CN110997092A - 方块型组件块*** - Google Patents

Abstract

一种方块(100)具有一个第一半方块(H1)和一个第二半方块(H2)，第一半方块(H1)具有一个第一连接件构造，第一连接件构造包括在三个表面(A,B,C)的每一个的顶点(V1)附近的一个柱体(110)，第二半方块(H2)具有第一个第二连接件构造，第二连接件构造包括在三个表面(D,E,F)的每一个的顶点(V2)附近的一条沟道(105)。连接件构造包括一个连接件数组(105,110)，其可能包括奇数个连接件(105,110)。沟道(105)为齐平，且柱体(110)从自由端到对应平坦表面(A,B,C,D,E,F)具有相同截面形状。沟道(105)具有多边形截面。方块(100)为中空且其形成是通过沿着可枢转地互相连接的边缘折叠表面(A,B,C,D,E,F)及通过可滑动互相连接而将其余表面(A,B,C,D,E,F)连接。

Description

方块型组件块***

技术领域

本发明一般是关于组件块***，尤其是可互相连接的组件块。

背景技术

用于组合比原始块体大或更复杂的结构的组件块在现实建筑和作为游戏玩具中到处可见，矩形块，例如砖块或煤渣砖，被堆叠并以灰泥黏合来来构成住宅和建筑物。造景砖被堆叠(一般未黏着)以形成固定墙和其他构造。玩具积木可组合成无数种不同尺寸和复杂度的结构，以用于教育或娱乐。

1961年10月24日颁给克利斯汀森的美国第3,005,282号专利描述了目前已知商业上最成功且多产的玩具积木***的基本组件块。事实上，尽管此专利年代久，所描述的互相连接组合仍是其LEGO(商标名)组件块(和许多竞争者)的绝大多数的基础。即使是尺寸和形状不同的块体，这个共通组合提供可替换连接。一般言之，具有平滑侧壁的一个长方体架体包住一个平坦表面，平坦表面有延伸到架体外面的圆柱形突起(柱体)的模式。在相反侧，容纳在所述架体内部的较大圆柱形突起在架体内侧壁与突起之间建立一致的空间。一块体的柱体容纳在另一块体的空间内，以建立一种紧配而将柱体定位。此组合的模式化性质和柱体及空间的一致性不仅允许相同的组件块连接和堆叠，亦允许不同尺寸、形状和厚度的块体堆叠和互相连接。换言之，也许架体的尺寸和形状会变化，柱体和空间模式在块体之间维持一致，建立起一组件***。

所有上述组件块的一个限制是其一般受限于在一个方向的组合和建造；即当这些组件是作为主要用途时是垂直堆叠。例如，灰泥可用于将垂直方向未受支撑的砖块做侧对侧黏着时，其结构并不可靠。在玩具积木方面，其仅能在单一方向连接，亦即一块体的顶部仅连接到另一块体的底部，无法将一块体的一平坦侧壁直接连接到另一块体的平坦侧壁；也无法使一块体顶部连接到另一块体顶部。事实上，在两个矩形块体之间有36个可能的面对面界面，只有2个会产生互锁连接。建构更复杂组合需要用横跨相邻块体的顶部及/或底部的其他块体来将相邻块体桥接。或者，有特别件体来允许连接变化，例如可使用一L形组件来改变要连接的后续块体的方向。其他的连接件做成在一侧壁具有孔来容纳梢并允许其他类似块体能连接。这只是利用特别件体来桥接的一种替代形式。因此，有需要一种广大差异及复杂组件***以允许合理限制的多向的互连性，这自然地会增加制造成本和复杂度。

组件块***有其他型式和构造，然而其皆有类似限制，一般而言，其允许单一方向及/或方位连接；需要一或多个不同的组件来连接两个类似组件；或者，形成的连接有所不足，亦即相邻块体需要偏置以便连接。

因此有需要一种在组件间具改良连接性以克服上述一或多个目前缺点的组件块***。

发明内容

一实施例包括一个组件块***，其具有一个第一块体，第一块体具有一个第一组三个表面，第一组的各表面包括一个第一连接件构造。第一块体亦具有一个第二组三个表面，第二组的各表面包括一个第二连接件构造。第一连接件构造与第二连接件构造不同且建构成与第二连接件构造互相连接。

在一实施例中，第一和第二组的三个表面包括三个边缘，三个边缘在彼此对角相对的第一和第二顶点处互相连接。第一连接件构造包括至少一柱体，其位于靠近第一顶点的第一组的三个表面的每一个表面。第二连接件构造包括至少一沟道，其位于靠近第二顶点的第二组的三个表面的每一个表面。所述至少一柱体建构成在所述至少一沟道内可滑动地互相连接。在进一步观点中，第一和第二连接件构造包括由至少两行(可能为奇数行)和至少两列(可能为奇数列)的连接件所界定的一个数组，第一连接件构造的每一行和每一列的连接件包含交替的柱体和沟道。在另一观点中，第二组的三个表面的其中两个的第二连接件构造的每一行和每一列中的连接件包含交替的沟道和柱体，且第二组的三个表面的其中一个的第二连接件构造的每一行和每一列中的连接件都是沟道。

在一实施例中，柱体具有一外径，外径具有形状相同的圆形截面，且各沟道具有一内径，内径具有多边形截面，内径大于外径且经选择使得一维度等于外径的一柱体在嵌入沟道时应为紧配。在另一实施例中，各柱体包括轴向对齐柱体的一穿孔。

对一实施例而言，第一组的三个表面包含第一、第二及第三表面，第一组的三个边缘包含第一、第二及第三边缘，第一及第二表面通过第一边缘枢接，第二及第三表面通过第二边缘互相连接，第一和第二边缘彼此垂直，第一及第三表面通过第三边缘互相连接，第一表面包括与第一边缘相对的一个第四边缘及与第二边缘相对的一个第五边缘，第二表面具有与第一边缘相对的一个第六边缘及与第二边缘相对的一个第七边缘，第三表面具有与第二边缘相对的一个第八边缘及与第三边缘相对的一个第九边缘。而且，第二组三个表面包含第四、第五和第六表面，第四表面通过第六边缘与第二表面互相连接，且通过第九边缘与第三表面互相连接，第二组的三个边缘包含第十、第十一和第十二边缘，第五表面通过第十边缘与第四表面互相连接，第三和第五表面通过第八边缘而互相连接，第一和第五表面通过第四边缘而互相连接，第二和第六表面通过第七边缘而互相连接，第一和第六表面在所述第五边缘处互相连接，第四和第六表面通过第十一边缘而互相连接，第五和第六表面通过第十二边缘而互相连接。第一到第十二边缘的其中五个是由一个枢接式互相连接而形成，第一到第十二边缘的其中七个是由一个可滑动互相连接而形成。在特定观点中，每个可滑动互相连接包含一唇部，其在要互相连接的表面的其中一者的一对应边缘下方向外延伸，且可滑动地容纳在要互相连接的表面的另一者的对应边缘中形成的一沟槽内。另外，可滑动互相连接的其中一者的唇部包括一垂片，其向外延伸到唇部之外，且可滑动地容纳在从对应边缘的沟槽延伸的一键槽内。此外，沟槽包含一个第一凸缘和一个第二凸缘，第一凸缘从要在互相连接的表面的另一者的对应边缘处互相连接的表面的另一者向内延伸，且第二凸缘从要互相连接的表面的另一者向内延伸超出对应边缘，且与第一凸缘向内隔开一间隔以可滑动地容纳唇部。唇部包括对应位于对应边缘附近的切口。

在另一实施例中，***更包括一个与第一方块相同的第二方块，且第一方块的任一表面可在二方位结合第二方块的任一表面，各表面的各边缘结合对齐。

在一实施例中，当第一方块通过模式形成的第一和第二连接件构造来结合第二方块时，露出的相邻表面形成一镶嵌模式。

在另一实施例中，一组件块***亦包括与第一方块相同的第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八方块。第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八方块可连接在一起以形成一个方块组合，方块组合的每一表面具有由第一和第二连接件构造的交替模式所建立的一个镶嵌模式。在一实施例中，方块组合为一个三维镶嵌。

在一实施例中，任一方块的任一表面可在二方位连接到其他任何方块的任一表面。

在另一实施例中，任一方块的具有第一连接件构造的任一表面可连接在其他任何方块的具有第二连接件构造的任何表面。

一实施例包括一组件块***，其具有一第一方块，第一方块具有六个表面，各表面包括一个连接件构造，连接件构造具有奇数个第一连接组件和偶数个第二连接组件。此外，连接件构造在各表面形成一个棋盘模式，且类似的连接组件沿着第一方块的各边缘配对。

一实施例包括一组件块***，其具有一第一方块，第一方块具有六个表面。一第一半方块具有第一组三个表面，其沿着第一组三个边缘邻接，第一组的三个表面各包括一个第一连接件构造，第一连接件构造具有奇数个第一连接组件和偶数个第二连接组件。连接件构造在三个表面的各表面形成一个棋盘模式。方块亦具有一第二半方块，第二半方块具有第二组三个表面，其沿着第二组三个边缘邻接，第二组的三个表面各包括一个第二连接件构造，第二连接件构造具有偶数个第一连接组件和奇数个第二连接组件。类似的连接组件沿着第一和第二组的三个边缘的各边缘配对，且相反的连接组件沿着第一和第二半方块的边缘配对。

附图说明

图1为用来形成一方块的一胚体的立体图。

图2为一方块的立体图。

图3为用来形成一方块的一胚体的俯视图。

图4为一方块的立体图。

图5为一方块的部分立体图，其有部分断开。

图6为方块在不同方位的一系列平面图。

图7A,7B,7C,7D,7E,7F,7G和7H为方块在不同方位的一系列平面图。

图8为基本方块的平面分解图，基本方块被定位以用于连接且具有通过一行基本方块的一轴。

图9为具二轴的基本方块组合的平面图。

图10A,10B,10C,10D,10E,10F,10G和10H为3x3方块在8个方位的平面图。

图11A,11B,11C,11D,11E,11F,11G和11H为3x3方块配对的平面图。

图12为8个基本方块组合成一个2x2方块的立体图。

图13为单个2x2方块的立体图。

图14为一个2x2方块的胚体的平面图。

图15为一个3x3方块的胚体的平面图。

图16为64个基本方块组合成一个4x4方块的立体图。

图17为四个3x3方块的平面图。

图18为一个5x5方块的平面图。

图19为一个5x5方块的平面图。

图20为一个5x5方块的胚体的平面图。

图21为一个3x3方块的一表面的部分立体图，其有部分断开。

图22A为一个3x3方块的一表面的立体图，其有部分断开。

图22B为一个3x3方块的一个可滑动互相连接的边缘的部分分解侧视图。

图23为一个4x4方块的平面图。

图24为一个方块组合的立体分解图。

具体实施方式

不同实施例提供方块型组件块，其建构成使得一给定块体的一个曝露面可与另一个相同块体或按比例变化件的至少三个表面连接。按比例变化件可为不同尺寸的一方块或一矩形块(其几何上可由基本方块形成)。当相同的块体连接，允许完整的缘对缘对齐。

一个方块100具有面A,B和C，一第一顶点V1是边缘E1,E2和E3交点形成的角隅，文中所述，“半方块”一词指一方块的三个完整面，其具有在一给定顶点相交的共享边缘。因此，半方块H1有顶点V1,边缘E1,E2和E3,及表面A,B,和C。对于任何给定方块而言，有8个顶点，所以有8个潜在的半方块。文中所述，“相反半方块”一词指具有与界定第一个半方块的顶点对角相对的一顶点的一个半方块。

表面F相对于表面A；表面E相对于表面C；且表面D相对于表面B。因此，半方块H2由顶点V2界定，以包括表面D,E和F及边缘E4,E5和E6。由于顶点V2对角地相对于顶点V1，半方块H2相对于半方块H1。

为了说明，假定不同方块的任何二表面之间的接触造成它们黏着，任何方块100的任一表面可在任何方位连接到另一方块100的任一表面。不管所选的表面和方位，所合成的形状将总是一样(假设完整面对面对齐；亦即方块彼此并未偏置)。举例言之，二个连接的方块100将形成一长方体。将8个方块100对齐结合将形成一个较大的方块，且所述方块的每一表面将有4个相同形状的方形，这种延伸可无限地发生，形成较大的长方体或方块。

从几何观点，任一方块可分割成数个方块，对于一组件块***，将有一原始单元；亦即可用于***中的最小方块，文中所述，所述原始单元将称为基本方块。

数个方块100组合形成一个较大的方块，如此安排时，在两个和三个维度发生镶嵌，亦即较大方块的一给定表面B将由每个个别方块100的露出的各表面B组合而成。因此，不管所合成的方块有多大，所合成的每个表面将有均匀地充满区域的完美地复制瓷砖模式(二维镶嵌)。然而，此种模式亦三维地复制；组合后的方块100均匀地且完全地充满所合成的较大方块的整个体积(三维镶嵌)，且所合成的较大方块的各表面包括一个二维镶嵌。露出的各表面A组合以形成所合成的表面A，且露出的各表面C组合以形成所合成的表面C。

一旦较大方块形成一结构，其可视为本身的组装件，因此，多个较大方块可依组合多个方块100的相同方式组合。

如所指出者，任一方块100的任一表面可在任一方位结合另一方块100的任一表面，以形成合成的长方体和方块；然而，可形成其他更复杂的形状和构造。一种结构由连接数个方块100而形成。亦示出一矩形块体，其为结构的一部分，且被包括进来单单仅是示出一个观念:方块型组件块不限于作为个别组合构件的方块。所合成的块体尺寸和形状与连接5个方块100所形成者相同。

在一实施例中设有沟道105，其尺寸用以容纳及摩擦地结合一柱体110。在所述实施例中，沟道105是整个穿过块体100的一给定表面并进入块体100中空内部的一个穿孔。沟道105与表面A,B,C,D,E,F齐平，且有平行于表面A,B,C,D,E,F的多边形(特别是八边形)截面。或者，沟道105可够深来容纳柱体110而没有延伸穿过表面。在另一实施例中，块体100可为实心，没有中空内部。

在所示实施例中，柱体110有平行于表面A,B,C,D,E,F且从其自由端延伸到表面A,B,C,D,E,F的尺寸不变的圆形截面。柱体110包括进入块体100中空内部的一个穿孔112，其自由端包括在穿孔112与柱体110外周围之间45°延伸的倒角。各柱体110和沟道105标有代表特定表面的字母。因此，表面F的柱体是110F，表面A的沟道是105A，以此类推。

依据一实施例，半方块H1的各表面必须相同，亦即半方块H1中的各表面必须有相同的连接件，在本实施例中为沟道105，且半方块H2的各表面必须有相同的连接件，在本实施例中为柱体110。半方块H1上的连接件必须是半方块H2上的连接件的相反或倒置。

表面A,B和C形成半方块H1，而表面D,E和F形成半方块H2。当网状物“折叠”形成一个方块时，表面B的底(如图面所示)缘将连接表面E的顶(如图面所示)缘。如此形成时，表面B,C,D和E主要形成一个圈，并界定一个模式，亦即，间隔的边缘结合具有类似连接件的表面，且中间的边缘结合具有相反连接件的表面。如同在其他实施例中将被更详细了解，此种模式对每个表面有奇数个连接件的方块是成立的。在此实施例中，每个表面有一个连接件(柱体110或沟道105)。

表面A和B通过边缘E1枢接，表面B和C通过边缘E2枢接，边缘E1和E2彼此垂直。表面A和C通过边缘E3而可滑动地互相连接，表面A包括相对于边缘E1的一边缘E04和相对于边缘E3的一边缘E05，表面B包括相对于边缘E1的一边缘E06和相对于边缘E2的一边缘E07，表面C包括相对于边缘E2的一边缘E08和相对于边缘E3的一边缘E09，表面D通过边缘E06而与表面B枢接式互相连接，且通过边缘E09而与表面C互相连接。表面E通过边缘E4而与表面D枢接式互相连接，表面C和E通过边缘E08而互相连接。表面A和E通过边缘E04而互相连接，表面B和F通过边缘E07而枢接式互相连接。表面A和F通过边缘E05而可滑动地互相连接，表面D和F通过边缘E5而可滑动地互相连接，表面E和F通过边缘E6而可滑动地互相连接。

每个可滑动的互相连接包括一唇部L，其在要互相连接的表面(A,C-F)的其中一者的一对应边缘下方向外延伸超出对应边缘，且可滑动地容纳在要互相连接的表面(A,C-F)的另一者的对应边缘中形成的一沟槽T内。边缘E4的唇部L包括一垂片M，其向外延伸到唇部L之外，且可滑动地容纳在从边缘E4中的沟槽T延伸的一键槽K内。沟槽T包括一个第一凸缘F1和一个第二凸缘F2，第一凸缘F1从要在互相连接的表面的另一者的对应边缘处互相连接的表面的另一者向内延伸，且第二凸缘F2从要互相连接的表面的另一者向内延伸，且与第一凸缘F1向内隔开一间隔以可滑动地容纳唇部L。唇部L包括对应位于对应边缘附近的沟道105的切口N。

图7A-7H示出块体100绕一假想水平线旋转的一系列视图，每次旋转代表相邻下一表面。因此，在图7A所示的位置1可看到表面A，表面D在左边，表面B在右边，表面C在底边，表面E在顶边。表面D和B在每次旋转时维持在侧面。旋转一次后，变成图7B所示的位置2，表面E面向前方，接下来的旋转造成其他位置。图7B-7H呈现类似的一系列的旋转，但是起始方位不同。亦即在图7E的位置5中，表面A在前面，表面C在左边，表面E在右边，表面D在上面，且表面B在下面。在图7A-7H之间显示了块体100的每个潜在平面图，即使没有显示出特定表面的每个组合；换言之，不同的方位应呈现相同的视觉表现，但标以不同的表面标号。在接下来的块体100方位描述中，参考位置1-8指参考图7A-7H所示的位置。

为了将块体100组合成镶嵌，各块体100必须相对于一相邻块体100以一给定方式固定方位。图8示出互相连接以形成一个4x4组合160的16个块体100，组合160具有棋盘式的二维镶嵌瓷砖模式，棋盘模式是由各块体100的前表面(如图所示)所形成。图9示出组合160具有分开但有正确方位的个别块体100，由于这形成一个格子，每一行块体100标以R1-R4，每一列标以C1-C4，一个特定块体100标号先是其行的号码接着是列的号码。因此，在格子的左上方的第一个块体100为块体100(1,1)，而在右下方的块体100为块体100(4,4)。

初始块体100(1,1)方位是在位置1，最初起始方位可为任何可能位置，然而，一旦选定，其将决定邻接块体100如何必须连接以形成镶嵌。为了形成方块镶嵌，各块体100的各表面必须正确地对齐，使得组合160的所合成的(较大)表面形成正确模式。由于块体100(1,1)包括在上表面的一条沟道105和一个柱体110，下一个块体100(1,2)必须是倒置的。因此，块体100(1,2)在上表面有一条沟道105，在前表面126有一个柱体110。块体100(1,2)在方位可在位置3或位置7，以符合这些要件。由于块体100(1,1)朝向右边(如图所示)的表面125有一条沟道(看不到)，块体100(1,2)必须有朝向其左边(如图所示)的一个柱体110，以结合所述沟道并互锁。因此，块体100(1,2)方位在位置3。块体100(1,3)在位置1，且块体100(1,4)在位置3。这种模式可无限复制，以形成具有任何列数的一个组合160。

在第二行中，块体100(2,1)在位置6，使得其前表面呈现柱体110，其左表面呈现一条沟道(看不到)，且柱体110从其上表面突出。再者，这些状况造成块体100(1,1)朝向的相反或倒置，除了顶面和底面。块体100(2,2)在位置8，且此模式在整个第2行的其余者重复。第3行与第1行相同，且第4行与第2行相同。这种模式可无限复制，以形成具有任何行数的一个组合160。应知所述组合160或任何文中任何所述组合可由数个块体100结合而成，或是制造成单一组件。

图6示出的一行的开始的块体100(1,1)在位置8，为了遵循这种模式，相邻的块体100(1,2)方位是在位置6，以此类推。块体100(1,4)方位位置6。块体100(1,5)方位在位置5，其未遵循这种模式。块体100(1,4)的前表面140包括柱体110，且块体100(1,5)的前表面142包括沟道105；因此，这两个组件顺序正确。块体100(1,4)的顶面144包括柱体一个110，块体100(1,5)的顶面146亦包括柱体一个110。因此，邻近一柱体的一柱体(在共同表面上)未遵循这种模式，也未能允许镶嵌。然而，块体100(1,4)的右表面148包括一柱体110，其应可容纳于出现在块体100(1,5)的左表面150的一条沟道。因此，它们实际上可机械地结合在一起，而在使用上，制造者可选择将块体100组合成任何所要的样子。

图7A,7B,7C,7D,7E,7F,7G和7H示出组合160，其为1个4x4组合，方位是要与一个组合互相连接，且有用于形成镶嵌。第1行和第3行对应上述参照图6所述的模式，块体100(1,1)方位在位置8，然后是位置6，并且重复。第2行的开始是在位置3的块体100(2,1)，相邻的块体100(2,2)在位置1，并且重复。当组合160完成并装在组合120上方(图8)，在组合160的背面(未显示)以及在组合120前表面的所有柱体110和沟道105正确地对齐，且二组合彼此结合。最后形成组合160的前表面(当各块体100如图标般连接)的模式与组合120的前表面相同。组合160的顶面、底面、右表面和左表面上的柱体/沟道的模式是组合120的顶面、底面、右表面和左表面上的柱体/沟道的模式的倒置。应了解组合120可置于组合160上方，而模式仍保持正确。为形成方块镶嵌，两个组合120将与两个组合160以交替顺序组合而形成一个4x4x4方块。

图8示出相同的一组块体100，其方位是形成组合160(当这些块体100连接)。此外，所示的一轴200通过第4行块体100，第4行是从块体100(4,1)开始到块体100(4,4)。在一实施例中，各块体100有一中空内部，沟道105和柱体110的沟道112形成到达块体100内部的穿孔。各构体110及各沟道105位于块体100的个别表面的中心，所有穿孔会轴向对齐。轴200的形式可为一杆、一线、一管或其他线性组件。

图9示出块体100的另一种组合210，其形成大致为U形的结构。一轴212穿过第2行的块体100，且一轴214穿过第4行的块体100。

图13所示者为通过将8个个别块体100结合而形成的一个2x2方块300。块体302方位在位置2，块体304在位置4，块体306在位置5，块体308在位置7，块体310在位置7，块体312方位在位置5，且块体314在位置4。由于此为立体图，为了界定位置，表面B标为前表面320。

如前所述，各块体100是由二半方块H1,H2形成。从几何上来说，任何顶点和与所述顶点相关的边缘相关的三个表面形成一个半方块；然而，文中所述，基本块体100的半方块指一个几何半方块，其中的三个表面相同(在结构上，不必然在方位上，稍后将解释)。因此，藉由块体100，半方块H1包括具有一条沟道105的三个表面，而半方块H2包括具有一个柱体110的三个表面。

方块300可看到数个界定模式，各块体100的方位使得完整的半方块(H1或H2)露出。块体302露出其完整半方块H2(亦即具柱体110的所有三个表面露出，且形成方块300的外表面的一部分)，而块体304露出其完整半方块H1。在2x2方块300中，相隔的块体呈现一个半方块H1或H2，且所有对角相对的角隅(亦即通过方块300中心的对角线)具有露出的相对半方块。在基本块体100中，半方块H1中的表面不同于半方块H1相对表面。在一个2x2方块300中，所合成的表面有相同的模式，在本实施例中为一个2x2棋盘。当组合方块变得较大时，这将是一个共通模式；这些有偶数个基本块体100者最后是有相同的合成表面。以下将进一步解释具有奇数个基本块体100的较大方块的区别，简言之，其造成用于所合成方块的两个半方块(H1,H2)的每一个的不同模式。

另一特征为称为缘对缘配对的模式，顶面A和前表面B沿边缘E1而彼此呈90度结合。至于块体302，在边缘E1的各侧有一柱体110，而至于块体304，在边缘E1的各侧有一沟道305；这将称为柱体对柱体和沟道对沟道。不管形成一个较大方块的基本块体100的数目，只要数目为偶数，对于每个基本块体100将有沿着方块的每个边缘的均一的柱体对柱体和沟道对沟道配对。以另一种方式言之，方块300的每个表面为相同的2x2棋盘，然而每一个表面的方位使得沿着每个边缘有连接件配对。

图13示出一个2x2方块350的另一个实施例，方块350建构成与方块300相同时，方块350为单一块体，而方块300是较小块体100的组合。方块350可用不同方法建构，且可为一般实心构造或可有一中空内部。当方块350不是由个别块体100形成，其有相同构造和可扩展性，如同其所已形成者。亦即，每个表面有着由柱体110和沟道105的交替连接件352所形成的一个2x2棋盘安排，在表面之间沿着各边缘有柱体对柱体和沟道对沟道对齐。连接件352一般指示应对应由一基本块体100的一表面的一给定连接件部分，且包括任一部分。亦即，连接件352可为目前为止所述的实施例中的一柱体110或一沟道105。接着将针对其他实施例说明替代连接件。连接件352沿一给定边缘的对齐将称为相同(例如柱体对柱体)或相反(例如柱体对沟道)。

图14为一个2x2方块350的胚体，其表面A-F以二维呈现。顶点V1和V2判别如同半方块H1和H2。如前所述，对于每个表面上有偶数个连接件352者，每个表面相同，虽然方位不相同。方块350的网状物清楚地示出相同的连接件为每一边缘对齐。例如，沿着边缘E1，沟道105对齐沟道105，且柱体110对齐柱体110。

图17为一个3x3方块500，本实施例所示者为单一组件，应了解相同的构造可通过将27个基本方块100组合而达成。各表面B,C,F有9个连接件位置，其具有两个潜在可能的构造模式。第一个构造是5个柱体516和4个沟道514，第二个构造是5个沟道514和4个柱体516。表面F示出第一个构造，而表面B和C示出第二个构造。如同其他图标所较佳显示，各半方块具有构造相同的表面。因此，表面B和C是半方块H1的一部分，而表面F是半方块H2的一部分。在相同构造的表面能机械地结合的同时，其不能形成正确的连接，亦即，为了机械地连接构造相同的表面，其可有一行偏置；因而中断镶嵌。

当方块500绕一给定轴线旋转时，缘对缘的连接件模式将交替。具相同构造模式的表面在一边缘会合之际，相同的连接件将对齐。一边缘结合构造不同的表面之际，连接件将沿着所述边缘相对。表面F沿着边缘E3抵靠表面B，表面F具有第一构造，且表面B具有第二构造。所以柱体516靠近沟道514；沟道514靠近柱体516；且柱体516靠近沟道514。

表面B沿着边缘E1抵靠表面C，沟道514靠近沟道514；柱体516靠近柱体516；且沟道504靠近沟道514。亦即，由于表面B和C皆为第二构造，其沿着一边缘的个别的连接件是相同的。

图17所示者为邻近一个方位相同的3x3方块530的一个方块500，若二方块500,530沿着箭头方向一起移动，表面500B(第二构造)应机械地结合表面530(第一构造)。这不是正确的结合，因为其应会将表面500C和530C带到一起(两者皆为第二构造)，且沟道514应会靠近沟道536；柱体516应会靠近柱体534，沟道520应会靠近沟道532。因此，500F和530B形成的表面应有正确模式之际，500C和530C合成的表面应不具正确模式。

如图17所示，方块500已绕轴线540旋转90度，同时方块530维持如图17所示的同方位。如图所示，表面530F现在是顶面，且可看到530E。表面530B以如图17中的相同方式定位，因为将一给定表面绕着垂直于所述表面的一轴线旋转将形成相同构造；亦即，连接件模式(在两种构造中)是对称的。现在当方块500在箭头所指方向移动时，表面500F(第一构造)抵靠表面530C(第二构造)，且所合成的组合表面继续此模式。

图10A,10B,10C,10D,10E,10F,10G和10H为方块500在箭头方向进行一系列旋转的前视图。在位置1时，表面B在前面，表面A在左边，表面F在右边，表面E在顶面，且表面C在底面。一次90度旋转形成位置2，表面E在前面；位置3时，表面D在前面；位置4时，表面C在前面。在同一方向的另一次旋转将回到位置1。位置5一开始是表面B在左边，但方块亦绕垂直页面的一轴线逆时钟旋转90度(与位置1相比)。位置6时表面F向前；位置7时表面D向前；位置8时表面A向前。图10A-10H示出所有可能方位。藉由任一给定表面位置面向前方，方块500可定位以达到任何所示位置。例如，所示位置5时表面B面向前方，可达成相同整体方位，而表面C面向前方。将图4位置(表面C面向前方)所示的方块绕垂直页面的一轴线逆时钟旋转180度的话，变成位置1。

为了有整面对整面机械式结合，具有第一构造的一表面必须结合具有第二构造的一表面。在具有偶数个连接件的一方块上，任一表面可正确地连接其四个潜在方位的其中两个的任何其他表面。在具有奇数个连接件的一方块上，一种结构的任一表面可正确地连接相反构造的任一表面，但仅有为了所述表面的方块的一个方位是正确的。图11A,11B,11C,11D,11E,11F,11G和11H示出正确的位置配对，可注意者为其在任一方向可行。例如，第一个配对具有位置1的方块在位置3的方块的左边。应有一个正确的配对来反转它们，且让位置1的方块在位置3的方块的右边。此模式应无限重复以正确地结合所需要的尽可能多的方块。图11A-11H示出左右配对；然而，顶部底部配对的定位相似。例如，与显示位置1的方块底部(如图所示)的结合应相同于位置5的左右结合。换言之，位置7所示方块的左侧应正确地结合位置1所示方块的底部。因此，图11A-11H整个旋转90度示出顶部到底部的配对。

图23示出一个4x4方块610变化例，变化方块610的一表面B没有柱体；因此只有沟道105。这允许与具有柱体的任何其他方块的任一表面的机械结合(虽然不是所有连接都是正确的)。可提供其他的方块变化例，其具有一个以上的(最多6个)表面没有柱体且仅有沟道105。选择柱体及/或构道以及其间隔的大小以对应其他组件块***(例如LEGO(商标名))将允许不同***之间的块体的机械式连接。在某些实施例中，不同***的块体互相连接可以仅在于利用方块(其一表面没有柱体)来达成。亦即，仅由表面B(例如)的沟道150所形成的所述模式将容纳一替代组件块***的柱体构造，但所述***中的块体无法容纳其他方块的柱体110。或者，柱体110和沟道105的尺寸和空间允许另一***的块体的完整互连性。

图18和19示出一个5x5方块620，且图20为方块620的胚体。模式遵循先前所述具有奇数个连接件352的方块的规则。表面A,B和C有一个第一构造，各表面有12个柱体110，且表面D,E和F有一个第二构造，各表面有13个柱体110。两种构造中的模式为对称。连接表面A,B和C的边缘(界定顶点1)具有类似连接件，且连接表面D,E和F的边缘(界定顶点2)亦同。表面A,B和C形成半方块H1，而表面D,E和F形成半方块H2。不同半方块H1,H2之间的任一边缘将具有相反的连接件(例如图19中的表面C和D之间的边缘)。具有第一构造的任一表面可正确地结合方块620在一方位的第二构造的任一表面。图18中仅可见到半方块H1，而图19仅可见到半方块H2。

图24示出依据本发明实施例的方块的扩展，显示半方块H2的基本方块100置于显示半方块H1的另一基本方块100的上方。一个2x2方块350在一个3x3方块350上方，3x3方块350在一个4x4方块600上方，4x4方块600在一个5x5方块620上方，方块350,500,600和620结合在一起形成一个方块堆622。关于块体350,500和600，方块堆622的表面C在一共同平面对齐，且沿着共同左缘630对齐。由于各方块尺寸缩小，B表面对齐中的每次迭代有一行偏置。从一平面图观察，方块堆622的所有表面将具有用于块体350,500和600的正确的棋盘模式。亦即，当方块堆622不是完全方块镶嵌，有连接件的各表面区域具有棋盘模式的这些连接件。所示块体620的表面E面向前方，表面F正确地对齐其他块体的C表面，然而，表面E并未正确地对齐表面600B。块体620可旋转以便正确地对齐，但所示方位是显示没有正确定位时的对比。

本发明包括方块型组件块实施例，其构造允许三维镶嵌。不管是否提供做为基本块体100，基本块体100结合成较大组合，或是具有说明中陈述的规则所界定的模式的较大单一组件，本组件块***独特处在于其允许一给定块体的任一所需表面结合***中的任何其他方块，且进一步独特处为任一给定表面可正确地结合任何其他相同方块的至少一半的表面。亦即，在具有奇数个连接件的方块中，任一给定表面可正确地结合一个相同方块的三个表面，且对于具有偶数个连接件的方块中，任一给定表面可正确地结合一个相同方块的任一表面。

制造文中所述块体的任何方法可以使用，其可由任何所需材料形成，且可形成为一实心物体，冲压，模制或印刷。预期射出成型是最经济的制程。

当连接件具有如已描述的具有沟道112的柱体110，其中柱体110结合相对表面的沟道105，则可使用其他连接件构造。在一变化中，柱体110为实心；亦即，它们未包括沟道112。连接件可为十字形沟道及对应的十字形柱体。

使用时，应可提供从基本块体110到方块或不同尺寸的长方块体的组件块***，用户可建立出任何想要的结构或可被指示以建立特定构造。另外，方块可视为拼图；将它们通过一系列正确连接而组合形成镶嵌。

通过生产具有特定尺寸和间隔的柱体110和沟道105的方块和块体，其可用于和连接其他商业上可取得的玩具积木***。这些商业上可取得的产品应没有本发明的相同好处和特征，且没有全范围的可互连性，机械兼容性扩展到可取得的组件的总数。

在任何所需组件可置于任何适当尺寸方块内之际，其优点为使用具有奇数个连接件的方块。亦即，对于一给定面对面连接，仅有一正确方位。因此，在方块内的电子或机械组件需要一特定方块来进行方块结合，使用具有奇数个连接件的方块有助于避免不正确连接。

说明书中及后附申请专利范围中所述，“包括”和“包含”用词为开放式用词，且应解读成“包括但不限于”，这些用词涵盖较限制的用词“主要由…组成”和“由…组成”。

必须注意者为如文中及后附申请专利范围所使用者，单数形式“一”和“这”用词包括复数论述，除非文中清楚地做其他规定。而且，用词“一”、“一或多”及“至少一”在文中可互换。亦请注意用词“包含”、“包括”、“其特征在于”和“具有”在文中可互换。

除非另有界定，文中所用的所有技术和科学用词具有与本发明所属领域的普通技艺人士一般所了解的相同意义。文中特别提及的所有刊物和专利整体并入以供参考，包括可能与本发明相关的刊物报告中的说明和揭示化学品、器具、统计分析和方法论。本说明书中提及的所有参考资料用来指出业界技术水平，内容不能解读成承认本发明没资格比由于先前发明的这种揭示的日期更早。

虽然本发明已参照较佳实施例加以说明，熟悉此技术的人士应了解可在不偏离本发明的精神和范围之下做形式和细节的改变，整份说明书中提及的所有参考资料，包括背景中所提及者，在此整个并入。熟悉此技术的人士应了解，或能确认，在不超出常规实验下，可有文中特别描述的本发明特定实施例的许多等效取代，这些等效取代要包含在接下来的申请专利范围的范围中。

Claims (16)

1.一种组件块***，包含：一个块体，其具有一个第一组三个表面和一个第二组三个表面，所述第一组和第二组彼此对角相对，所述第一组和第二组各包括一个第一连接件构造和一个第二连接件构造的其中一个，其中所述第一连接件构造不同于所述第二连接件构造且建构成与所述第二连接件构造互相连接，其中所述第一组和第二组的所述三个表面包括三个边缘，所述三个边缘在彼此对角相对的第一顶点和第二顶点处互相连结，所述第一连接件和第二连接件构造包括由至少两行和至少两列的连接件所界定的一个数组，所述第一连接件构造的每一行和每一列的连接件包含交替的柱体和沟道，所述柱体建构成在所述沟道内可滑动地互相连结，其中所述至少两行包含奇数行，且所述至少两列包含奇数列，其中各柱体具有圆形截面，其中各沟道具有多边形截面，其中所述第一组和第二组的三个表面为在所述三个边缘之间延伸的三个平坦表面，其中各沟道与一个对应平坦表面齐平，其中各柱体具有与一对应平坦表面隔开的一个自由端，且从所述自由端到所述对应平坦表面具有平行于对应平坦表面的形状相同的截面，其中所述第一组的所述三个表面包含第一表面、第二表面及第三表面，所述第一组的所述三个边缘包含第一边缘、第二边缘及第三边缘，所述第一表面及第二表面通过所述第一边缘枢接，所述第二表面及第三表面通过所述第二边缘互相连接，所述第一边缘和第二边缘彼此垂直，所述第一表面及第三表面通过所述第三边缘互相连接，所述第一表面包括与所述第一边缘相对的一个第四边缘及与所述第二边缘相对的一个第五边缘，所述第二表面具有与所述第一边缘相对的一个第六边缘及与所述第二边缘相对的一个第七边缘，所述第三表面具有与所述第二边缘相对的一个第八边缘及与所述第三边缘相对的一个第九边缘，其中所述第二组的所述三个表面包含第四表面、第五表面和第六表面，所述第四表面通过所述第六边缘与所述第二表面互相连接，且通过所述第九边缘与所述第三表面互相连接，所述第二组的所述三个边缘包含第十边缘、第十一边缘和第十二边缘，所述第五表面通过所述第十边缘与所述第四表面互相连接，所述第三表面和第五表面通过所述第八边缘而互相连接，所述第一表面和第五表面通过所述第四边缘而互相连接，所述第二表面和第六表面通过所述第七边缘而互相连接，所述第一表面和第六表面在所述第五边缘处互相连接，所述第四表面和第六表面通过所述第十一边缘而互相连接，所述第五表面和第六表面通过所述第十二边缘而互相连接，且其中所述第一边缘到第十二边缘的其中五个是由一个枢接式互相连接而形成，且所述第一边缘到第十二边缘的其中七个是由一个可滑动互相连接而形成。

2.一种组件块***，包含：一个块体，其具有一个第一组三个表面和一个第二组三个表面，所述第一组和第二组彼此对角相对，所述第一组和第二组各包括一个第一连接件构造和一个第二连接件构造的其中一个，其中所述第一连接件构造不同于所述第二连接件构造且建构成与所述第二连接件构造互相连结，其中所述第一组和第二组的所述三个表面包括三个边缘，所述三个边缘在彼此对角相对的第一顶点和第二顶点处互相连接，所述第一连接件构造包括至少一柱体，所述第二连接件构造包括至少一沟道，所述至少一柱体建构成在所述至少一沟道内可滑动地互相连接，其中所述第一组和第二组的三个表面为在所述三个边缘之间延伸的三个平坦表面，其中各沟道与一个对应平坦表面齐平，且其中各柱体具有与一对应平坦表面隔开的一个自由端，且从所述自由端到所述对应平坦表面具有平行于的对应平坦表面的形状相同截面。

3.如权利要求2所述的组件块***，其中所述第一连接件和第二连接件构造包括由至少两行和至少两列的连接件所界定的一个数组，所述第一连接件构造的每一行和每一列的连接件包含交替的柱体和沟道，所述柱体建构成在所述沟道内可滑动地互相连接。

4.如权利要求3所述的组件块***，其中所述第二组的所述三个表面的其中两个的所述第二连接件构造的每一行和每一列中的连接件包含交替的沟道和柱体，且其中所述第二组的所述三个表面的其中一个的所述第二连接件构造的每一行和每一列中的连接件都是沟道。

5.如权利要求3或4所述的组件块***，其中所述至少两行包含奇数行，且所述至少两列包括奇数列。

6.如权利要求3至5项中任一项所述的组件块***，其中所述至少一柱***于所述第一组的所述三个表面的每一个的所述至少两行的一个起始行与所述至少两列的一个起始列中，且所述至少一沟道位于所述第二组的所述三个表面的每一个的所述至少两行的一个起始行与所述至少两列的一个起始列中。

7.如权利要求3至6项中任一项所述的组件块***，其中各柱体具有圆形截面，且其中各沟道具有多边形截面。

8.如权利要求7所述的组件块***，其中所述多边形截面为八边形截面。

9.如权利要求3至8项中任一项所述的组件块***，其中所述第一组的所述三个表面包含第一表面、第二表面及第三表面，所述第一组的所述三个边缘包含第一边缘、第二边缘及第三边缘，所述第一表面及第二表面通过所述第一边缘枢接，所述第二表面及第三表面通过所述第二边缘互相连接，所述第一边缘和第二边缘彼此垂直，所述第一表面及第三表面通过所述第三边缘互相连接，所述第一表面包括与所述第一边缘相对的一个第四边缘及与所述第二边缘相对的一个第五边缘，所述第二表面具有与所述第一边缘相对的一个第六边缘及与所述第二边缘相对的一个第七边缘，所述第三表面具有与所述第二边缘相对的一个第八边缘及与所述第三边缘相对的一个第九边缘，其中所述第二组的所述三个表面包含第四表面、第五表面和第六表面，所述第四表面通过所述第六边缘与所述第二表面互相连接，且通过所述第九边缘与所述第三表面互相连接，所述第二组的所述三个边缘包含第十边缘、第十一边缘和第十二边缘，所述第五表面通过所述第十边缘与所述第四表面互相连接，所述第三革命的和第五表面通过所述第八边缘而互相连接，所述第一表面和第五表面通过所述第四边缘而互相连接，所述第二表面和第六表面通过所述第七边缘而互相连接，所述第一表面和第六表面在所述第五边缘处互相连接，所述第四表面和第六表面通过所述第十一边缘而互相连接，所述第五表面和第六表面通过所述第十二边缘而互相连接，且其中所述第一边缘到第十二边缘的其中五个是由一个枢接式互相连接而形成，且所述第一边缘到第十二边缘的其中七个是由一个可滑动互相连接而形成。

10.如权利要求9所述的组件块***，其中每个可滑动的互相连接包含一唇部，其在要互相连接的所述表面的其中一者的一对应边缘下方向外延伸，且可滑动地容纳在要互相连结的所述表面的另一者的对应边缘中形成的一沟槽内。

11.如权利要求10所述的组件块***，其中所述可滑动互相连接的其中一者的唇部包括一垂片，其向外延伸到所述唇部之外，且可滑动地容纳在从所述沟槽延伸的一键槽内。

12.如权利要求10或11所述的组件块***，其中所述沟槽包含一个第一凸缘和一个第二凸缘，所述第一凸缘从要在互相连接的所述表面的另一者的所述对应边缘处互相连接的所述表面的另一者向内延伸，且所述第二凸缘从要互相连接的所述表面的另一者向内延伸，且与所述第一凸缘向内隔开一间隔以可滑动地容纳所述唇部。

13.如权利要求10至12项中任一项所述的组件块***，其中所述唇部包括对应位于所述对应边缘附近的所述沟道的切口。

14.一种组件块***，包含：一个块体，其具有一个第一组三个表面和一个第二组三个表面，所述第一组和第二组彼此对角相对，所述第一组和第二组各自的至少其中一表面包括一个第一连接件构造和一个第二连接件构造的其中一个，其中所述第一连接件构造不同于所述第二连接件构造且建构成与所述第二连接件构造互相连接，所述第一连接件和第二连接件构造包括由奇数行和奇数列的连接件所界定的一个数组，所述第一连接件构造的每一行和每一列的连接件包含交替的柱体和沟道，所述柱体建构成在所述沟道内可滑动地互相连接。

15.一种用于一组件块***的连接件构造，包含：具有圆形截面的一个柱体，及具有多边形截面的一条沟道，所述柱体具有一外径，且所述沟道具有一内径，及所述柱体的所述外径在嵌入所述沟道的所述内径时为紧配。

16.一种组件块***，包含：一个块体，其具有一个第一组三个表面和一个第二组三个表面，所述第一组和第二组彼此对角相对，所述第一组和第二组各自的至少其中一表面包括一个第一连接件构造和一个第二连接件构造的其中一个，其中所述第一连接件构造不同于所述第二连接件构造且建构成与所述第二连接件构造互相连接，其中所述第一组的所述三个表面包含第一表面、第二表面及第三表面，所述第一组的所述三个边缘包含第一边缘、第二边缘及第三边缘，所述第一表面及第二表面通过所述第一边缘枢接，所述第二表面及第三表面通过所述第二边缘互相连接，所述第一边缘和第二边缘彼此垂直，所述第一表面及第三表面通过所述第三边缘互相连接，所述第一表面包括与所述第一边缘相对的一个第四边缘及与所述第二边缘相对的一个第五边缘，所述第二表面具有与所述第一边缘相对的一个第六边缘及与所述第二边缘相对的一个第七边缘，所述第三表面具有与所述第二边缘相对的一个第八边缘及与所述第三边缘相对的一个第九边缘，其中所述第二组的所述三个表面包含第四表面、第五表面和第六表面，所述第四表面通过所述第六边缘与所述第二表面互相连接，且通过所述第九边缘与所述第三表面互相连接，所述第二组的所述三个边缘包含第十边缘、第十一边缘和第十二边缘，所述第五表面通过所述第十边缘与所述第四表面互相连接，所述第三表面和第五表面通过所述第八边缘而互相连接，所述第一表面和第五表面通过所述第四边缘而互相连接，所述第二表面和第六表面通过所述第七边缘而互相连接，所述第一表面和第六表面在所述第五边缘处互相连接，所述第四表面和第六表面通过所述第十一边缘而互相连接，所述第五表面和第六表面通过所述第十二边缘而互相连接，且其中所述第一边缘到第十二边缘的其中五个是由一个枢接式互相连接而形成，且所述第一边缘到第十二边缘的其中七个是由一个可滑动互相连接而形成。

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