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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Spielzeugbausatz mit
einer Vielzahl von Bauelementen, die je mit Gelenkteilen versehen
sind, wobei die Gelenkteile eine erste Art von Gelenkteilen und
eine zweite Art von Gelenkteilen aufweisen, wobei die erste und
die zweite Art von Gelenkteilen komplementär geformt sind, derart, daß die Gelenkteile
an zwei Bauelementen lösbar
miteinander verbunden werden können,
derart, daß sie
eine Gelenkverbindung zwischen den Bauelementen bilden, wodurch
die Bauelemente gegenseitig um die von der Gelenkverbindung definierte
gemeinsame Gelenkachse gedreht werden können.
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Solche
Spielzeugbausätze
sind heute in zahlreichen Ausführungen
bekannt, wobei die mit den Gelenkteilen versehenen Elemente natürlich dazu
dienen, Strukturen aufzubauen, die eine Gelenkfunktion haben.
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Die
Gelenkteile der bekannten Bauelementsätze sind deshalb für spezifische
Zwecke geformt, beispielsweise um zu ermöglichen, daß die beiden Bauelemente unter
einem beliebigen Winkel relativ zueinander orientiert werden. Ein
Beispiel dieser bekannten Form ist aus der GB Patentanmeldung Nr.
2 288 551 bekannt, die ein Bausystem offenbart, das Bauelemente
aufweist, die mit Gelenkteilen versehen sind, die zur Bildung gelenkigen
Verbindung von zwei Elementen geeignet sind. Der Bausatz weist somit zwei
unterschiedliche Arten von Gelenken auf, von denen beide es den
Bauelementen ermöglichen,
unter einem beliebigen Winkel relativ zueinander eingestellt zu
werden.
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Die
FR Patentanmeldung Nr. 2 534 484 offenbart ein anderes System mit
einer Anzahl von Bauelementen, von denen jedes Gelenkteile zur lösbaren Gelenkverbindung
von zwei Elementen hat, und die Gelenkteile es den Elementen ermöglichen, unter
einem beliebigen Winkel relativ zueinander eingestellt zu werden.
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Das
US Patent Nr. 5 582 488 offenbart ein anderes Bausystem, das ein
Gelenk zur gegenseitigen Verbindung von z.B. Spielzeugbauelementen aufweist,
wobei das Gelenk mit Gelenkteilen versehen ist, die einen gezahnten
Eingriff mit einer korrespondierenden Zahnung auf einem anderen
Gelenk bei der gegenseitigen Verbindung ermöglichen, wodurch die beiden
Gelenke miteinander verbunden und relativ zueinander unter vorbestimmten
Winkeln eingestellt werden können.
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Es
ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Spielzeugbausatz
der im einleitenden Absatz angegebenen Art zu schaffen, der mit
wenigen Subkomponenten die Konstruktion sowohl von Gelenkfunktionen
ermöglicht,
die ein beliebiges Abwinkeln der beiden Bauelemente relativ zueinander gestatten,
als auch von Gelenkfunktionen, die das gegenseitige Abwinkeln der
Bauelemente in vorbestimmten Positionen relativ zueinander ermöglichen.
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Dies
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist, dadurch erreicht,
daß die
erste Art von Gelenkteilen eine Zahnung aufweist, die in einem vorbestimmten
Abstand von der gemeinsamen Gelenkachse angeordnet ist, und die
zweite Art von Gelenkteilen eine erste Gruppe aufweist, die mit
einer Zahnung versehen ist, die in einem vorbestimmten Abstand von
der gemeinsamen Gelenkachse angeordnet ist, und eine zweite Gruppe
von Gelenkteilen, die nicht mit einer solchen Zahnung versehen ist,
wobei die Zahnungen an der ersten Art von Gelenkteilen und an der
ersten Gruppe der zweiten Art von Gelenkteilen einander gegenüberliegen,
derart, daß sie
miteinander in Eingriff stehen, wenn die Gelenkteile miteinander
verbunden sind.
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Somit
wird gemäß der Erfindung
sichergestellt, daß eine
Gelenkverbindung, die befähigt
ist, einen beliebigen Winkel einzustellen oder kontinuierlich abgewinkelt
zu werden, sowie ei ne andere Gelenkverbindung, die befähigt ist,
eine Vielzahl von diskreten Winkelpositionen einzunehmen, unter
Verwendung von nur drei grundsätzlich
verschiedenen Elementen aufgebaut werden kann, weil die erste Art von
Gelenkteilen, abgesehen davon, daß sie mit einer Zahnung versehen
ist, beim Aufbau beider vorerwähnter
Situationen miteinbezogen werden kann. Ein weiterer Effekt dieser
Ausbildung besteht darin, daß bei
einer gegebenen Konstruktion, bei welcher eine mögliche Gelenkstruktur geändert werden
soll, von einer Struktur, die eine Vielzahl von diskreten Winkelpositionen
einnehmen kann, in eine Struktur, die beliebige Winkelpositionen
annehmen kann, und umgekehrt, lediglich erfordert, daß eines
der miteinbezogenen Bauelemente mit Gelenkteilen ersetzt werden
muß, wodurch
es für
den Benutzer leichter wird, die Funktionen in einem gegebenen Bauelementsatz
zu ändern.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind
die komplementär
geformten Gelenkteile so geformt, daß zumindest einer derselben
unter Krafteinwirkung elastisch verformt wird, wenn die Gelenkteile miteinander
verbunden oder voneinander getrennt werden. Gesonderte Elemente
zum Verbinden der Gelenkteile, wie Gelenkbolzen od.dgl., können vermieden
werden, weil die Gelenkteile auf einfache Weise mit Schnappwirkung
miteinander verbunden werden können.
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Es
ist besonders vorteilhaft, wenn die Zahnungen an den komplementär geformten
Gelenkteilen Zähne
einer gegebenen Form und Höhe
haben, und wenn die komplementär
geformten Gelenkteile derart angeordnet sind, daß sie um einen Abstand bezüglich der
gemeinsamen Gelenkachse bewegt werden können, wobei dieser Abstand
größer als
die Höhe
der Zähne
ist, derart, daß die
komplementären Gelenkteile
an den beiden Bauelementen, die mittels der komplementären Gelenkteile
miteinander verbunden sind, wegen einer Drehung der Bauelemente relativ
zueinander um die gemeinsame Gelenkachse nicht getrennt werden.
Die Ele mente können
deshalb mit unterschiedlichen diskreten Winkeln relativ zueinander
gedreht werden, ohne daß die
Gelenkteile voneinander gelöst
werden.
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Die
erste Art von Gelenkteilen kann vorteilhaft zwei weibliche Flansche
aufweisen, die mit gegenseitigem Abstand einander benachbart positioniert
sind, so daß jeder
der beiden weiblichen Flansche an der ersten Art von Gelenkteilen
eine im wesentlichen ebene weibliche Seitenfläche hat, welche der korrespondierenden
weiblichen Seitenfläche
an dem anderen der beiden weiblichen Flansche zugekehrt ist, so
daß die
beiden weiblichen Flansche einen Raum bilden, der von den weiblichen
Seitenflächen
definiert ist, wobei die weiblichen Seitenflächen im wesentlichen parallel
und senkrecht zur gemeinsamen Gelenkachse orientiert sind. Die weiblichen Seitenflächen können dadurch
wirksame Führungsflächen bilden,
die ein unerwünschtes
Verdrehen und damit ein Lösen
der Gelenkteile voneinander verhindern.
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In
dieser Hinsicht ist es zusätzlich
vorteilhaft, wenn die zweite Art von Gelenkteilen zwei im wesentlichen
ebene und zueinander parallele männliche Seitenflächen aufweist,
die zwischen die beiden weiblichen Seitenflächen an den beiden weiblichen Flanschen
der ersten Art von Gelenkteilen einsetzbar sind, und daß die weiblichen
Seitenflächen
an der ersten Art von Gelenkteilen und die männlichen Seitenflächen an
der zweiten Art von Gelenkteilen mit komplementär geformten Stiften und Löchern versehen
sind, welche die Gelenkachse bilden, wenn die Gelenkteile miteinander
verbunden sind.
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In
dieser Beziehung kann die zweite Art von Gelenkteilen vorteilhaft
durch einen einzigen männlichen
Flansch gebildet sein, an dem die beiden männlichen Seitenflächen derart
vorgesehen sind, daß sie aneinander
gegenüberliegen,
so daß jegliche
elastische Verformung der Gelenkteile, die durch den Zu sammenbau
des Gelenkes verursacht wird, leicht von den weiblichen Teilen aufgenommen
werden kann.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist vorgesehen, daß die
weiblichen Flansche an einem Ende des Bauelementes und an dem dem
Bauelement abgekehrten Ende befestigt sind, wo sie angeordnet sind,
und eine Zahnung aufweisen, die an dem dem zugeordneten Bauelement abgekehrten
Ende vorgesehen ist, und daß die
Zahnung aus einer Vielzahl von Zähnen
besteht, die auf einem Kreisbogen angeordnet sind, dessen Mitte
in der gemeinsamen Gelenkachse liegt, wobei jeder der Zähne von
der gemeinsamen Gelenkachse wegweist. Wenn alle anderen Dinge gleichgelassen
werden, ist es dadurch möglich,
eine Zahnung zu erreichen, die relativ große Zähne hat, die jedoch dennoch
relativ kleine Winkel zwischen den einzelnen diskreten Winkeln der
gelenkigen Bauelemente ermöglichen.
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In
dieser Hinsicht ist es vorteilhaft, wenn die Zahnung an der zweiten
Art von Gelenkteilen durch eine Vielzahl von Zähnen gebildet ist, die mit
jeder männlichen
Seitenfläche
ausgerichtet und der gemeinsamen Gelenkachse zugekehrt sind.
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Die
Zahnung an der zweiten Art von Gelenkteilen kann vorteilhaft durch
einen oder zwei Zähne gebildet
sein, und wenn zusätzlich
die Zahnung an der ersten Art von Gelenkteilen durch eine größere Anzahl
von Zähnen
gebildet ist, kann eine relativ große gegenseitige Winkeldrehung
der beiden Bauelemente mit einer gegebenen Anzahl von Zähnen erreicht
werden.
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Die
Zahnung an der ersten Art von Gelenkteilen kann sich somit vorteilhaft über einen
Winkel von mehr als 90° erstrecken,
und vorzugsweise über einen
Kreisbogen von 180° um
die gemeinsame Gelenkachse, wodurch eine extrem große Bewegbarkeit der
Gelenkverbindung erreicht wird.
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Die
Erfindung wird nachfolgend vollständiger unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen erläutert,
in denen zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht eines ersten Bauelementes gemäß der vorliegenden Erfindung, schräg von oben
gesehen;
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2 eine
Perspektivansicht eines zweiten Bauelementes gemäß der vorliegenden Erfindung, schräg von oben
gesehen;
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3 eine
Perspektivansicht eines dritten Bauelementes gemäß der vorliegenden Erfindung, schräg von oben
gesehen;
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4 eine
Ansicht der Bauelemente nach den 1 und 2 im
zusammengebauten Zustand, von der Seite gesehen;
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5 eine
Ansicht der Bauelemente nach den 1 und 3 im
zusammengebauten Zustand, von der Seite gesehen;
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6 eine
Perspektivansicht eines vierten Bauelementes gemäß der vorliegenden Erfindung, schräg von oben
gesehen;
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7 eine
Ansicht der Bauelemente nach den 2 und 4 im
zusammengebauten Zustand, von der Seite gesehen;
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8 eine
Perspektivansicht eines alternativen Ausführungsbeispieles des Elementes
nach 3, schräg
von oben gesehen;
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9 eine
Seitenansicht der Bauelemente nach den 6 und 8 im
zusammengebauten Zustand.
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1 zeigt
ein Bauelement 1 mit einem Körperteil 5, der mit
vier Kupplungsansätzen 6 versehen ist,
wobei die Kupplungsansätze 6 es
gestatten, daß andere
Bauelemente mit komplementären
Kupplungsteilen lösbar
mit den Kupplungsansätzen 6 verbunden
werden. Das Bauelement 1, wie andere Bauelemente, die in den
anderen Figuren gezeigt sind, können
als Elemente eines vollständigen
Bausystems verwendet werden. Der Klarheit halber zeigen die Figuren
diese anderen Bauelemente nicht.
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Gemäß der Erfindung
ist das Bauelement 1 nach 1 mit einem
ersten Gelenkteil 21 ausgestattet, der zwei weibliche Flansche 8 hat,
die von dem Körperteil 5 des
Bauelementes 1 abstehen, wobei die weiblichen Flansche
zwei im wesentlichen parallele weibliche Seitenflächen 11 bilden,
die einander zugekehrt und in einem vorbestimmten Abstand voneinander
angeordnet sind. Jeder der weiblichen Seitenflächen ist mit Stiften 10 versehen,
die als Kegelstümpfe
ausgebildet sind. Zusätzlich
haben die weiblichen Flansche 8 jeweils eine Zahnung 9,
die am distalen Ende der weiblichen Flansche 8 bezüglich des
Körperteiles 5 des
Bauelementes 1 angeordnet ist. Jede dieser Zahnungen weist
eine Vielzahl von Zähnen
auf, die auf einem Kreisbogen positioniert sind, dessen Mitte die
Mitte der Stifte 10 ist und dadurch der Gelenkachse, die
durch die Stifte definiert ist.
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2 zeigt
ein anderes Element 2, das ebenfalls einen Körperteil 7 hat,
der mit einem Kupplungsansatz versehen ist, der eine lösbare Verbindung
des Elementes 2 und eines anderen Elementes gestattet.
Das Element 2 ist mit einer zweiten Art von Gelenkteil 22 versehen,
die komplementär
mit der ersten Art von Gelenkteil 21 nach 1 geformt
ist, so daß diese
Gelenkteile 21, 22 miteinander verbunden werden
können,
um ein Gelenk mit einer gemeinsamen Gelenkachse zu bilden.
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Wie
gezeigt wird, weist der Gelenkteil nach 2 einen
männlichen
Flansch 12 auf, der zwei gegenüberliegende und parallele männliche
Seitenflächen 13 hat,
so daß der
männliche
Flansch 12 eine Breite hat, die es dem männlichen
Flansch 12 gestattet, zwischen die weiblichen Flansche 8 am
Element 1 gemäß 1 eingesetzt
zu werden. Durch das Einsetzen des männ lichen Flansches 12 zwischen
die beiden weiblichen Flansche 8 werden die beiden weiblichen
Flansche 8 elastisch voneinander weggedrückt, bis
sich die Stifte 10 in das Loch 14 des männlichen
Flansches 12 erstrecken, wie dies 2 zeigt. Es
wird dadurch sichergestellt, daß die
Stifte 10 in dem Loch 14 gedreht werden können, wodurch
eine Gelenkfunktion mit einer gemeinsamen Gelenkachse geschaffen
wird.
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Um
das Einsetzen des männlichen
Flansches 12 zwischen die beiden weiblichen Flansche 8 zu
erleichtern, ist der männliche
Flansch 12 mit Nuten 16 ausgebildet, die so geformt
sind, daß die
Stifte 10 in diesen Nuten 16 bewegt werden können, aber derart,
daß die
Breite der Nuten 16 kleiner als die größte Breite der Stifte 10 an
der Wurzel des Kegelstumpfes ist, und derart, daß eine bestimmte elastische
Verformung der beiden weiblichen Flansche 8 erforderlich
ist, damit die Stifte 10 durch die Nuten 16 hindurch
und über
diese hinaus gedrückt
werden können.
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3 zeigt
ein drittes Element 3 gemäß der Erfindung, das grundsätzlich dem
Element 2 nach 2 entspricht, wobei der einzige
Unterschied darin besteht, daß die
Zahnung 15 nach 2 weggelassen ist.
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Somit
können
durch eine zweckmäßige Kombination
der vorerwähnten
drei Elemente aus den 1, 2 und 3 Gelenke
mit unterschiedlichen Eigenschaften geformt werden, z.B. eine Gelenkverbindung,
die eine im wesentlichen freie gegenseitige Drehung der beiden Bauelemente relativ
zueinander gestattet, und eine andere Gelenkverbindung, die eine
erhöhte
Kraft erfordert, um die Bauelemente relativ zueinander zu drehen,
oder eine Verbindung, die es leicht macht, die Bauelemente in einer
Vielzahl von diskreten gegenseitigen Winkelstellungen abzuwinkeln.
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Dies
ist in den 4 und 5 klar gezeigt, wobei 4 die
Bauelemente 1, 2 nach den 1 und 2 zeigt,
die miteinander verbunden sind, wie vorstehend erwähnt, wobei
ersichtlich ist, daß die Zahnung 9 an
den weiblichen Flanschen 8 an dem einen Element 1 in
die Zahnung 15 an dem anderen Element 2 eingreift,
so daß die
beiden Bauelemente miteinander derart verbunden sind, daß sie gegenseitig
um die gemeinsame Achse 17 gedreht werden können.
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Wenn
die beiden Zahnungen 9, 15 miteinander in Eingriff
stehen, nachdem die Elemente 1, 2 zusammengebaut
sind, wie dies gezeigt ist, und da die weiblichen Flansche 8 elastisch
sind und es gestatten, daß der
konische Stift relativ zur Gelenkachse bewegt wird, ohne daß die Gelenkteile 21, 22 voneinander
gelöst
werden, können
die beiden Elemente 1, 2 leicht eine Vielzahl
von diskreten, gut definierten, gegenseitigen Winkelstellungen relativ
zueinander einnehmen. Die Anzahl der Positionen und der Winkel zwischen
diesen hängt
von der Anzahl der Zähne der
Zahnungen 9, 15 ab.
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Wenn
die Elemente nach den 1 und 3 miteinander
verbunden sind, haben die Zähne 9 keine
technische Funktion, wie dies in 5 gezeigt
ist, weil das Element 3, wie vorstehend erwähnt, nicht
mit einer Zahnung versehen ist, welche in die Zahnung 9 des
ersten Elementes 1 eingreift. Das erste Element 1 kann
somit frei gedreht werden, um eine unendliche Anzahl von Winkelpositionen
relativ zum Element 3 einzunehmen, so daß eine im
wesentlichen freie Drehung erreicht wird, aber falls erwünscht, mit
Reibung zwischen den Gelenkteilen an den Bauelementen.
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6 zeigt
ein viertes Bauelement 4, das grundsätzlich dem Bauelement 1 nach 1 entspricht,
aber mit dem Unterschied, daß die
Zahnung 9 nach 1 bei dem Element 4 entfernt
ist.
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Aus 7 geht
hervor, daß das
Element 4 nach 6 mit dem Element nach 2 verbunden werden
kann, ohne daß dies
in einer Gelenkverbindung resultiert, die eine Vielzahl von diskreten
gegenseitigen Winkelpositionen einnimmt, weil die fehlende Zahnung
an dem Element 4 bedeutet, daß die Zahnung 15 am Element 2 bei
dieser Gelenkverbindung keine technische Funktion hat.
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Somit
kann ein Bausatz mit allen Elementen nach den Figuren flexibel verwendet
werden, so daß der
Benutzer eine große
Freiheit bezüglich
des Baues von Gelenkverbindungen mit diskreten Winkelpositionen
als auch ohne diese hat. Es ist auch klar, daß eine vernünftige Flexibilität erreicht
werden kann, lediglich durch Verwendung von drei unterschiedlichen Gelenkteilen,
d.h. einem ersten Gelenkteil, der mit einer Zahnung versehen ist,
und einem komplementär geformten
Gelenkteil, der in einer Version mit und einer Version ohne Zahnung
vorgesehen ist.
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8 zeigt
eine alternative Ausführungsform
des Bauelementes nach 3, bei welchem das Bauelement 3 exakt
dem Bauelement nach 3 entspricht, außer daß ein Block 23 aus
reibungserhöhendem
Material, wie Gummi od.dgl., vorgesehen ist, derart, daß beim Verbinden
des Bauelementes 3 gemäß 8 mit
einem Bauelement 4 gemäß 6 eine
Gelenkverbindung erhalten wird, die in 9 gezeigt
ist, aus der hervorgeht, daß die
beiden weiblichen Flansche 8 mit ihren extremen Enden an
dem Block 23 aus reibungserhöhendem Material angreifen und
somit in sich bedeuten, daß ein
erhöhter
Widerstand gegen gegenseitige Drehung der beiden Bauelemente 3, 4 relativ
zueinander erreicht wird.