PL224950B1 - Zestaw elementów konstrukcyjnych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zestaw elementów konstrukcyjnych, przeznaczonych do łączenia między sobą, stanowiący zabawkę edukacyjną lub narzędzie do budowy modeli konstrukcji dwuw ymiarowych lub trójwymiarowych.

Znanych jest szereg rozwiązań zestawów konstrukcyjnych przeznaczonych do zabawy lub przeznaczonych do modelowania, poprzez łączenie tych elementów ze sobą, na wstępnym etapie projektowania konstrukcji o charakterze szkieletu lub kraty. Rozwiązania te dzielą się głównie z uwagi na zastosowanie do budowy konstrukcji elementów różnych rodzajów lub elementów jednakowych. W obu przypadkach końce wymienionych elementów wyposażone są w urządzenia pozwalające na wzajemne połączenie i co za tym idzie na zbudowanie z tego rodzaju elementów konstrukcji trójwymiarowych.

Znane rozwiązanie pierwszego rodzaju przedstawiono w polskim opisie patentowym nr 167117. Przedstawiono tu zestaw klockowy zawierający jako podstawowe elementy klocki, posiadające na końcach otwory przelotowe i nieprzelotowe, w których umieszczać można przetyczki. Rozmieszczenie otworów oraz wymiary klocka i przetyczki są tak dobrane, że umożliwiają tworzenie otwartych bądź zamkniętych konstrukcji przestrzennych.

Inne znane rozwiązanie przestawiono w opisie zgłoszenia międzynarodowego wynalazku nr WO 02/076565. W tym znanym rozwiązaniu przedstawiono zespół elementów łączonych magnetycznie, do budowy konstrukcji kratowych trójwymiarowych. Zespół tych elementów zawiera elementy łączące oraz moduły wydłużone. Elementy łączące, zasadniczo kuliste, zawierają kołnierze lub gnia zda, zaś moduły wydłużone stanowią cylindryczne ramiona, których średnica końcowych odcinków odpowiada średnicy gniazd lub kołnierzy kulistych elementów łączących. Poprzez połączenie ze sobą kolejnych elementów łączących za pośrednictwem ramion łączących w trzech płaszczyznach, otrzymuje się konstrukcję trójwymiarową, możliwą do dalszej rozbudowy. Połączenia wzmocnione są własnościami magnetycznymi poszczególnych elementów składowych.

Dalsze znane rozwiązanie tego rodzaju przedstawiono w opisie patentowym zgłoszenia międzynarodowego nr WO 2009/130435. Według tego znanego rozwiązania w skład zestawu składanych elementów konstrukcyjnych wchodzą trzy rodzaje wydłużonych elementów w postaci drążków. Jeden rodzaj drążków zawiera na obu końcach elementy w kształcie torusa. Drugi rodzaj drążków zawiera na końcach elementy w postaci sprężynujących gniazd współpracujących z elementami w kształcie torusa. Trzeci rodzaj drążków zawiera na jednym końcu element w kształcie torusa, zaś na drugim końcu element w postaci sprężynującego gniazda. Wymienione elementy są między sobą łączone w konstrukcje dwuwymiarowe lub trzywymiarowe poprzez zaciśnięcie gniazd na obręczy torusów.

W kolejnym rozwiązaniu znanym z opisu patentowego USA nr US 7,316,598 przedstawiono zestaw zabawki konstrukcyjnej. Zestaw zawiera elementy rurowe o identycznych średnicach końcowych, oraz złącza z których każde zawiera pewną ilość rurowych gniazd, których średnica wewnętrzna odpowiada średnicy zewnętrznej elementów rurowych. Jedno złącze według tego rozwiązania może mieć do ośmiu rurowych gniazd ułożonych promieniowo od punktu centralnego. Wierzchołki tych złącz mogą stanowić narożniki konstrukcji trójwymiarowej. Złącza mają różną postać, mogą to być mufy, narożniki, kątowniki, trójniki lub czwórniki.

W rozwiązaniach drugiego rodzaju, do budowy konstrukcji dwuwymiarowych lub trójwymiarowych proponuje się zasadniczo jednakowe elementy. Znane rozwiązanie tego rodzaju przedstawiono w opisie patentowym USA nr US 4,583,956. Zaproponowano tu utworzenie konstrukcji ze sztywnych lub teleskopowych elementów rurowych, które mogą być ze sobą połączone za pomocą giętkich cięgien z wykorzystaniem wewnętrznych elementów rozporowych.

W kolejnym rozwiązaniu tego rodzaju, znanym z opisu patentowego USA nr US 4,731,962 zaproponowano zespół elementów zestawiony z jednakowych rozpórek, gdzie każda rozpórka ma naprężone pomiędzy końcami elastyczne cięgno. Cięgno przewleczone jest przez otwory w pobliżu końców rozpórki i pomiędzy tymi otworami cięgno jest naciągnięte wzdłuż rozpórki. Kolejne rozpórki są mocowane poprzez zakleszczenie ich pomiędzy poprzednią rozpórką a jej naciągniętym cięgnem.

W dalszym rozwiązaniu znanym z opisu patentowego USA nr US 6,679,644 przedstawiono kolejny zestaw elementów do budowy struktur trójwymiarowych. Według tego znanego rozwiązania podstawą zestawu jest rurowy, wydłużony element modułowy, który zawiera wewnętrzny element elastyczny dla zapewnienia stałego naciągu, przykładowo element gumowy bez końca. Ten element elastyczny znajduje się wewnątrz elementu modułowego. Element elastyczny rozciągnięty jest pomięPL 224 950 B1 dzy krańcami elementu modułowego, pomiędzy elementami zabezpieczającymi w postaci haczyków we wnętrzu wymienionego modułowego elementu. Elementy zabezpieczające utrzymują wspomniany element elastyczny w naprężeniu pomiędzy końcami elementu modułowego. Elementy zabezpieczające mają postać dwustronnych haczyków, gdzie w pozycji roboczej na haczyk z jednej strony jest założony koniec elementu elastycznego, na przykład w postaci elastycznego cięgna bez końca, zaś haczyk z drugiej strony jest przeznaczony do zahaczenia o krawędź elementu modułowego, lub do połączenia z haczykiem kolejnego lub kolejnych elementów modułowych. Rozbudowa konstrukcji przez dalsze przyłączanie kolejnych elementów rurowych do tego samego lub do kolejnych haczyków na końcach kolejnych takich samych elementów modułowych jest możliwa i pozwala na budowanie konstrukcji dwuwymiarowych lub trójwymiarowych.

Według wynalazku zestaw elementów konstrukcyjnych zawiera szereg elementów nadających się do składania, czyli do łączenia ze sobą. Każdy element konstrukcyjny stanowi wydłużony kształtownik o przekroju zamkniętym i zawiera wsunięty do wnętrza z każdej strony wieszak. Wieszak w yposażony jest od strony wnętrza elementu konstrukcyjnego w zaczep wewnętrzny. Zaczepy wewnętrzne obu przeciwległych wieszaków połączone są wewnątrz elementu konstrukcyjnego za p ośrednictwem naprężonego elementu rozciągliwego. Pod pojęciem elementu rozciągliwego, w tym opisie patentowym należy rozumieć element gumowy bez końca, element sprężynowy lub inny element, który rozciągnięty wewnątrz elementu konstrukcyjnego jest zamocowany pomiędzy dwoma wieszakami znajdującymi się na końcach tego elementu konstrukcyjnego. Zaczep wewnętrzny wieszaka ma szerokość nie większą niż średnica wewnętrzna tego elementu konstrukcyjnego. Od strony zewnętrznej elementu konstrukcyjnego wieszak zawiera zaczep zewnętrzny, przy czym zaczep zewnętrzny skierowany jest w przeciwną stronę niż zaczep wewnętrzny.

Według wynalazku, zestaw elementów konstrukcyjnych charakteryzuje się tym, że w elemencie konstrukcyjnym zaczep zewnętrzny wieszaka ma szerokość większą niż wynosi wymiar wewnętrzny tego elementu konstrukcyjnego. Wymieniony zaczep wewnętrzny wieszaka, połączony jest z zaczepem zewnętrznym ukośnym fragmentem. Oba zaczepy wieszaka skierowane są po obu stronach uk ośnego fragmentu w przeciwne strony.

Wieszak według wynalazku korzystnie stanowi płaską formę geometryczną, gdzie zaczep wewnętrzny, ukośny fragment oraz zaczep zewnętrzny stanowią formę geometryczną zbliżoną kształtem do litery S.

W rozwiązaniu według wynalazku przewidziano, że zaczep wewnętrzny korzystnie ma kształt litery U, gdzie jedno ramię tej litery U jest krótsze niż drugie ramię.

W korzystnej postaci rozwiązania według wynalazku zaczep zewnętrzny jest okrągły.

Według wynalazku koniec zaczepu zewnętrznego leży korzystnie w jednej linii z dłuższym ramieniem zaczepu wewnętrznego.

W rozwiązaniu według wynalazku, w elemencie konstrukcyjnym zaczepy zewnętrzne obu wieszaków mają szerokość większą niż wynosi wymiar wewnętrzny kształtownika zamkniętego tego elementu konstrukcyjnego w obrębie tych wieszaków, natomiast zaczepy wewnętrzne mają szerokość mniejszą niż wynosi wymiar wewnętrzny tego kształtownika zamkniętego. Dzięki temu zaczep wewnętrzny każdego z wieszaków wsunięty jest do wnętrza kształtownika zamkniętego, zaś zaczep zewnętrzny każdego z tych wieszaków, ponieważ jest większy niż rozmiar wewnętrzny kształtownika zamkniętego, nie pozwala na wsunięcie się całego wieszaka do wnętrza elementu konstrukcyjnego, na skutek działania siły elementu rozciągliwego naciągniętego wewnątrz tego elementu konstrukcyjnego pomiędzy zaczepami wewnętrznymi obu wieszaków.

Wieszak według wynalazku stanowi płaską formę geometryczną, w postaci zaczepu wewnętrznego, ukośnego fragmentu łączącego oraz zaczepu zewnętrznego w formie zbliżonej kształtem do litery S. Oba zaczepy wieszaka połączono ukośnym fragmentem. Dzięki temu zaczep wewnętrzny oraz zaczep zewnętrzny mają zasadniczo wspólną oś symetrii wzdłużnej. Siła naprężonego elementu rozciągliwego działa więc symetrycznie na oba zaczepy zewnętrzne obu wieszaków, oparte na końcowych krawędziach elementu konstrukcyjnego. Zapobiega to odkształceniom tych zaczepów zewnętrznych obu wieszaków w trakcie użytkowania.

Dodatkowo, oparcie ramion zaczepu wewnętrznego o ściany wewnętrzne kształtownika elementu konstrukcyjnego, stabilizuje także położenie zaczepu zewnętrznego, co wpływa korzystnie na stabilność konstrukcji wykonanej z użyciem zestawu elementów według wynalazku.

Przedmiot wynalazku pokazano w przykładach wykonania na załączonych rysunkach, na których poszczególne figury rysunku przedstawiają:

PL 224 950 B1

Fig. 1 - przekrój elementu konstrukcyjnego płaszczyzną zgodną z wzdłużną osią symetrii;

Fig. 2 - korpus elementu konstrukcyjnego;

Fig. 3 - wieszak;

Fig. 4 - element rozciągliwy;

Fig. 5 - hak montażowy;

Fig. 6 - węzeł połączenia trzech elementów konstrukcyjnych;

Fig. 7 - węzeł połączenia sześciu elementów konstrukcyjnych;

Fig. 8 - model czworościanu foremnego;

Fig. 9 - model bryły trójwymiarowej;

Fig. 10 - model bryły trójwymiarowej.

Jak pokazano na załączonych rysunkach, zestaw elementów konstrukcyjnych zawiera szereg elementów nadających się do składania, czyli do łączenia ze sobą. Pojedynczy, kompletny element konstrukcyjny 1 pokazano na rysunku fig. 1. Element konstrukcyjny 1 stanowi w tym przykładzie wykonania wydłużony, prosty kształtownik 2 o przekroju okrągłym, czyli element w postaci rurki. Je dnakże w innych przykładach wykonania nie wyklucza się wykorzystania kształtowników zamkniętych o innych przekrojach, na przykład o przekroju sześciokątnym. Kształtownik 2 pokazano na rysunku fig. 2. Na rysunku fig. 1 pokazano że kształtownik 3 zawiera wsunięty do wnętrza z każdej strony wieszak 3. Kształtownik 1 ma w tym przykładzie wykonania postać rurki o długości 250 mm, o średnicy zewnętrznej 6 mm i o średnicy wewnętrznej 4 mm.

Wieszak 3 pokazano na rysunkach fig. 1 oraz fig. 3. Wieszak 3 wyposażony jest od strony wnętrza elementu konstrukcyjnego 1 w zaczep wewnętrzny 4. Zaczepy wewnętrzne 4 obu przeciwległych wieszaków 3 połączone są wewnątrz elementu konstrukcyjnego 1 za pośrednictwem elementu rozciągliwego 5. W tym przykładzie wykonania zastosowano element rozciągliwy 5 w postaci gumki bez końca czyli gumki w postaci okręgu. Element rozciągliwy 5 pokazano na rysunku fig. 4. W innych przykładach wykonania nie wyklucza się jednak wykorzystania innego rodzaju elementu rozciągliwego 5, na przykład w postaci sprężyny.

Element rozciągliwy 5 rozciągnięty jest wewnątrz elementu konstrukcyjnego 1 i zamocowany jest w pozycji naciągniętej pomiędzy dwoma wieszakami 3 znajdującymi się na końcach tego elementu konstrukcyjnego 1. Pokazano to na rysunku fig. 1. Na tym rysunku pokazano, że zaczep wewnętrzny 4 wieszaka 3 ma szerokość nie większą niż średnica wewnętrzna kształtownika 2 elementu konstrukcyjnego 1. Od strony zewnętrznej elementu konstrukcyjnego 1 wieszak 3 zawiera zaczep zewnętrzny 6, przy czym zaczep zewnętrzny 6 skierowany jest w przeciwną stronę niż zaczep wewnętrzny 3. Określenie w przeciwną stronę należy rozumieć tak, że wejście do zaczepu zewnętrznego 4 jest po jednej stronie elementu ukośnego 7, zaś wejście do zaczepu wewnętrznego 4 jest po drugiej stronie elementu ukośnego 7.

Na rysunku fig. 1 pokazano, że zaczep zewnętrzny 6 wieszaka 1 ma szerokość większą niż wynosi wymiar wewnętrzny wymienionego elementu konstrukcyjnego 1. Dzięki temu zaczep wewnętrzny 4 wieszaka 3 jest schowany we wnętrzu kształtownika 2, zaś zaczepy zewnętrzne 6 obu wieszaków 3 są zawsze oparte na krawędziach końcowych kształtownika 2. Pokazano to na rysunku fig. 1.

Zaczep wewnętrzny 4 wieszaka 3, połączony jest z zaczepem zewnętrznym 6 tego wiesz aka 3, ukośnym fragmentem 7. Wejścia obu zaczepów 4, 6 wieszaka 3 skierowane są po ob u stronach ukośnego fragmentu 7 w przeciwne strony. Wieszak 3 według wynalazku, w tym przykładzie wykonania stanowi płaską formę geometryczną, gdzie zaczep wewnętrzny 4, ukośny fragment 7 oraz zaczep zewnętrzny 6 stanowią formę zbliżoną kształtem do litery S. Pokazano to na rysunkach fig. 1 oraz fig. 3.

Zaczep wewnętrzny 4 w tym przykładzie wykonania ma kształt litery U, gdzie jedno ramię 4.1 tej litery U jest krótsze niż drugie ramię 4.2. Nie wyklucza się w innych przykładach wykonania, że oba ramiona 4.1,4.2 zaczepu wewnętrznego 3 mogą być równej długości, lub ramię 4.1 może być dłuższe od ramienia 4.2.

Jak pokazano na załączonych rysunkach fig. 1 oraz fig. 3, zaczep zewnętrzny 6 jest okrągły. Koniec 8 zaczepu zewnętrznego 6 leży korzystnie w jednej linii z dłuższym ramieniem 4.1 zaczepu wewnętrznego 3, jednakże już w obrębie ukośnego fragmentu 7 wieszaka 3. Powoduje to, że pomiędzy tym końcem 8 zaczepu zewnętrznego, a ukośnym fragmentem 7 wieszaka 3 zachowany jest odstęp umożliwiający wprowadzenie do wnętrza zaczepu zewnętrznego 6, zaczepów zewnętrznych 6 innych elementów konstrukcyjnych 1 dla budowy konstrukcji lub modeli dwuwymiarowych lub trójw yPL 224 950 B1 miarowych. Wieszak 3 pokazany na rysunku fig. 3 ma w tym przykładzie wykonania długość całkowitą

30,5 cm.

Element rozciągliwy 5 może ulec zużyciu lub uszkodzeniu w trakcie użytkowania zestawu elementów konstrukcyjnych 1. Dla umożliwienia wymiany tego elementu rozciągliwego 5, zaproponowano hak montażowy 9 pokazany na rysunku fig. 5. Hak montażowy 5 zawiera z jednej strony ucho zaś z drugiej strony zawiera zaczep 10 w kształcie zbliżonym do zaczepu wewnętrznego 4 wieszaka 3. Długość części roboczej haka montażowego 9 pomiędzy uchem a zaczepem 10 jest większa niż długość kształtownika zamkniętego 2. Hak montażowy 9 pozwala na ponowne zmontowanie dwóch wieszaków 3 połączonych naciągniętym elementem rozciągliwym 5 w kształtowniku 2 elementu konstrukcyjnego 1.

Na rysunku fig. 6 pokazano przykładowy węzeł połączenia trzech elementów konstrukcyjnych 1 według wynalazku. Zaczepy zewnętrzne 6 wszystkich trzech elementów konstrukcyjnych 1 połączone są ze sobą tworząc jeden węzeł połączeniowy. Na rysunku fig. 8 pokazano bryłę trójwymiarową w postaci czworościanu foremnego, czyli tetraedru, gdzie wszystkie węzły połączeniowe sześciu elementów konstrukcyjnych 1 według wynalazku mają postać taką jak postać węzła połączeniowego pokazanego na rysunku fig. 6.

Przykładowe węzły połączeniowe stworzone poprzez wzajemne przewleczenie zaczepów zewnętrznych 6, mogą łączyć różne ilości elementów konstrukcyjnych 1 i budowana bryła lub model może być rozbudowywana dowolnie. Na rysunku fig. 7 pokazano węzeł połączeniowy sześciu elementów konstrukcyjnych 1.

Natomiast na rysunkach fig. 9 oraz fig. 10 pokazano dwa różne przykłady konstrukcji przestrzennych wykonanych z zestawu większej ilości elementów konstrukcyjnych 1. W tych przykładach wykonania elementy konstrukcyjne 1 mają tę samą długość, lecz nie wyklucza się w innych przykładach wykonania, że w skład zestawu tych elementów mogą wchodzić elementy o różnych długościach.

Claims (5)

1. Zestaw elementów konstrukcyjnych, gdzie każdy element konstrukcyjny stanowi wydłużony kształtownik o przekroju zamkniętym i zawiera wsunięty z każdej strony wieszak, przy czym wieszak wyposażony jest od strony wnętrza kształtownika zamkniętego w zaczep wewnętrzny gdzie zaczepy wewnętrzne obu przeciwległych wieszaków połączone są wewnątrz elementu konstrukcyjnego za pośrednictwem naprężonego elementu rozciągliwego, zaś zaczep wewnętrzny ma szerokość nie większą niż średnica wewnętrzna tego elementu konstrukcyjnego, a od zewnętrznej strony elementu konstrukcyjnego wieszak zawiera zaczep zewnętrzny, przy czym zaczep zewnętrzny skierowany jest w przeciwną stronę niż zaczep wewnętrzny, znamienny tym, że zaczep zewnętrzny (6) wieszaka (3) ma szerokość większą niż wynosi wymiar wewnętrzny kształtownika zamkniętego (2), przy czym zaczep wewnętrzny (4) połączony jest z zaczepem zewnętrznym (6) ukośnym fragmentem (7), gdzie oba zaczepy (4, 6) wieszaka (3) skierowane są po obu stronach ukośnego fragmentu (7) w przeciwne strony.

2. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że wieszak (3) stanowi płaską formę geometryczną gdzie zaczep wewnętrzny (4), ukośny fragment (7) oraz zaczep zewnętrzny (6) stanowią formę zbliżoną kształtem do litery S.

3. Zestaw według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zaczep wewnętrzny (3) ma kształt litery U, o jednym ramieniu (4.1) krótszym.

4. Zestaw według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zaczep zewnętrzny (6) jest okrągły.

5. Zestaw według zastrz. 4, znamienny tym, że koniec (8) zaczepu zewnętrznego (6) leży w jednej linii z dłuższym ramieniem (4.2) zaczepu wewnętrznego (4).