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(11) | EP 0 027 840 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Bauelemente für Spielzeuge |
| (57) Behälterförmige, koppelbare Bauelemente von unterschiedlicher Form für Spielzeuge,
bei denen die Kupplungsorgane (P1-P6) gleichseitig sechseckig zueinander als Zapfen,
Konus oder Halbkugel angeordnet sind, so daß beim Koppeln von zwei Elementen die Kupplungsorgane
(P1-P6) nicht vollflächig in den unteren Teil eines Elements passen, sondern nur in
speziellen Berührungspunkten mit den entsprechend ausgebildeten Gegenkupplungen klemmend
wirken. |
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf Bauelemente für behälterförmige Spiezeuge, deren Formen zur Konstruktion von verschiedenen Modellbauten wie z.B. Bauwerke, Pyramiden, Raumfahrtobjekte, Figuren, Kugeln, Wabben, Zukunftsobjekte oder andere schwierig vorzustellende Objekte, dienen.
[0002] Die Erfindung unterscheidet sich gegenüber anderen ähnlichen Spielzeugen hauptsächlich in der neuartigen Anordnung der Kupplungsorgane, die bei allen bisherigen Spielzeugen quadratisch zueinander angeordnet sind. In dieser Erfindung dagegen gleichseitig sechseckig zueinander passen. Die möglichen Formen der Bauelemente ermöglichen eine enorme Vielfalt an Variationen (Form und Aussehen) bei der Kopplung und der Konstruktion der Modellbauten. Die Erfindung bezweckt eine einfache Konstruktion und eine einfache Trennbarkeit der einzelnen Elemente. Das Spielzeug soll das geometrische und technische Verständnis von Kindern ab 1 t Jahren bis zu Erwachsenen fördern. Einen sinnvollen Zeitvertreib bilden, ungefährlich sein und neue Ideen für die Zukunft bringen.
[0003] Die Erfindung unterscheidet sich gegenüber anderen Spielzeugelementen gleichseitig sechseckiger Grundform dadurch, dass meist runde Kupplungsorgane und Gegenkupplungsorgane nur durch bestimmte Berührungspunkte klemmend und nicht in den ganzen offenen Teil klemmend passend, ausgeführt sind. Durch diese neuen gleichseitig sechseckig zueinander angebrachten, nicht vollflächig in den offenen Teil passenden Kupplungsorgane wird ein viel besserer Druckausgleich innerhalb eines gekoppelten Elementes erhalten und das Steck - und Kupplungsprinzip wird wesentlich verbessert. Ausser gleichseitiger Sechseckform sind diverse andere Formen wie gleichseitiges Dreieck, spez. Fünfeck, spez. gleichschenkliges Sechseck, Mehrfachelemente aus gleichseitigem Sechseck, 2 Kreisformen, Ovalformen, koppelbar. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf konkav- und konvex gewölbte Elemente.
[0004] Die Erfindung bezieht sich auf Bauelemente für Modellspielzeuge in Hohl - oder Massiv - Konstruktion unterschiedlicher Form, dessen eine Wand (Grundfläche) an 6 spez. Punkten, die zusammmen ein gleichseitiges Sechseck bilden, mit Kupplungsorganen in der Form von meist runden Zapfen und Hohlzapfen versehen sind, von denen immer ein Zapfen als Mittelpunkt den Höhenschnittpunkt eines gleichseitigen Dreiecks hat und alle 6 gleichseitige Dreiecke durch ein gemeinsames Zentrum ein gleichseitiges Sechseck bilden, das wiederum als Basis für die Konstruktion weiterer verschiedener grösserer oder kleinerer Bauelementformen dient.
[0005] Die entsprechenden Gegenkupplungen auf der anderen Seite der Grundfläche sind in den gleichen oder meist in anderen speziellen Punkten innerhalb der Grundfläche gleichfalls sechseckig, gleichseitig bezw. dreieckig gleichseitig zueinander angeordnet und in entsprechender Höhe ausgebildet, sodass klemmend passende Vorsprünge zu den äusseren Radien der Kupplungsorgane gebildet werden.
[0006] Das Spielzeugbauelement besteht entweder aus einem einseitig offenem Hohlkörper oder einem Massivkörper gleichseitig, sechseckiger Grundform oder deren Abarten (s.Abb. 17 - 27) und der Höhe h, das im Spritzgussverfahren zwischen 2 Formteilen oder durch Heisspressen aus Kunststoff oder durch Giessen aus Kunststoffrohprodukten mittels einer chem. Reaktion hergestellt wird. Ecken und Kanten können gerundet sein. In der Aussenseite der gleichseitig, sechseckigen Grundfläche oder deren Abart sind in 6 speziellen Punkten PI - P6 die 6 Kupplungsorgane (Primärzapfen) Abb. 7, gleichseitig, sechseckig zueinander ausgebildet, die ebenfalls Hohlkörper sein können. Auf der anderen Seite Innenseite des Körpers), ebenfalls in der gleichseitig, sechs- 'eckigen Grundfläche, sind Gegenkupplungen (Abb.8) mit den nötigen Verstrebungen der Ecken E zum Zentrum Z ausgebildet. Bei Steckverbindungen entsprechend nur die 6 Aussparungen auf der Gegenseite der Kupplungsorgane (Abb.28). Die Gegenkupplungen, auch Sekundärzapfen oder Noppen genannt, sind in den Punkten FI-F6, sowie auch in DI-D6 (s.Abb.I) angebracht, sodass die Primärzapfen beim Zusammenkuppeln von 2 Elementen genau hineinpassen und eine Klemmwirkung zwischen den Kupplungsorganen und der Aussenseite ergeben. Diese Sekundärzapfen können ebenfalls Hohlkörper sein. Infolgedessen ist die Wandstärke der Seiten, der Verstrebungen und der Wandstärke der Kupplungs- und Gegenkupplungsorgane von entscheidender Bedeutung, weshalb bei der Herstellung derartiger Bauelemente eine ausserordentlich grosse Präzision erforderlich ist. Da schon sehr kleine Aenderungen bezw. Schwankungen der Wandstärke und der Seitenlänge a zu Ungenauigkeiten führen, die das Zusammenkuppeln von Nachbarelementen erschweren.
[0007] Die Gegenkupplungsorgane sind vorzugsweise ebenfalls Zapfen, können jedoch auch sternartig, quadratisch, rechteckig sein oder sonst eine Form aufweisen (Abb.I-3) Es können auch Federn, sowie auch mehrere Noppen an einer Höhenwand mit dem nötigen Abstand zum Primärzapfen ausgebildet sein.
[0008] Im gleichseitigen Sechseck mit der Seite a; bilden die Verbindungslinien der Ecken E durch das Zentrum Z,6 gleichseitige Dreiecke und die Linien E/Z entsprechen der Länge a und bilden die inneren Verstärkungen. Werden die Verbindungslinien E/Z halbiert, also 2 , so erhält man die Punkte FI bis F6. Werden die Seiten a halbiert, so erhält man die Punkte DI bis D6. In den Punkten FI bis F6 und DI bis D 6 werden die sekundären, unteren Kupplungsorgane mit Abstand zu den Primärzapfen (bei Kopplung) ausgebildet. (Ausnahme: wenn die Gegenkupplungen bei Steckverbindungen, Abb. 28, oder bei anderer Primärzapfenanordnung, Abb. 29, ebenfalls in den Punkten PI-P6, untere Seite, liegen.) Werden die Ecken E miteinander verbunden, nicht durch das Zentrum Z, (also z.B. EI/E3, E2/E4 d.h. ungerade Nummerierung mit Ungeraden und Gerade mit Geraden, so erhält man analog ebenfalls die Punkte F, gemäss der oben aufgeführten Halbierung E/Z. Der Abstand E zu E'nicht durch Z, beträgt somit immer a
und der Abstand E zu F
Zudem liegen die Punkte P auf dieser Verbindungslinie,2die zugleich Seitenhalbierende, Höhenlinie und Winkelhalbierende der 6 gleichseitigen Dreiecke ist. Die Verbindungslinie D durch Z zu D'ist ebenfalls Seitenhalbierende, Höhenlinie und Winkelhalbierende der Aussenseite a zu Z und die Punkte P müssen auf dieser Linie liegen. P hat somit von den benachbarten beiden Punkten E und E' sowie vom Zentrum Z den Abstand
und von D und den benachbarten Punkten F und F' den Abstand
.Der grösstmögliche Radius der Kupplungsorgane in Punkt P beträgt somit:
, ( d = Wandstärke s. Abb.I-12). Zugleich beträgt der Abstand PI:P2:P3:P4:P5: P6: immer
[0009] Zum besseren Druckausgleich innerhalb des Hohlkörpers ist es von Vorteil, wenn die Wandstärke d aussen grösser ist als d' bei den Kupplungs- und Gegenkupplungsorganen; d" bei der inneren Verstärkung ist meist gleich d' oder kleiner. Die Gegen- und die Kupplungsorgane können auch massiv sein, oder unterschiedliche Wandstärken aufweisen.
[0011] Die Wandstärke d ist variabel und richtet sich nach der Festigkeit und der Elastizität des verwendeten Kunststoffes, Holz oder Metall aus.
[0013] Die Beim Zusammenkuppeln von 2 Elementen auftretenden Spannungen wirken in mehreren Richtungen und werden ausgeglichen. Um von Anfang an eine möglichst gute Trennbarkeit zwischen gekoppelten Elementen zu erreichen und die Kopplungskraft über einen längeren Zeitraum, bei geringster Abnützung an den Elementen, hoch zu halten, ist es sinnvoll die Primärzapfen leicht konisch zu gestalten, oberster Zapfendurchmesser kleiner als der untere Zapfendurchmesser an der Grundfläche. Die Abweichung wird vorteilsweise minim gehalten z.V. I/100 bis I/500 des Primärzapfendurchmessers. Je nach verwendetem Material kann es sinnvoll sein einen Bruchteil der Abweichung beim Primärzapfendurchmesser oben abzurechnen und an der Grundfläche des Primärzapfens dazuzurechnen. Diese Anordnung erlaubt die Verwendung billigerer Rohstoffe und erhöht die Klemmwirkung.
[0014] Variationen bei den Kupplungsorganen: Die Höhe n der Primärzapfen ist variabel und richtet sich je nach Elastizität und Festigkeit des verwendeten Materials. Die Länge der Primärzapfen darf nur so viel betragen, wie für eine sichere Klemmwirkung von 2 Elementen erforderlich ist und eine mühelose Auseinandernahme möglich ist. Die Kupplungsorgane können auch leicht konisch sein. Die Höhe n kann z.B. h oder h oder ein anderes Verhältnis von h sein. Die prim. und sek.5Kupplungsorgane, äussere Durchmesser, können in diversen Verhältnissen zueinander ausgebildet sein, z.B. folgende Varianten:
a) grosse vorstehende Primärzapfen, kleine Sekundärzapfen, bezw. Noppen an Verstärkungswand,Verhältnis
. Abbildung 1-3 Aussendurchmesser der vorstehenden Primärzapfen in Punkt P : Durchmesser
=
Innendurchmesser der Prim. Zapfen in Punkt P :
Aussendurchmesser der Sekundärzapfen bezw. Noppen in Punkt F : 2d
b) kleiner vorstehender Primärzapfen, grosser Sekundärzapfen. Aussendurchmesserverhältnis
1 : 2 Abb. 4 Aussendurchmesser der Primärzapfen in Punkt P :
Innendurchmesser " " " "
- 2d' Aussendurchmesser der Sekundärzapfen in Punkt D und F :
Innendurchmesser der Sekundärzapfen in Punkt D und F :
Die Sekundärzpafen in D" innen (D-d=D") können ebenfalls anstelle in D angebracht
werden, Durchmesser aussen in D" =
.c) gleichgrosser Primärzapfen wie Sekundärzapfen. Verhältnis I:I. Abb. 6 bis 12.
Aussendurchmesser der Prim. und Sek. Zapfen in Punkt P,F und D :
d) jede zwischen a) und b) liegende Grösse, z.B. Verhältnis 2:1 zwischen Prim. und
Sek.-Zapfen, Abb. 5. Aussendurchmesser der Primärzapfen in Punkt
Innendurchmesser der Primärzapfen in Punkt P :
Aussendurchmesser der Sekundärzapfen in Punkt D und F :
Innendurchmesser der Sekundärzapfen in Punkt D und F :
Selbstverständlich können anstelle der Sek. Zapfen bei Punkt D auch nur Noppen bei
D" innen (D-d=D") mit Abstand
angebracht werden. 18
[0015] Kopplungsmöglichkeiten: Die einzelnen Grundelemente können übereinander unversetzt (Abb. 19), sowie versetzt in 2 Variationen (Abb. 14 und 16 abc) zusammengekoppelt werden. Die einzelnen Doppelelemente (Abb. 17) können unversetzt übereinander, verschoben um t Doppelelement (Abb. 18) und versetzt zusammengekoppelt werden. Grundelemente können mit Doppelelementen unversetzt und versetzt gekoppelt werden. Man erhält mit den Grundelementen miteinander zusammengekoppelt sehr viele mögliche Objektformen. Mit Zuhilfenahme der Doppelelementen erhöht sich die Anzahl der möglichen Formen um ein Mehrfaches. Weiter besteht die Möglichkeit, den gleichen Kopplungsmechanismus bei entsprechenden Mehrfachelementen (Abb.19) für Boden-, Zwischen-, oder Dckenelement auszubilden. Weiter besteht die Möglichkeit das Grundelement in anderer Form, jedoch mit dem gleichen Kopplungsmechanismus in den Hauptpunkten,auszubilden:
Kreisform: I. Möglichkeit: Durchmesser aussen 2a mit Zentrum Z um das innere, oben beschriebene gleichseitige Sechseck. Durchmesser innen 2a-2d. (Abb. 20 - 21)
2. Möglichkeit: Durchmesser aussen a
mit Zentrum Z. Durchmesser innen a
mit Zentrum Z. (Abb. 22 - 23) Da der Radius des Kreises die Punkte D tangiert, kann
von diesem aus mit Z die Punkte P und F, die gleich wie oben beschrieben liegen, bestimmt
werdeno
3. Möglichkeit: Ovalformen Doppelelemente ergibt mit Z und Z' als Mittelpunkt folgende
Ovale:
Beim Zusammenkoppeln mit sich selbst können die Rundelemente übereinander oder versetzt,
mit den Grundelementen bezw. Doppelelementen kann selbstverständlich ebenfalls in
den Variationen gekoppelt werden.
[0016] Rechteckform: Beschränktere Variationsmöglichkeiten, aber als Abschlusselement oder beim unversetzt Koppeln (auch verschoben um f Doppelelement) gut geeignet.
I. Aus Normalelement Abb. 24 Länge 2a, Breite a
2. Aus Doppelelement Länge 2 a
, Breite 2 a
3. Aus 2 zusammengekoppelten Grundelementen, Abb. 27 b. Länge 3 a, Breite a
Spez. rechtwinkliges Fünfeck: Abb. 25, Länge 2 a,Breite a F3 Spez. ungleichseitiges
Sechseck: Abb. 26 (2 versetzt gekoppelte Normalelemente, jedoch gleiche Ebene) Länge
3 a, Breite a
. Spez. rechtwinkliges Fünfeck: Abb. 27, Länge 3 a,Breite a
.
[0017] Bei Abschlusselementen können nur sekundäre Kupplungsorgane ausgebildet werden und die Elemente oben auf der Grundseite bei x - facher Höhe können Kegel-, Kuppel-, (Konvex), Konkav-, Pyramiden- oder eine andere Form aufweisen. Es besteht die Möglichkeit auch konkav- und konkavexgewölbte Flächen unterschiedlicher Form miteinander herzustellen und unversetzt zu koppeln. Die Kupplungsorgane sind parallel zur Höhe der Elemente angebracht.
[0018] Es besteht die Möglichkeit konkav- und konvex gewölbte Grundflächen unterschiedlicher Form miteinander versetzt zu koppeln, wenn die Kupplungsorgane in den gleichen entsprechenden Punkten fliehend zum Brennpunktzentrum der Wölbung ausgebildet werden und bei den Kupplungsorganen, anstelle zylinder oder konischer Form, die Seitenflächen gerundet oder halbkugelförmig angebracht werden. Ein Herstellen, ein Koppeln und ein Entkoppeln wird damit gewährleistet. Es können halbkugelförmige Elemente oder x-fache Teile einer Kugel und die daraufp-assenden weiteren Teile in Konkavkonvexform hergestellt werden, die sich zu einer grösseren, expandierenden Kugel bezw. Rad zusammensetzen lassen oder mit planen Elementen sich zu einer gewölbten wabbenartigen Struktur koppeln lassen.
[0019] Die Abbildungen zeigen:
Fig. 1 : die-Grundfläche im Grundriss ohne Deckplatte versehen nach Variante a) mit innerer Verstärkung.
Fig. 2 : wie Fig. 1, aber mit geringerer Wandstärke d.
Fig. 3 : wie Fig. 1, aber Noppen als Klemmen.
Fig. 4 : wie Fig. 1, aber nach Variante b). :
Fig. 5 : wie Fig. 1, aber nach Variante d).
Fig. 6 : wie Fig. 1, aber nach Variante c).
Fig. 7 : Variante c) von oben gesehen in perspektivischer Darstellung (Kupplungsorgane)
Fig. 8 : Variante c) von unten gesehen in perspektivischer Darstellung (Gegenkupplungsorgane und Verstrebungen).
Fig. 9 : Variante c) Seitenfläche a mit Höhe h und prim. Kupplungsorgane.
Fig.10 : Variante c) Schnitt der Eckpunkte E miteinander, nicht durch das Zentrum.
Fig.11 : Variante c) Schnitt der Punkte D durch das Zentrum Z zu D'.
Fig. 12: Variante c) Schnitt der Eckpunkte E miteinander durch das Zentrum Z.
Fig.13 : Grundelement in perspektivischer Darstellung mit Primärzapfen.
Fig.14 : Grundelemente in perspektivischer Darstellung übereinander versetzt gekoppelt.
Fig.15 : wie Fig. 14, aber direkt, unversetzt gekoppelt.
Fig. 16 a, b, Verschiedene Variationen der Grundelemente versetzt gekoppelt.
Fig. 17 : Doppelelement in perspektivischer Darstellung mit Primärzapfen.
Fig. 18 : 2 Doppelelemente, verschoben um t Doppelelement,gekoppelt.
Fig. 19 : Mehrfachelement als Boden-, Zwischen- oder Deckenelement.
Fig. 20 : Rundelement mit grossem Aussendurchmesser 2 a.
Fig. 20a: 2 Rundelement, I vom gleichseitigen Sechseck. 3 3
Fig. 21 : Rundelemente mit grossem Aussendurchmesser. 2 übereinander, 2 versetzt gekoppelt.
Fig. 22 : Rundelement mit kleinen Aussendurchmesser a
.
Fig. 23 : 2 Rundelemente mit Durchmesser a
übereinandergekoppelt. 3 Rundelemente (a
) mit Kreisen angedeutet und versetzt über das untere Rundelement gekoppelt.
Fig. 24 : Reckteckform, gebildet aus Normalelement Länge 2 a, Breite a
.
Fig. 25 : Spez. rechtwinkliges Fünfeck aus Normalelement gebildet. Länge 2 a, Breite
a
.
Fig. 26 : Spez. ungleichseitiges Sechseck. Länge 3 a, Breite a
.
Fig. 27 : Spez. rechtwinkliges 5-Eck, Länge 3 a, Breite a
.
Fig. 27b: Spez. Rechteck, Länge 3 a, Breite a
.
Fig. 28 : Grundelement mit Steckverbindung, Prim. und Sek.-Kupplungen an demselben Punkt, jedoch andere Seite.
Fig. 29 a,b,c,d: Unterschiedliche Varianten an Primärzapfenanordnung in der Grundform, wenn die Sekundärzapfen in den Punkten PI bis P6 Angebracht werden.
Fig. 30 : wie Fig. 29, aber Untenansicht "Sekundärzapfen und Wandverstärkung".
Fig. 31 : Grosse Ovalform mit runden Zapfen, Länge 2a+a
, Z' zu Z'' : a
.
Fig. 32 : Grosse Ovalform mit runden Zapfen, Länge 2a
, Z' zu Z" : a 3.
Fig. 33 : Kleine Ovalform mit runden Zapfen, Länge 3 a, Z' zu Z" a
Fig. 34 : Kleine Ovalform mit runden Zapfen, Länge a(
), Z' zu Z" a.
1. Bauelement nach Patentanspruch ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der unteren Seite der gleichseitig sechseckigen Grundfläche die Höhenlinien der 6 gleichseitigen Dreiecke mit den umgebenden gleichseitigen Dreieckseiten jeweils 3 Punkte bilden, in denen Gegenkupplungsorgane oder klemmend,passende Vorsprünge zu den äusseren Radien der Kupplungsorgane ausgebildet werden.