, je mehr Elemente diese aufweisen. Damit der Kraftaufwand beim Zusammenstecken und Wiederlösen mehrelementriger Steckbausteine nicht so groß wird, ist der Noppenelementabstand in entsprechend engen Toleranzen auszuführen.
Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten ein-, zwei bzw. dreielementrigen Steckbausteine genügen im allgemeinen als Grundbausteine zur Ausführung zahlreicher Konstruktionen. Es versteht sich, daß zahlreiche weiter Bausteinvarianten möglich sind. Beispielsweise können zweireihige Vierer- oder Sechser-Steine oder sogar Plattensteine hergestelltwerden. Es sind auch Bausteine in Winkel oder L-Form möglich. Wie bereits oben erwähnt, können an einem Baustein auch Noppenelemente an zueinander senkrechten Klemmaufnahmeflächen ausgebildet werden, um ein Bauen in zueinander senkrechten Richtungen zu ermöglichen. Es sind auch Umkehrbausteine denkbar, bei denen Noppenelemente auf gegenüberliegenden Bausteinseiten oder auf einer Bausteinseite ein Noppenelement zusammen mit einer Klemmaufnahme angeordnet sind.
Ein besonders einfacher Umkehrstein ist ein Steckbaustein in Form einer beidseitig offenen Klemmaufnahmehülse mit den Maßen eines normalen Steckbausteins, wobei wie bei normalen Steckbausteinen auch mehrelementriger Hülsensteine möglich sind. Ein solcher mehrelementriger Hülsenstein ist in Fig. 4 dargestellt. Durch beidseitiges Einstecken normaler Steckbausteine in einen Hülsenstein wird eine Umkehr der Baurichtung erzielt. Zum ungehinderten beidseitigen Einstecken ist es erforderlich, daß die Gesamthöhe der Noppenelemente. eines Steckbausteins gleich oder kleiner ist wie die halbe Höhe H der Klemmaufnahme.
Es sind auch Schlußsteine zum Abschließen einer Konstruktion möglich, welche Schlußsteine statt der Noppenelemente eine glatte Deckwand haben. Andere Schlußbausteine sind solche mit teilwise scharfen und teilweise abgerundeten Ecken.
Ein Steckbaustein, mit Noppelelementen an zueinander senkrechten Oberflächen ist in Fig. 5 gezeigt. An die hülsenförmige Klemmaufnahme 1 eines einelementrigen Steckbausteins gemäß Fig. 1 sind.-senkrecht zur Bausteinachse 10 ein, zwei, drei oder, wie dargestellt, vier Noppenelemente 2', aus fertigungstechnischen Gründen aber ohne Stirnfläche, angeformt. Damit die auf diese Noppenelemente 2' aufgestreckten Steckbausteine, in Fig. 5 gestrichelt dargestellt, satt an der Klemmhülse 1 anliegen kann diese vorteilhaft mit einem (nicht dargestellten) Ringbund mit ebener Auflagefläche versehen sein. Konzentrisch innerhalb der Noppenelemente 2' sind an die Klemmhülse 1 kleinere Steckhülsen 11 zum Ein-und Durchstecken von Stäben 6' angeformt.

Claims

1. Steckbausteinsatz aus kastenförmigen Kunststoff-Steckbausteinen mit einem, zwei oder mehr aus der oberseitigen Deckwand (8) des jeweiligen Bausteins ausgeformten zylindrischen Noppenelementen (2) und einer jeweils gleichen Anzahl von Klemmaufnahmen (1) für die Noppenelemente auf der unterseite sowie mit einer in sich geschlossenen, die Seiten- und Stirnflächen des Bausteins glatt umfassenden Hüllwand mit abgerundeten Ecken (9), dadurch gekennzeichnet, daß der einelementrige Baustein eine zylindermantelförmige Hüllwand aufweist, zu der die Mantelwand der zylindrischen Noppe (2) konzentrisch angeordnet ist, wobei der durch die Hüllwand umgebene zylindrische Innenraum die Klemmaufnahme (1) bildet, daß die bei den zwei-oder mehrelementrigen Bausteinen die Klemmaufnahmem (1) von hülsenförmigen Wandteilen gebildet sind, die im Bereich der Bausteinaußenseiten in die Hüllwand übergehen und auch die abgerundeten Ecken (9) bilden und die im Innern des Bausteins Versteifungswände (6) bilden, daß das Bausteinmaterial ein gut haftender, formbeständiger, abriebfester und lebensmittelrechtlich unbedenklicher Weichkunststoff ist, und daß der Steckbausteinsatz sowohl einelementrige als auch zwei- oder mehrelementrige Bausteine umfaßt.

2. Steckbausteinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bausteinmaterial Hockdruck-Polyäthylen (PE-weich) ist.

3. Steckbausteinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hülsenförmigen Wandteile der Klemmaufnahmen (1) im Innern mehrelementriger Bausteine Versteifungswände (6) mit einer gegenüber der Wandstärke der Bausteinaußenwände verminderten Wandstärke bilden und somit die Versteifungswände (6) benachbarter Klemmaufnahmen (1) auch im Bereich der größten Annäherung einen Zwischenraum(s) belassen.

4. Steckbausteinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Mittenabstand (e) der Elemente mehrelementriger Bausteine gleich dem Außendurchmesser (H') der Klemmaufnahmen die Wandstärke der Versteifungswände (6) etwa halb so groß ist wie die Wandstärke der Bausteinaußenwände (7, 9).

5. Steckbausteinsatz nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Noppenelemente (2) und die oberseitige Deckwand (8) mit einer gegenüber der Wandstärke der Bausteinseitenwände (7, 9) verminderten Wandstärke ausgeführt sind.

6. Steckbausteinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Noppenelemente (2) eine konisch zulaufende Stirnfläche (3) aufweisen, in der konzentrisch eine kreisförmige Öffnung (4) vorgesehen ist.

7. Steckbausteinsatz nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Stäbe (6) zum klemmenden Einstecken in die Öffnungen (4).

8. Steckbausteinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Noppenelemente (2) eine Gesamthöhe gleich oder wenig kleiner der halben Höhe (H) der Klemmaufnahmen (1) aufweisen und daß der Außendurchmesser (H') der Klemmaufnahmen gleich ihrer Höhe (H) ist.

9. Steckbausteinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem noch einen Steckbaustein in Form einer oder mehrerer aneinander gereihter, beidseitig offener Klemmaufnahmehülsen umfaßt.

10. Steckbausteinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem noch einen Steckbaustein mit Noppenelementen und/oder Klemmaufnahmen an zueinander senkrechten Bausteinseiten umfaßt.