Конструктор

 

Использование: в детских строительных наборах. Сущность изобретения: конструктор содержит набор строительных элементов, каждый из которых имеет коробчатый корпус с боковыми стенками и дном и средство для соединения с другими строительными элементами набора. Средство для соединения выполнено в виде выступов и гнезд, образованных группами консолей. Консоли в группе расположены по вершинам квадрата, на его сторонах и внутри квадрата в точках пересечения взаимно перпендикулярных линий, делящих стороны квадрата на равные отрезки. Количество консолей в группе, образующей выступ относится к количеству консолей в группе, образующей гнездо, как П²/(n-1)², где П количество консолей в группе, образующей выступ. 2 ил.

Изобретение относится к производству игрушек, в частности детских конструкторов, выполняемых из пластмассы.

Известно большое количество игрушечных конструкторов: заявка ФРГ N 3802126 кл. A 63 H 33/10, патент СССР N 803850 кл. A 63 H 33/10 игольчатый конструктор фирмы "Лего", Дания (журнал Playskool 1989) и конструктор [1] взятый за прототип.

Конструктор, выбранный в качестве прототипа, содержит строительные элементы, которые имеют стилизованный, выполненный из пластмассы коробчатый корпус с выступами и гнездами. Гнезда образованы посредством замкнутых бортиков, расположенных на противоположной стороне относительно выступа корпуса строительных элементов, они выполнены с возможностью установки в них выступов.

Недостатком этого конструктора является то, что необходимая надежность соединения строительных элементов обеспечивается при условии выполнения достаточно высоких требований к точности изготовления соединения гнездо-выступ, что возможно при применении стабильных по свойствам высококачественных пластмасс. Кроме того, конструктор достаточно сложен в изготовлении оснастки, что обусловлено сложной конфигурацией выступа.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности при использовании пластмасс с различными свойствами (например, полиэтилен различных марок), повышение удобства пользования.

Поставленная цель достигается следующими обстоятельствами.

Конструктор состоит из набора строительных элементов, которые имеют коробчатый корпус с дном и боковыми стенками и средство для соединения с другими строительными элементами, выполненными в виде размещенных с разных сторон дна выступов и гнезд. При этом выступы и гнезда образованы группой выполненных с возможностью упругого изгиба консолей, четыре из которых расположены в вершинах квадрата, а остальные на сторонах квадрата и внутри него в точках пересечения взаимно перпендикулярных линий, делящих стороны квадрата на равные отрезки, а точки пересечения диагоналей квадратов на обеих сторонах равно удалены друг от друга и расположены с противоположных сторон дна попарно на перпендикулярных его плоскости осях, а количество консолей в группах, образующих выступы, одинаково так же, как и количество консолей в группах, образующих гнезда. Количество консолей в группе, образующей выступы, относится к количеству консолей в группе, образующей гнездо, как n²/(n-1)², где n количество консолей в группе, образующей выступ.

На фиг. 1 изображен строительный элемент с корпусом 1 и консолями на внутренней и наружной сторонах корпуса; на фиг. 2 строительные элементы конструктора в сборе.

Конструктор содержит набор строительных элементов, имеющих корпус 1, выполненный из пластмассы. Корпус каждого строительного элемента имеет группы цилиндрических консолей 2 на его внутренней и наружной сторонах. Консоли в группе расположены в виде квадратов, причем число консолей в стороне квадрата на внутренней стороне корпуса 1 на одну меньше, чем на наружной стороне.

Соединение строительных элементов осуществляется посредством упругой установки цилиндрических консолей, расположенных на наружной стороне корпуса в гнезде, образованном цилиндрическими консолями на внутренней стороне корпуса. Для обеспечения сборки конструктора, т.е. сочленения выступ-гнездо необходимо соблюдать соотношение количества консолей в квадратах на наружной и внутренней сторонах элемента как n²/(n-1), где n количество консолей в стороне квадрата. В собранном виде узел выступ-гнездо представляет собой консоли с отклонением от исходного положения на величину, обусловленную соотношением диаметра консоли и расстояния между их центрами.

В результате геометрических расчетов установлено, что расстояние между центрами консолей z≅1,41d, d диаметр консоли. Это расстояние непосредственно связано с усилием сборки и разборки деталей конструктора. На практике это усилие составляет 2 50 (Н), что и ограничивает минимальное значение расстояния между консолями.

Усилие сочленения строительных элементов можно рассчитать с помощью последующих соотношений: F_coч F_из ˙k ˙n, где F_coч- усилие сочленения; F_из усилие воздействия консоли при ее изгибе; n число консолей в сочленении; k коэффициент трения материала (для полиэтилена он 0,03) F_из A ˙G ˙γ, где A площадь поперечного сечения консоли G модуль изгиба γ деформация консоли G где E модуль упругости (для полиэтилена он равен 150 х 10⁷ н/м²); μ коэффициент Пуассона.

Учитывая, что гнездо состоит из четырех консолей, а выступ из одной,
F_соч k·n На практике диаметр консоли выбирают от 1,8 до 2,5 мм, высоту от 5 до 8 мм. В пример для расчета возьмем d 2 мм, h 6 мм, z 1,41d. Тогда усилие сочленения:
F_coч= 2(H) Оптимальные усилия при сборке и разборке деталей конструктора составляют 2 50 (Н).

Таким образом, выбирая соответствующим образом значения, можно достичь желаемого усилия для сборки и разборки конструктора, повышая тем самым его надежность.

Кроме того, в качестве регулирующих факторов могут быть использованы параметры, изменяющие коэффициент трения. Предложенное решение обладает многопараметрическими способами регулирования, что отличает его от известных решений, где сочленение обеспечивается за счет деформации сжатия.

Формула изобретения

КОНСТРУКТОР, содержащий набор строительных элементов, каждый из которых имеет коробчатый корпус с дном и боковыми стенками и средство для соединения с другими строительными элементами, выполненное в виде размещенных с разных сторон дна выступов и гнезд, отличающийся тем, что каждый выступ и каждое гнездо образованы группой выполненных с возможностью упругого изгиба консолей, четыре из которых расположены в вершинах квадрата, а остальные на сторонах квадрата и внутри него в точках пересечения взаимно перпендикулярных линий, делящих стороны квадрата на равные отрезки, при этом точки пересечения диагоналей квадратов на обеих сторонах дна равноудалены друг от друга и расположены с противоположных сторон дна попарно на перпендикулярных его плоскости осях, а количество консолей в группах, образующих выступы, одинаково, так же как и количество консолей в группах, образующих гнезда, причем количество П консолей в группе, образующей выступ, относится к количеству консолей в группе, образующей гнездо, как П²/(П 1)².

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2