PL217191B1 - System konstrukcyjny zawierający wiele elementów konstrukcyjnych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy systemu konstrukcyjnego zawierającego wiele elementów konstrukcyjnych. Poszczególne elementy tego systemu posiadają połączenia typu kula-gniazdo. System jest przeznaczony jako zabawka dla małych dzieci sprzyjająca przede wszystkim rozwojowi ich zdolności manualnych.

W stanie techniki znane są różne rozwiązania w zakresie systemów konstrukcyjnych z połączeniami typu kula-gniazdo przeznaczonych do samodzielnego zestawiania przez małe dzieci.

W opisie US 5,897,417 ujawniono system konstrukcyjny, w którym elementy składowe są zaopatrzone w kule lub gniazda tak, że mogą tworzyć pomiędzy sobą połączenia typu kula-gniazdo lub gniazdo-gniazdo. Połączenie kula-gniazdo zostaje utworzone i zatrzaśnięte w położeniach, w których co najmniej jeden zaczep we wnętrzu gniazda wchodzi w co najmniej jeden z otworów kuli. Pojedynczy element konstrukcyjny ma zwykle wydłużony korpus z kulą zaopatrzoną w dużą liczbę otworów na jednym końcu i gniazdem na drugim końcu, albo z kulami zaopatrzonymi w otwory na obu końcach, albo wreszcie z gniazdami na obu końcach. Kula jednego elementu konstrukcyjnego może być w sposób odłączalny wprowadzana do gniazda innego elementu. Gniazdo, które jest również nazywane szczęką, posiada przynajmniej dwa płatki o konturze wargi, oddzielone od siebie wycięciami znajdującymi się po obydwu stronach płatków. W jednym z możliwych typów połączenia gniazdo-gniazdo para gniazd po połączeniu i zatrzaśnięciu tworzy razem sferę. Dzięki kształtowi płatków gniazda zakres dostępnych położeń w połączeniu kula-gniazdo jest równy przynajmniej 2π steradianów.

Z kolei w opisie US 5,769,681 ujawniono system konstrukcyjny zabawki umożliwiający zestawianie konstrukcji o różnych kształtach i rozmiarach. System ten złożony jest z wielu wydłużonych elementów oraz zasadniczo płaskich złączy, które mogą być łączone ze sobą w różnych kombinacjach. Elementy wydłużone na jednym końcu są zaopatrzone w kulę, a na drugim w gniazdo. Zasadniczo płaskie złącza są zaopatrzone w cztery elementy połączeniowe rozmieszczone w płaszczyźnie złącza co 90°, przy czym te elementy połączeniowe mogą mieć formę kul lub gniazd. Łączenie wydłużonych elementów ze sobą lub z zasadniczo płaskimi złączami następuje poprzez tworzenie połączeń typu kula-gniazdo. Połączenia te zachowują w pewnym zakresie swobodę ruchu w stanie zamkniętym, chyba, że całość konstrukcji taki ruch ogranicza lub uniemożliwia.

Przedmiotem wynalazku jest system konstrukcyjny zawierający wiele elementów konstrukcyjnych, przy czym każdy z elementów konstrukcyjnych zawiera: korpus cylindryczny posiadający pierwszy koniec, drugi koniec i średnicę;

gniazdo umieszczone na pierwszym końcu korpusu cylindrycznego, przy czym pomiędzy gniazdem a korpusem cylindrycznym znajduje się pierwsza szyjka o szerokości mniejszej niż średnica korpusu cylindrycznego; oraz zasadniczo sferyczny element umieszczony na drugim końcu korpusu cylindrycznego, przy czym pomiędzy sferycznym elementem a korpusem cylindrycznym znajduje się druga szyjka; przy czym rozmiar sferycznego elementu pierwszego elementu konstrukcyjnego umożliwia umieszczenie go w gnieździe drugiego elementu konstrukcyjnego. System konstrukcyjny według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera ponadto inne gniazdo umieszczone na korpusie cylindrycznym pomiędzy pierwszym końcem i drugim końcem korpusu cylindrycznego, przy czym to inne gniazdo jest ukształtowane tak, aby przyjmować korpus cylindryczny drugiego elementu konstrukcyjnego;

średnica cylindrycznego korpusu mieści się w zakresie od 1,0 cala (2,54 cm) do 1,4 cala (3,556 cm); średnica elementu sferycznego mieści się w zakresie od 1,3 cala (3,302 cm) do 1,9 cala (4,826 cm); szerokość pierwszej szyjki i drugiej szyjki, niezależnie od siebie, mieści się w zakresie od

0,4 cala (1,016 cm) do 0,5 cala (1,27 cm);

stosunek średnicy korpusu cylindrycznego do szerokości szyjki mieści się w zakresie od 1,1 do 1,9; zaś stosunek średnicy elementu sferycznego do szerokości drugiej szyjki jest mniejszy niż 3,75.

Przedmiotem wynalazku jest również system konstrukcyjny zawierający wiele elementów konstrukcyjnych, przy czym każdy z elementów konstrukcyjnych zawiera: korpus cylindryczny posiadający pierwszy koniec, drugi koniec i średnicę; gniazdo umieszczone na pierwszym końcu korpusu cylindrycznego; oraz zasadniczo sferyczny element umieszczony na drugim końcu korpusu cylindrycznego, przy czym pomiędzy elementem sferycznym a korpusem cylindrycznym znajduje się szyjka; przy czym rozmiar sferycznego elementu pierwszego elementu konstrukcyjnego umożliwia umieszczenie go w gnieździe drugiego elementu konstrukcyjnego. System konstrukcyjny według tej odmiany wynalazku

PL 217 191 B1 charakteryzuje się tym, że zawiera ponadto inne gniazdo umieszczone na korpusie cylindrycznym pomiędzy pierwszym końcem i drugim końcem korpusu cylindrycznego, przy czym to inne gniazdo jest ukształtowane tak, aby przyjmować korpus cylindryczny drugiego elementu konstrukcyjnego;

zaś stosunek średnicy korpusu cylindrycznego do szerokości drugiej szyjki jest większy niż 2,8 lub mniejszy niż 2,7.

Kształt i wymiary poszczególnych części każdego z elementów konstrukcyjnych umożliwiają małym dzieciom uchwycenie elementów całą dłonią, ułatwiając tym samym manipulację i zabawę poszczególnymi elementami konstrukcyjnymi, oraz tworzenie przez małe dzieci konstrukcji złożonych z wielu takich elementów połączonych ze sobą. O ile w rozwiązaniach ze stanu techniki poszczególne elementy musiały być na ogół chwytane przez dziecko jedynie palcami, co zwłaszcza dla małych dzieci jest dość trudne i męczące, a w efekcie może doprowadzić do szybkiego zniechęcenia się dziecka do danej zabawki, to dostosowanie kształtu i wymiarów elementów konstrukcyjnych systemu według wynalazku do możliwości uchwycenia ich całą dłonią przez małe dzieci przyczynia się znacząco do rozwoju u nich zdolności poznawczych i motorycznych w zakresie posługiwania się przedmiotami, a jednocześnie zachęca je do dalszej zabawy.

Poza połączeniem typu kula-gniazdo elementy systemu według wynalazku mogą być łączone ze sobą na inne sposoby, na przykład możliwe jest połączenie ze sobą dwóch rodzajów połączeń gniazdo-gniazdo, przy czym osie wzdłużne łączonych ze sobą elementów są wtedy współliniowe. W przypadku połączenia gniazdo-gniazdo płatki jednego elementu łączą się z płatkami drugiego elementu. W przypadku trzeciego połączenia gniazdo-gniazdo możliwe jest uzyskanie łańcucha elementów, w którym wzdłużne osie elementów są równoległe, współpłaszczyznowe lub prostopadłe względem kierunku łańcucha. Elementy mogą być również ze sobą łączone w taki sposób, że gniazdo pierwszego elementu chwyta korpus drugiego elementu. W przypadku połączenia gniazdo-korpus wzdłużne osie dwóch elementów są prostopadłe względem siebie, zaś kąt pomiędzy płaszczyzną symetrii pierwszego elementu a wzdłużną osią drugiego elementu może być w sposób ciągły zmieniany w zakresie 360 stopni. W przypadku połączenia gniazdo-korpus możliwe jest utworzenie zamkniętego układu, co dokonywane jest przez połączenie ze sobą trzech elementów. System konstrukcyjny może obejmować elementy o różnych wielkościach oraz elementy posiadające połączenia o więcej niż jednym rozmiarze.

Kształt, budowa i materiał, z którego wykonane są elementy i połączenia mogą być dostosowane do użytkowania przez młodsze dzieci, o mniejszej sile mięśni i słabszej koordynacji ruchowej. Siła wymagana do połączenia ze sobą dwóch elementów, na przykład z wykorzystaniem połączenia kulagniazdo, może być ograniczona, możliwe jest również ograniczenie siły wymaganej do odłączenia kuli od gniazda. Wielkość elementów jest dobrana w taki sposób, aby mogły być pewnie chwytane całą ręką przez dziecko, dzięki czemu może one użyć całej siły do zaczepienia jednego elementu do odpowiedniej części drugiego elementu.

Systemy konstrukcyjne mogą być skonstruowane i wykonane z przeznaczeniem dla różnych grup wiekowych, tj. z różną siłą wymaganą do łączenia i rozłączania elementów składowych. Pierwszy zestaw elementów może być wykonany w taki sposób, aby siły umożliwiające zaczepianie i rozłączanie elementów były mniejsze niż w przypadku drugiego zestawu elementów. Pierwszy zestaw elementów może być opracowany pod kątem dzieci w wieku przedszkolnym, których siła mięśni jest mniejsza niż w przypadku dzieci w wieku szkolnym. Drugi zestaw elementów może być opracowany w taki sposób, aby siły umożliwiające zaczepianie i rozłączanie elementów były większe, co umożliwia użytkowanie zestawu przez bardziej rozwinięte dzieci w wieku szkolnym.

Trzeci zestaw elementów może być opracowany pod kątem zastosowań, w których połączone ze sobą elementy muszą pozostawać w takim stanie nawet w przypadku brutalnego obchodzenia się z nimi, na przykład w zastosowaniach przemysłowych, podczas demonstracji przeprowadzanych przez studentów lub na organizowanych w muzeach wystawach. Takie zestawy elementów mogą być opracowane w taki sposób, aby siły umożliwiające zaczepianie i rozłączanie elementów były jeszcze większe.

Wybór materiałów wykorzystanych do wykonania elementów oraz kształt zaczepianych o siebie części mogą być dobrane w taki sposób, aby elementy mogły być łączone i rozłączane przy zastosowaniu ograniczonych sił, na przykład sił, które mogą być wywierane przez dziecko. Odkształcalne części gniazda dostosowanego do użytkowania przez dzieci w wieku przedszkolnym mogą się odkształcać po zastosowaniu ograniczonej siły w wyniku odpowiedniego zaprojektowania elementu,

PL 217 191 B1 odpowiedniej grubości elementu i/lub odpowiedniego materiału wykorzystanego do ich wykonania. Materiały stosowane do wykonania elementów mogą przynajmniej częściowo zostać wybrane w taki sposób, aby uzyskać zmniejszenie tarcia między powierzchniami elementów, dzięki czemu podczas umieszczania elementu w gnieździe wymagane jest zastosowanie mniejszej siły.

Powierzchnie i krawędzie elementów i części składowych opracowanych pod kątem ich użytkowania przez dzieci w wieku przedszkolnym mogą być dobrane w taki sposób, aby siła wymagana podczas montażu była ograniczona. Krawędzie i naroża połączeń oraz elementów mogą być na przykład zaokrąglone, przy czym duży promień zaokrągleń powoduje ograniczenie uderzania o siebie elementów umieszczonych pod pewnym kątem względem siebie podczas ich stykania w celu dopasowania do siebie odpowiednich elementów.

Powierzchnie pasujących do siebie elementów mogą posiadać fakturę wybraną w taki sposób, aby ograniczyć siły wymagane do połączenia i/lub rozłączenia elementów. W celu ograniczenia tarcia, uderzania o siebie elementów i stopnia ich odkształcania mogą być wykorzystane wgłębienia, nierówności powierzchni, występy, gładkość i inne właściwości powierzchni, dzięki czemu możliwe jest dostosowanie elementów do ich użytkowania przez dzieci w wieku przedszkolnym.

Elementy mogą być wykonane z elastomerów takich, jak terpolimer akrylonitryl/butadien/styren (ABS), polichlorek winylu) (PVC), polipropylen, polietylen, poliestry, kauczuk naturalny, kauczuk syntetyczny, nylon, akryl lub inny materiał naturalny bądź syntetyczny, jak również połączenia powyższych materiałów. Elementy mogą być wytwarzane przez formowanie wtryskowe. Poszczególne elementy mogą być wykonane z więcej niż jednego materiału. Końcowe części elementu mogą być wykonane z innego materiału niż korpus elementu. Elementy mogą ponadto posiadać części konstrukcyjne wykonane z metalu lub innego materiału zapewniającego wytrzymałość konstrukcyjną i podparcie dla otaczających je materiałów. W rozwiązaniu alternatywnym elementy mogą być wykonane z drewna, metalu, szkła, minerałów, włókien lub innych materiałów.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania zilustrowano na rysunku na którym fig. 1 przedstawia rzut aksonometryczny dziecka bawiącego systemem konstrukcyjnym według niniejszego wynalazku, fig. 2 przedstawia widok z boku elementu konstrukcyjnego systemu konstrukcyjnego według wynalazku, fig. 3 przedstawia dwa połączone ze sobą elementy konstrukcyjne, fig. 4 przedstawia rzut aksonometryczny innego elementu konstrukcyjnego systemu konstrukcyjnego, zaś fig. 5 przedstawia rzut aksonometryczny dwóch połączonych ze sobą elementów konstrukcyjnych.

Na fig. 1 przedstawiono elementy systemu konstrukcyjnego według niniejszego użytkowane przez dziecko 12 oznaczone odnośnikiem 10. Dziecko 12 trzyma dwa elementy konstrukcyjne 100A i 100B, przygotowując się do połączenia ich ze sobą w pojedynczy moduł. Wielkość elementów umożliwia uchwycenie ich małą ręką dziecka. Dziecko może trzymać element w każdej z rąk, chwytając je mocno w celu połączenia elementów ze sobą. Na rysunku widoczne są również dodatkowe elementy, które mogą być później połączone z utworzonym modułem.

Na fig. 2 przedstawiono podstawowy element konstrukcyjny 100. Element konstrukcyjny 100 może być wykonany z elastomeru. Element konstrukcyjny 100 posiada wydłużony korpus 112 o zasadniczo cylindrycznym kształcie, obejmujący gniazdo 114 wystającą z jednego końca korpusu 112 oraz zasadniczo sferyczną kulę 116 przymocowaną do drugiego końca korpusu 112. Gniazdo 114 przymocowane jest do jednego z końców korpusu 112 z wykorzystaniem szyjki 118, której szerokość jest mniejsza niż średnica korpusu 12. Kula 116 również przymocowana jest do korpusu 112 z wykorzystaniem znajdującej się na jego przeciwnym końcu szyjki 120, przy czym szerokość szyjki 120 jest mniejsza niż średnica korpusu 12. Przekroje poprzeczne szyjki 118 i szyjki 120 mogą być koliste, eliptyczne, prostokątne lub posiadać inny kształt.

Podobne elementy na rysunkach zostały oznaczone podobnymi odnośnikami liczbowymi.

Wracając ponownie do fig. 1, przedstawione tu elementy 100A i 100B są ze sobą łączone końcami, stanowiąc część różnorodnych konstrukcji. Kula 116 może być wprowadzana do gniazda 114 przez wywieranie jedną ręką siły pchającej element 100A oraz wywieranie drugą ręką siły pchającej element 100B, dopóki gniazdo nie zostanie zaczepione o kulę. Alternatywnie dziecko 12 może umieścić jeden element na podłodze i wepchnąć kulę 116 do gniazda, trzymając drugi element dwoma rękami i pchając go w dół w celu wprowadzenia kuli trzymanego w rękach elementu do gniazda elementu znajdującego się na podłodze. Alternatywnie element mogą być ze sobą łączone przez zaczepienie gniazda elementu 100A w gnieździe elementu 100B.

PL 217 191 B1

Na fig. 3 przedstawiono oznaczone odnośnikiem 200 pierwszy element 100A posiadający kulę 116A oraz drugi element 100B posiadający gniazdo 114B. Elementy 100A i 100B nie są ze sobą połączone, lecz są do siebie zbliżane w celu wprowadzenia i zaczepienia kuli 116A w gnieździe 114B.

Odnośnikiem 250 oznaczono na fig. 3 elementy 100A i 100B połączone ze sobą z wykorzystaniem kuli 116A wprowadzonej do gniazda 114B. Element 100A jest utrzymywany przez element 100B. W celu rozłączenia od siebie dwóch elementów należy przyłożyć do nich siły działające w przeciwnych kierunkach, dzięki czemu możliwe jest pokonanie siły utrzymującej kulę przez gniazdo 114B.

Element 100 może być zbudowany w taki sposób, by jego obsługa wymagała użycia określonego zakresu sił. Element 100 może umożliwiać zaczepienie kuli 116 w gnieździe 114 po przyłożeniu do elementów mieszczącej się w określonym zakresie siły pchającej, która powoduje dostatecznie duże odkształcenie gniazda, by możliwe było wprowadzenie do niego kuli 116. Element 100 może umożliwiać odczepienie kuli 116 od gniazda 114 po przyłożeniu do elementów mieszczącej się w określonym zakresie siły ciągnącej, która powoduje pokonanie siły utrzymującej kulę 116 przez gniazdo 114 i dostatecznie duże odkształcenie gniazda 114, aby kula 116 została z niego uwolniona. Siła utrzymująca kulę 116 przez gniazdo 114 zapewnia połączenie ze sobą elementów podczas zabawy.

Wielkość elementów 100 może być dopasowana dla odpowiedniej grupy wiekowej, pod kątem grupy wiekowej mogą być również dobrane siły wymagane do połączenia lub rozłączenia elementów. Wracając ponownie do fig. 2, przykładowy element 100 przeznaczony dla dzieci w wieku przedszkolnym może posiadać korpus 112 o długości od 3,5 cala (8,89 cm) do 5 cali (12,7 cm) oraz średnicę od 1,0 cala (2,54 cm) do 1,4 cala (3,556 cm), co oznaczono odpowiednio odnośnikami A i B. Kula 116 może posiadać średnicę od 1,3 cala (3,302 cm) do 1,9 cala (4,826 cm), zaś szyjki 118 i 120 mogą posiadać średnice od 0,4 cala (1,016 cm) do 0,5 cala (1,27 cm), co oznaczono odpowiednio odnośnikami C i D. Gniazdo 114 może posiadać otwór pomiędzy płatkami szczęki tworzącej gniazdo 114 o wielkości od 0,9 cala (2,286 cm) do 1,4 cala (3,556 cm) oraz długość od 1,3 cala (3,302 cm) do 1,9 cala (4,826 cm), co oznaczono odpowiednio odnośnikami E i F. Podstawa jednej lub obydwu szyjek może posiadać żeberko, dzięki któremu możliwe jest uzyskanie większej wytrzymałości.

Powierzchnia kuli 116 może obejmować wiele niewielkich wgłębień. W rozwiązaniu alternatywnym powierzchnia kuli może być gładka lub może posiadać fakturę.

Odnosząc się w dalszym ciągu do fig. 2, inny przykładowy element 100 przeznaczony dla dzieci w wieku przedszkolnym może posiadać korpus 112 o długości 3,5 cala (8,89 cm) oraz średnicę od 1,0 cala (2,54 cm), co oznaczono odpowiednio odnośnikami A ι B. Kula 116 może posiadać średnicę 1,9 cala (4,826 cm), zaś szyjki mogą posiadać średnice od 0,5 cala (1,27 cm), co oznaczono odpowiednio odnośnikami C i D. Gniazdo 114 może posiadać otwór pomiędzy płatkami szczęki o wielkości 1,0 cala (2,54 cm) oraz długość 1,9 cala (4,826 cm), co oznaczono odpowiednio odnośnikami E i F.

Na fig. 4 przedstawiono alternatywną konstrukcję elementu 100 posiadającego korpus 302, pierwsze gniazdo 304, drugie gniazdo 306 korpusu 302 oraz kulę 308. Gniazdo 306 korpusu 302 znajduje się w środku korpusu 302 i ma kształt umożliwiający umieszczanie w nim korpusu 402 innego elementu.

Na fig. 5 przedstawiono element 300 przedstawiony na fig. 4, który połączony jest z elementem 402 przypominającym element 100 przedstawiony na fig. 2. Korpus 402 elementu 300 zaczepiony jest w gnieździe korpusu 306 elementu 300. Połączone ze sobą elementy 400 posiadają dwa gniazda i dwie kule, które mogą zostać wykorzystane do utworzenia dodatkowych konstrukcji. Element 300 również może być opracowany w taki sposób, aby siły wymagane do łączenia i rozłączania elementów dopasowane były do odpowiedniej grupy wiekowej.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. System konstrukcyjny zawierający wiele elementów konstrukcyjnych, przy czym każdy z elementów konstrukcyjnych zawiera:

   korpus cylindryczny posiadający pierwszy koniec, drugi koniec i średnicę;

   gniazdo umieszczone na pierwszym końcu korpusu cylindrycznego, przy czym pomiędzy gniazdem a korpusem cylindrycznym znajduje się pierwsza szyjka o szerokości mniejszej niż średnica korpusu cylindrycznego; oraz zasadniczo sferyczny element umieszczony na drugim końcu korpusu cylindrycznego, przy czym pomiędzy sferycznym elementem a korpusem cylindrycznym znajduje się druga szyjka; przy

   PL 217 191 B1 czym rozmiar sferycznego elementu pierwszego elementu konstrukcyjnego umożliwia umieszczenie go w gnieździe drugiego elementu konstrukcyjnego, znamienny tym, że zawiera ponadto inne gniazdo (306) umieszczone na korpusie cylindrycznym (112) pomiędzy pierwszym końcem i drugim końcem korpusu cylindrycznego (112), przy czym to inne gniazdo (306) jest ukształtowane tak, aby przyjmować korpus cylindryczny (112) drugiego elementu konstrukcyjnego (402);

   średnica cylindrycznego korpusu (112) mieści się w zakresie od 1,0 cala (2,54 cm) do 1,4 cala (3,556 cm);

   średnica elementu sferycznego (116) mieści się w zakresie od 1,3 cala (3,302 cm) do 1,9 cala (4,826 cm);

   szerokość pierwszej szyjki (118) i drugiej szyjki (120), niezależnie od siebie, mieści się w zakresie od 0,4 cala (1,016 cm) do 0,5 cala (1,27 cm);

   stosunek średnicy korpusu cylindrycznego (112) do szerokości szyjki (118) mieści się w zakresie od 1,1 do 1,9;

   zaś stosunek średnicy elementu sferycznego (116) do szerokości drugiej szyjki (120) jest mniejszy niż 3,75.
2. 2. System konstrukcyjny zawierający wiele elementów konstrukcyjnych, przy czym każdy z elementów konstrukcyjnych zawiera:

   korpus cylindryczny posiadający pierwszy koniec, drugi koniec i średnicę; gniazdo umieszczone na pierwszym końcu korpusu cylindrycznego; oraz zasadniczo sferyczny element umieszczony na drugim końcu korpusu cylindrycznego, przy czym pomiędzy elementem sferycznym a korpusem cylindrycznym znajduje się szyjka;

   przy czym rozmiar sferycznego elementu pierwszego elementu konstrukcyjnego umożliwia umieszczenie go w gnieździe drugiego elementu konstrukcyjnego, znamienny tym, że zawiera ponadto inne gniazdo (306) umieszczone na korpusie cylindrycznym (112) pomiędzy pierwszym końcem i drugim końcem korpusu cylindrycznego (112), przy czym to inne gniazdo (306) jest ukształtowane tak, aby przyjmować korpus cylindryczny (112) drugiego elementu konstrukcyjnego (402);

   zaś stosunek średnicy korpusu cylindrycznego (112) do szerokości drugiej szyjki (120) jest większy niż 2,8 lub mniejszy niż 2,7.