CN1103618C - 结构玩具 - Google Patents

Abstract

一种结构玩具，它包括多个优选为方形和三角形的主建筑块，所有的建筑块都在其侧面具有相同的凹槽，各凹槽的嘴部窄于它的其余部分。所述块借助于连接元件连接在一起，各连接元件的截面形状为具有2N个角的对称星形，其中N至少为三。各连接元件在主块的凹槽中滑动配合，其星形截面的N个相邻角卡在凹槽内，而另外N个角位于凹槽外，因此使块能够并列地连接起来。

Description

结构玩具

本发明涉及结构玩具，更具体而言，涉及对在英国专利说明书2 224953和2 271 297中所公开类型的结构玩具所做的改进。

在上面提到的两件英国专利说明书中公开的结构玩具包括方形截面和三角形截面的、具有平坦侧面的块形式的主建筑元件，这些块利用滑入凹槽中的连接元件并列连接在一起，这些凹槽嘴部窄于它的其余部分，并且该凹槽设置在块的侧面。在前述英国专利说明书中的前一个中，连接元件的横截面为双燕尾形，而且每个凹槽的横截面为燕尾形；而在后一个专利中，连接元件的槽截面为对称的四角星形，而且各凹槽的横截面成形为容纳连接元件星形截面相邻的两个角。

因其连接元件的横截面形状之故，后一个专利说明书的结构玩具较之前一个专利说明书中的结构玩具适用面更广，这是因为主建筑元件可以以更多的相对定向连接于连接元件。然而，为了在主建筑元件和连接元件之间获得简易且相当紧密的连接，这些元件必须按非常小的尺寸公差制造、即模塑，而这可能是困难和/或昂贵的。而且，在把连接元件与主建筑元件连接在一起时，连接元件需要与主建筑元件中的凹槽精确对准，这对于年幼的儿童而言是困难的。本发明的目的是减轻这些困难中的一个或多个。

按照本发明，提供了一种结构玩具，它包括至少两种不同类型的多个元件，这些元件可以装配在一起形成各种三维结构，所述元件包括：

建筑块形式的主元件，该建筑块具有多个平坦的侧面，其中至少一个所述侧面在其内具有凹槽，所述凹槽的嘴部窄于它的其余部分；以及

横截面为对称星形的细长连接元件，该对称星形具有2N个角，其中N是不小于3的整数，所述连接元件滑动配合在所述凹槽中，其中星形横截面中任意N个相邻的角卡入凹槽中，而其余N个角位于凹槽之外。

在本发明的优选实施方案中，每个连接元件都是中空的，其内部横截面优选地总体类似于其外部横截面，由此使得连接元件至少是可稍微压扁的。

有利的是，各连接元件的相对各端部是稍呈锥形的，和/或各主元件中凹槽的端部是稍呈扩张状的(即相对于凹槽的主体部分横截面积逐渐增加)。

本发明上述每一个特征都有助于将连接元件更容易地***主元件的凹槽中和/或降低在制造元件的制造过程、一般为模塑过程中对尺寸公差的要求。

有利地是，N为6，虽然其中N为4甚或3的本发明的实施方案也是可能的。

优选地，各凹槽成形为横截面基本上与连接元件星形横截面之任意N个相邻角的横截面形状互补。

方便的是，各主元件具有第一和第二基本上呈平面的平行端部，这些端部通过所述侧面相互连接。而且，所述侧面中的每一个都优选地垂直于所述端部延伸。

优选地，各主元件中垂直于所述侧面的横截面为矩形或规则的多边形，在后一种情况下，某些主元件可以为三角形横截面，而某些可为方形，某些可为六角形。

主元件和连接元件可以制成多种高度，其中较高的高度最好是最小高度的整数倍。

三角形、方形和六角形主元件的所述侧面优选地全都具有相同宽度。

各主元件具有至少一个伸入其内的圆柱形孔，该孔的轴线平行于凹槽的纵轴线，该孔的直径使得所述连接元件紧密地滑动配合于其内。

在三角形、方形和六角形的主元件中，圆柱形孔的轴线优选地与该元件的中心轴线重合。

在本发明的一个优选实施方案中，主元件都是中空的，所述呈平面的端部中的一个是封闭的，而另一个是敞开的。

所述玩具最好还包括几种不同的更为复杂的辅助连接元件中的至少一种，这些连接元件分别基于一种半连接元件，这些半连接元件由位于一平面一侧的半个完整连接元件构成，所述平面沿纵向平分完整的连接元件以及其横截面上各个相对的、在相对的各对相邻星角之间的夹角。因此，第一种辅助连接元件可包括两个半连接元件，它们在其各个平坦侧面的各中点处整体连接并且相互以90°延伸，第二种辅助连接元件可包括一个单独的半连接元件，它具有与之整体连接并从其平坦侧面的中点垂直延伸的完整连接元件。第三种辅助连接件可包括四个连接元件，它们在其端部连接在一起并且在一个共同的平面内以直角相互延伸而形成一个十字交叉。

优选地，所有的元件都以合适的塑料模塑而成，例如采用ABS、丙烯酸塑料、聚苯乙烯或聚丙烯。

或者，所有的元件都可以由合适的塑料泡沫材料制成，例如多孔聚丙烯，一般通过将其从这类材料大块的板材上切割下来，在这种情况下它们优选为实心的而不是空心的。

下面参照附图仅借助于实施例来描述本发明，其中：

图1A-1C分别是形成本发明的结构玩具的第一个实施方案一部分的三角形主建筑元件的顶视图、底视图和侧视图；

图2A-2C分别是形成图1所示本发明实施方案中另一部分的方形主建筑元件的顶视图、底视图和侧视图；

图3是与图1和2所示主建筑元件一起使用的连接元件的剖面图；

图4是图3所示连接元件的放大剖面图；

图5是用于本发明结构玩具的另一种连接元件的剖面图；

图6A和6B分别是图3和4所示连接元件一种改进型式的顶视图和侧视图；

图7示出连接在一起的多个基本上类似于图1至5所示那些的主建筑元件和连接元件；

图8是类似于图6的视图，但示出主建筑元件和连接元件的稍作了改进的型式；

图9A至9C是形成图1至4所示结构玩具之一部分的圆形主建筑元件的顶视图、底视图和侧视图；

图10A至图10C示出形成本发明结构玩具之一部分的第一种辅助连接元件的几个不同视图；

图11A至11C示出形成本发明结构玩具之一部分的第二种辅助连接元件的几个不同视图；

图12A至12C示出形成本发明结构玩具之一部分的第三种辅助连接元件的几个不同视图；

图13A和13B分别是本发明另一种形式的方形主建筑元件的顶视图和底视图；以及

图14是图6所示连接元件的一种改进型式的顶视图。

图1至4的结构玩具在几个方面类似于前述英国专利说明书2 271297中所述的结构玩具。具体而言，如英国专利说明书2 271 297中所描述的玩具包括中空的三角形和方形建筑块12、14，它们具有三或四个相同的矩形侧面16，各侧面分别在基本上呈三角形或方形的平面顶端18和底端19之间延伸。顶端18是平坦的且基本上是封闭的，而底端19是敞开的。每个侧面16设有相同的凹槽20，各凹槽20在顶端18和底端19之间沿侧面的中间垂直延伸。然而，块12、14未采用25mm的边而采用30mm的边，对于年幼的儿童而言，尺寸上的这种增加提高了安全性，因为这使得块被吞咽下去的可能性更小。

此外，如英国专利说明书2 271 297中所描述的，本发明的结构玩具包括多个块12、14，其中每个块优选地例如以ABS、丙烯酸塑料、聚苯乙烯或聚丙烯等合适材料模塑成不同颜色，这些块利用以相同塑料模塑成的细长连接元件连接在一起以形成各种有趣的和/或在视觉上吸引人的三维结构。正是这些连接元件的横截面形状以及连接元件在其内纵向滑动配合的凹槽20的横截面形状构成了本发明结构玩具与英国专利说明书2 271 297中结构玩具之间的一个主要区别。

因此，在图3和图4中以标号30表示的本发明的连接元件长30mm，且横截面为对称十二角星形状。于是，主建筑块12、14中的各凹槽20的截面形状都基本上与连接元件30的星形截面中六个相邻角的截面形状互补，即：与连接元件的由平分相对的各对相邻星角之间的角度的平面所限定的半个截面形状互补。

如图2最清楚地示出，连接元件30还包括以标号32示出的中空内部。每个中空内部32的截面形状都对应于连接元件外部的十二角星形状。

由于连接元件30的截面形状具有十二星角，故而各个角较薄并因此与仅有四个星角的情况相比更具柔性。由于中空的连接元件30之故而使这种提高的柔性进一步得到增强，连接元件30的中空内部32的形状对应于连接元件的外部形状，这使得连接元件为可稍稍压扁的。因此，与仅有四个星角的情况相比，主建筑块12、14上凹槽模塑过程和连接元件30模塑过程的尺寸公差无须如此地十分严格，因为星角是柔性的和/或可以稍稍压扁以适应轻微的尺寸错配。通过将凹槽20中的对应于连接元件30截面形状之星角间槽的部分中的峰尖截去，可进一步有助于这种适应。

连接元件30之中空内部32的另一种形状在图5中示出，截面仍然是十二角星的，但是面积减小了，所以该连接元件与图3和图4所示的连接元件相比柔性和可压扁性稍差，但是仍保留了大部分优点且抗弯曲性稍强了些。

连接元件30十二角星截面形状的另一优点在于该元件可以以增加的不同定位方式，即十二种定位方式***主建筑块12、14的凹槽20中，定位方式的增加使得更易于***，尤其是对于年幼的儿童而言。通过将各连接元件30的相对各端部稍稍变尖和/或将主建筑块12、14中各凹槽20的相对各端部稍稍扩大(即逐渐增加其截面积)，可进一步使***变得容易。连接元件30变尖的相对各端部在图6A和6B中以标号33示出(为了简单起见，中空内部32以圆形截面示出)。

连接元件十二角星截面形状的另一优点在于它可以起齿轮的作用，一般而言，它从主建筑块12或14的凹槽伸出的那部分长度提供这种作用。

图7示出通过连接元件30连接在一起以形成较大几何形状的多个三角形和方形主建筑元件12、14，这些形状无论是抽象的还是代表性的，其种类无疑都是极多的。此外，为了简单起见，连接元件30的中空内部32以圆形截面示出。

图1至5的连接元件30具有十二角星和同轴设置的相应形状的中空内部32。在图8所示的另一个实施方案中，以标号34示出的连接元件具有对称八角星的截面形状。主建筑块12、14中的凹槽20作了相应的改变。连接元件34还具有以标号36表示的中空内部，其截面形状相应于连接元件外部的八角星形状。因此，连接元件34也是柔性的且可稍稍压扁，而这又放宽了制造、即模塑主建筑块12、14和连接元件34必须依照的尺寸公差。但是，连接元件34仍可以与连接元件30相同的方式用作一个齿轮。

对于本发明的所述实施方案可以作出许多改进。

例如，在极端情况下，连接元件可以具有少至六角星，或者更多个偶数角星，尽管目前认为十二角星提供了最佳效果(除了将在下文描述的泡沫塑料型玩具的情况)。

此外，除了三角形和方形块12、14之外，其它形状例如矩形和六角形的主建筑块也可提供，主建筑块中的一些或全部可设有贯穿其中或局部穿过其间的圆柱形孔，该孔平行于凹槽20且其尺寸可容纳连接元件30或34成紧密的滑动配合，总体在英国专利说明书2 271 297中描述。在图2中以标号24表示的这些孔在图9中以标号40表示，而其又在另一个主建筑元件中以标号42表示。

因此，图9所示的主建筑元件42采用与图1和2所示三角形块12和方形块14的相同高度即30mm的大圆柱体的形式。圆柱元件42在其外表面具有六个等角度间隔开的凹槽44，凹槽平行于圆柱元件42的轴线延伸且成形为可以容纳十二角连接元件30或34。所述圆柱元件还具有七个孔40，一个孔与它共轴，六个孔等角度间隔开地围绕其周面但位于周面内部并且交替位于凹槽44之间。

除了采用圆柱形外，孔24和40可根据需要采用截面基本上与连接元件30或34互补的形状。

而且，本发明的结构玩具可包括类似于英国专利说明书2 271 297中所描述的辅助连接元件。基于图8中的八角连接元件，不同的三种辅助连接元件分别在图10-12中示出。因此，在图10中辅助连接元件以标号50表示，并且包括两个半连接元件52、54，这两个半连接元件52、54在其平坦侧面连接在一起且相互成直角地延伸。在图11中，辅助连接元件以标号60示出，并且包括一个半连接元件62，该半连接元件具有从其平坦侧面的中点垂直伸出的完整连接元件64。在图12中，辅助连接元件以标号70示出，并且包括四个完整的连接元件72，这些连接元件在一端相互连接并且在一个共同平面上彼此垂直地延伸而形成一个十字交叉。

在另一种特别适合于非常年幼之儿童的改进中，三角形块12和方形块14以及连接元件30制成较大的，一般每边长约6mm，并且例如以多孔聚乙烯等合适的塑料泡沫材料制成实心块(而不是空心块)。这导致块的重量非常轻、刚性相当好以便它们保持轮廓分明的形状，但可稍微屈服或压扁。因为块和连接元件固有地可稍稍压扁，故而一般截面为六角的连接元件无需是中空的，它们固有的可压扁性达到了同样效果。这种型式的玩具甚至可以在浴池中玩，因为块和连接元件足够轻而可漂浮，并且块的轻质和可压扁性确保非常年幼的儿童在该玩具时彼此伤害的可能性极低，即使儿童们投掷这些块亦然如此。一般而言，这种型式玩具的块和连接元件是通过将它们从一张塑料泡沫材料板上剪切下来而制成，该板可以根据需要由两块不同颜色的热粘合在一起的板构成，由此制造两种颜色的块和连接元件，且因此使得能制造展示显著颜色对比的模塑和其它结构。

在图13A和13B所示的另一种改型中，方形建筑块14通过在其上表面模塑四个直立尖头80而得以改进(见图13B)，这些尖头的形状、尺寸和位置使得各个块可以与其它广泛购得的结构玩具、例如以商标LEGO或DUPLO销售的玩具的相应块配合。改进的块14的中空下侧设有几个肋82(见图13B)，肋的形状、尺寸和位置得以与类似改进的块14的尖头80相配合。根据需要，连接元件30、34的相对各端部也可设有类似于尖头80的尖头。

此外，图13所示改型块的中心孔24不是圆柱形或截面与连接元件30或34完全互补，而是具有六个等角度间隔开的凹槽84，每个凹槽足够宽以容纳连接元件星形截面的两个相邻星角。这对于年幼儿童而言更易于***元件30或34，并且为连接元件角星的挠曲提供了更大的空间。

在图13所示改型块14中涉及的另一个改型是其中一个凹槽20由整体模塑的半连接元件86代替，该半连接元件86类似于图10至12所示的半连接元件52、54。这种改型也可用于三角形块12，并且使得在不使用连接元件30或34的情况下在块之间也有至少某些连接件。

图14示出图6中连接元件34的一种改进型式，其中该元件中包括十二个齿中一个齿的一部分截面完全省去，因此使截面总体呈C型。这使得连接元件更具柔性和可压扁性，且因此更易于年幼儿童使用。

最后，本发明的结构玩具无需以塑料模塑，它可以用木材、金属(例如挤压出的铝)、陶瓷(一般以陶瓷砖的形式)或混凝土制造。或者为了新奇或促销目的，甚至可以由巧克力、肥皂、冰、面制食品或果冻模塑而成。

Claims (26)

1.一种结构玩具，它包括多个至少两种不同形式的元件，这些元件可以组装在一起以形成各种三维结构，所述元件包括：

以具有多个平坦侧面的建筑块形式的主元件，其中至少一个所述侧面在其中具有凹槽，该凹槽的嘴部窄于其余部分；以及

一个细长的连接元件，它的截面形状为具有2N个角的对称星形，其中N是不小于三的整数，所述连接元件在所述凹槽中滑动配合，其星形截面的任意N个相邻角卡在凹槽内，而另外N个角置在凹槽的外面。

2.如权利要求1所述的结构玩具，其特征在于，每个连接元件都是中空的。

3.如权利要求1所述的结构玩具，其特征在于，每个连接元件都是中空的，其内部截面总体类似于其外部截面，由此使连接元件至少可稍稍压扁。

4.如权利要求1所述的结构玩具，其特征在于，各连接元件的相对各端部都是稍带锥度的。

5.如权利要求1所述的结构玩具，其特征在于，每个主元件中的凹槽的端部都是稍微扩大的。

6.如权利要求1所述的结构玩具，其特征在于，N为六。

7.如权利要求1所述的结构玩具，其特征在于，N为四。

8.如权利要求1所述的结构玩具，其特征在于，各凹槽成形为其截面基本上与连接元件星形截面任意N个相邻角的截面形状互补。

9.如权利要求1所述的结构玩具，其特征在于，各主元件具有第一和第二基本上平坦的平行端部，各端部由所述侧面相互连接。

10.如权利要求9所述的结构玩具，其特征在于，所述各侧面垂直于所述端部延伸。

11.如权利要求1所述的结构玩具，其特征在于，各主元件的垂直于所述侧面的截面为规则多边形的形状。

12.如权利要求11所述的结构玩具，其特征在于，一些主元件的截面是三角形的。

13.如权利要求11或12所述的结构玩具，其特征在于，一些主元件的截面是方形的。

14.如权利要求13所述的结构玩具，其特征在于，所述三角形和方形主元件的侧面全都是相同宽度的。

15.如权利要求1所述的结构玩具，其特征在于，各主要元件具有至少一个其轴线平行于凹槽纵轴线而延伸穿入其中的孔，该孔的截面形状总体与连接元件互补或者为圆柱形，该圆柱形的直径使得所述连接元件可紧密滑动配合在其内。

16.如权利要求15所述的结构玩具，其特征在于，所述圆柱形孔的轴线与元件的中心轴线重合。

17.如权利要求1所述的结构玩具，其特征在于，所述主元件都是中空的，所述平坦端部中的一个封闭而另一个敞开。

18.如权利要求1所述的结构玩具，它还包括辅助连接元件，各辅助连接元件基于半连接元件，所述半连接元件由位于平面一侧的完整连接元件的半个所构成，所述平面沿纵向平分该完整连接元件和其截面上各个相对的、在相对的各对相邻星角之间的夹角。

19.如权利要求18所述的结构玩具，其特征在于，所述辅助连接元件包括两个半连接元件，它们在各平坦侧面的各中点处整体连接且相互以90°延伸。

20.如权利要求18所述的结构玩具，其特征在于，所述辅助连接元件包括一个单独的半连接元件，该半连接元件具有一个与其整体连接并从其平坦侧面中点垂直延伸的完整连接元件。

21.如权利要求18所述的结构玩具，其特征在于，所述辅助连接元件包括四个连接元件，这些连接元件在其端部相互连接且在一个共同的平面内彼此成直角地延伸以形成一个十字交叉。

22.如权利要求1所述的结构玩具，其特征在于，所有的元件都是由一种塑料制成。

23.如权利要求22所述的结构玩具，其特征在于，所述元件由选自ABS、丙烯酸塑料、聚苯乙烯或聚丙烯的塑料模塑而成。

24.如权利要求22所述的结构玩具，其特征在于，所述塑料是一种泡沫塑料。

25.如权利要求24所述的结构玩具，其特征在于，所述泡沫塑料是多孔聚乙烯。

26.如权利要求24或25所述的结构玩具，其特征在于，所述元件是通过将其从一张泡沫塑料板上切割下来而制成的。

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