Конструкційна система (варіанти)

Реферат: Заявлені варіанти конструкційної системи, яка має окремі структурні елементи або компоненти, які можуть з'єднуватись один з одним принаймні за допомогою з'єднання куля-гніздо або з'єднання гніздо-гніздо. Основний структурний елемент має корпус з кулею на одному кінці та гніздом на іншому кінці або кулями на обох кінцях, або гніздами на обох кінцях. Передбачаються й інші структурні елементи, які можуть мати більше або менше за два з'єднувачі для одного елемента. UA 100503 C2 (12) UA 100503 C2 UA 100503 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Перехресне посилання на споріднену заявку Ця заявка заявляє пріоритет згідно з Кодексом законів США 35 U.S.С. § 119 та діючими іноземними та міжнародними законами і включає у повному обсязі Попередню патентну заявку США під реєстраційним номером 60/900,443, подану 9 лютого 2007 р. Рівень техніки Даний винахід стосується конструкційних систем, зокрема, конструкційних систем, які включають окремі структурні елементи, які мають з'єднання з кулею та зівом. Короткий опис винаходу Даний винахід спрямовано на забезпечення конструкційної системи, яка має окремі структурні елементи або компоненти, які можуть з'єднуватись один з одним принаймні за допомогою з'єднання куля-гніздо або з'єднання гніздо-гніздо. Основний структурний елемент має корпус з кулею на одному кінці та гніздом на іншому кінці, або з кулями на обох кінцях, або з гніздами на обох кінцях. Передбачаються інші структурні елементи, які можуть мати більше або менше, ніж два з'єднувачі для одного елемента. Куля одного структурного елемента або компонента може бути у знімному режимі вставлена у гніздо іншого елемента. Гніздо, яке також може називатися зів, має принаймні дві пелюстки, відокремлені отворами на кожному боці пелюсток. З'єднання куля-гніздо може "защіпатися" в орієнтаціях, коли принаймні одна защіпка всередині гніздо входить у принаймні одне з кількох заглиблень на кулі. Завдяки контурові пелюсток зіва, доступний діапазон орієнтацій у з'єднанні куля-гніздо складає принаймні 2 пі стерадіан. Куля може включати звичайну структуру заглиблень, які дозволяють здійснювати невеликі добре контрольовані й відтворювані переорієнтації з'єднання, яке потрібно зробити. Елементи також можуть взаємодіяти різними способами, наприклад, існують два типи з'єднань гніздо-гніздо, у яких подовжні осі взаємно з'єднаних елементів є колінеарними. У з'єднанні гніздо-гніздо пелюстки одного елемента з'єднуються з пелюстками другого елемента. Третій тип з'єднання гніздо-гніздо дозволяє елементам утворювати ланцюг з подовжніми осями елементів, які є паралельними й копланарними і ортогональними напрямкові ланцюга. Елементи також можуть бути з'єднані через захоплення гніздом першого елемента корпусу другого елемента. При з'єднанні гніздо-корпус подовжні осі двох елементів є ортогональними, і кут між площиною симетрії першого елемента та подовжньою віссю другого елемента може постійно регулюватися у межах 360 градусів. При з'єднанні гніздо-корпус може бути утворена закрита система шляхом з'єднання трьох елементів. Такий комплект може включати елементи різних масштабів величин та елементи, які мають з'єднувачі більш, ніж одного масштабу величин. Компоненти та з'єднувачі можуть бути сконфігуровані за розміром, будовою та властивостями матеріалів таким чином, щоб ними могли користуватися діти молодшого віку з менш розвинутою м'язовою силою та координацією. Зусилля, що вимагається для з'єднання двох компонентів, наприклад, вставлення кулі у гніздо, може бути обмеженим, і зусилля, яке вимагається для від'єднання кулі від гнізда, також може бути обмеженим. Компоненти можуть мати такий розмір, що дозволяє міцно захоплювати їх дитячою рукою для справляння максимального зусилля з метою вставлення одного компонента у сполучні деталі другого компонента. Короткий опис фігур Фіг. 1 є ізометричним зображенням дитини, яка грається з конструкційною системою згідно з даним винаходом. Фіг. 2 є боковою проекцією структурного компонента конструкційної системи. Фіг. 3 показує два структурні компоненти у з'єднаному стані. Фіг. 4 є ізометричним зображенням іншого структурного компонента конструкційної системи. Фіг. 5 є ізометричним зображенням двох структурних компонентів у з'єднаному стані. Детальний опис винаходу Фіг. 1 показує компоненти конструкційної системи згідно з даним винаходом при використанні дитиною 12 у позиції 10. Дитина 12 тримає два структурні компоненти 100А та 100В і готується з'єднати їх у єдиний блок. Компоненти мають розміри, дозволяють повністю обхопити їх маленькою дитячою рукою. Дитина може тримати компонент у кожній руці, міцно захоплюючи для приведення у зачеплення один з одним. Також показано додаткові компоненти, які можуть бути додатково приєднані до складеного вузла. Основний структурний компонент 100 показано на Фіг. 2. Структурний компонент 100 може бути виконаний з еластомерної сполуки. Структурний компонент 100 має видовжене практично циліндричний корпус 112, з гніздом або зівом 114, що виступає від корпусу 112 на одному кінці, та практично сферичною кулею 116, приєднаною до корпусу 112 на другому кінці. Гніздо 114 1 UA 100503 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 приєднується до корпусу 112 на одному кінці через шийку 118, яка має ширину, меншу за діаметр корпусу 12. Куля 116 також приєднується до корпусу 112 через шийку 120 на протилежному кінці, причому шийка 120 має ширину, меншу за діаметр корпусу 12. Шийки 118 та 120 можуть мати круглу, овальну, прямокутну або іншу форму розрізу. На фігурах однакові компоненти позначаються однаковими номерами. Як показано на Фіг. 1, з'єднувальні компоненти 100А та 100В, призначені для стикування, показано як частини для утворення різних структур. Куля 116 може бути вставлена у гніздо 114 з застосуванням зусилля, яке справляється однією рукою, яка штовхає компонент 100А, та іншою рукою, яка штовхає у протилежному напрямку компонент 100В, доки гніздо не зачеплюється з кулею. В альтернативному варіанті дитина 12 може покласти один компонент на підлогу й проштовхувати кулю 116 у гніздо, тримаючи другий компонент обома руками й штовхаючи донизу для вставлення кулі компонента, який тримається у руках, у гніздо компонента, який лежить на підлозі. В альтернативному варіанті компоненти можуть бути з'єднані шляхом зачеплення гнізда компонента 100А з гніздом компонента 100В. Фіг. 3 у позиції 200 показує перший компонент 100А, який включає кулю 116А, та другий компонент 100В, який включає гніздо 114В. Компоненти 100А та 100В не є з'єднаними і стикуються шляхом вставлення кулі 116А у гніздо 114В і зачеплення з ним. У позиції 250 на Фіг. 3 компоненти 100А та 100В є зачепленими один з одним з кулею 116А у гнізді 114В. Компонент 100А утримується компонентом 100В. Для відокремлення двох компонентів прикладають зусилля до кожного компонента у протилежних напрямках для подолання сили утримання гнізда 114В. Компонент 100 може бути сконфігурований для функціонування у заданому діапазоні прикладених зусиль. Компонент 100 може зачеплювати кулю 116 у гнізді 114, коли до компонентів у заданому діапазоні прикладається сила вставлення або штовхання, яка відгинає гніздо достатньою мірою для приймання кулі 116. Компонент 100 може відпускати кулю 116 з гнізда 114, коли до компонентів у заданому діапазоні прикладається тягова сила, яка долає силу утримання гнізда 114 і відгинає гніздо для виймання кулі. Ця сила утримання підтримує зачеплення між компонентами під час гри. Комплекти компонентів можуть бути розраховані й сконфігуровані для різних вікових груп. Перший комплект компонентів може бути сконфігурований для діапазону сил видобування та зчленування, який є нижчим за діапазон для другого комплекту компонентів. Перший комплект компонентів може бути розрахований для дітей дошкільного віку, у яких ще не розвинулася м'язова сила дітей шкільного віку. Другий комплект компонентів може бути розрахований для докладання більших сил видобування та зчленування і розрахований на використання більш розвинутими дітьми шкільного віку. Третій комплект компонентів може бути спроектований для випадків, коли зібрані компоненти повинні залишатись у зачепленні при більш жорсткому поводженні, наприклад, у промислових умовах, для демонстраційних проектів у навчальних закладах або як тримачі для музейних експозицій. Ці комплекти компонентів можуть бути розраховані на ще більші сили видобування та зчленування. Матеріали компонентів вибирають і сполучні деталі конфігурують таким чином, щоб вони могли з'єднуватися й роз'єднуватися з найменшим зусиллям, яке може прикладатися дитиною. Частини гнізда, що відгинаються, розраховані на дітей дошкільного віку, можуть відгинатися з обмеженим зусиллям в результаті конструкції елементів, товщини елементів та/або складу матеріалу. Матеріали компонентів можуть бути вибрані, принаймні частково, для обмеження тертя ковзання між поверхнями таким чином, щоб при складанні вимагалося менше зусилля для вставлення компонента у гніздо. Поверхні та краї елементів та компонентів, розраховані на користування дітьми дошкільного віку, можуть бути сконфігурованими для обмеження зусилля, яке вимагається для складання. Наприклад, краї та кути з'єднувачів та елементів можуть бути скругленими з великими радіусами для обмеження будь-якого можливого "відщеплення" зміщених елементів при контакті зі сполучними елементами компонента. Поверхні сполучних елементів можуть бути текстуровані таким чином, щоб обмежувалося зусилля вставлення та видобування, необхідне для зчеплення та/або розчеплення одного компонента та другого компонента. Заглиблення, нерівності поверхні, виступи, рівність або інші особливості поверхні можуть застосовуватися для обмеження тертя, відщеплення та відхилення компонентів з метою забезпечення конфігурації, прийнятної для дітей дошкільного віку. Компоненти можуть бути виконані з еластомерних сполук, до яких належать одна або кілька з таких сполук, як акрилонітрил-бутадієн-стирол, полівінілхлорид, поліпропілен, поліетилен, 2 UA 100503 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 поліестер, природний каучук, синтетичний каучук, нейлон, акриловий або інший синтетичний або природний матеріал. Компоненти можуть формуватися шляхом лиття під тиском. Окремі компоненти можуть включати більше одного матеріалу. Кінцеві елементи компонента можуть бути виконані з матеріалу, відмінного від того, з якого виконано корпус компонента. Компоненти також можуть мати конструктивні деталі, виконані з металу або іншого матеріалу, який може забезпечувати додаткову конструкційну міцність та підтримку для суміжних матеріалів. В альтернативному варіанті компоненти можуть бути виконані з дерева, металу, скла, мінералів, волокон або іншого матеріалу. Компоненти 100 можуть мати розмір, прийнятний для відповідної вікової групи, а також можуть бути розраховані на сили видобування та зчленування, передбачені для певної вікової групи. Наприклад, у компоненті 100 для дитини дошкільного віку, показаному на Фіг. 2, корпус 112 може мати довжину від 3,5 дюйма до 5 дюймів та діаметр від 1,0 дюйма до 1,4 дюйма, позначені як А та В, відповідно. Куля 116 може мати діаметр від 1,3 дюйма до 1,9 дюйма, і шийки 118 та 120 можуть мати діаметр від 0,4 дюйма до 0,5 дюйма, позначені як С та D, відповідно. Гніздо 114 може мати прохід від 0,9 до 1,4 дюйма між пелюстками зіва та довжину від 1,3 дюйма до 1,9 дюйма, позначені як Ε та F, відповідно. При основі однієї або обох шийок може бути передбачений буртик, який може забезпечувати додаткову міцність. Куля 116 може включати певну частину невеликих заглиблень на поверхні. В альтернативному варіанті поверхня кулі може бути текстурованою або рівною. Ці розміри та особливості представлено для прикладу, і фактичні компоненти можуть бути більшими або меншими або можуть мати інші або додаткові особливості. В іншому прикладі компонента 100 для дитини дошкільного віку, який також показано на Фіг. 2, корпус 112 може мати довжину 3,5 дюйма та діаметр 1,0 дюйма, позначені як А та В, відповідно. Куля 116 може мати діаметр 1,9 дюйма, а шийки можуть мати діаметр 0,5 дюйма, позначені як С та D, відповідно. Гнізда 114 можуть мати прохід між пелюстками зіва 1,0 дюйма та довжину 1,9 дюйма, позначені як Ε та F, відповідно. Фіг. 4 показує альтернативну конфігурацію компонента 300, який включає корпус 302, перше гніздо 304, друге гніздо у корпусі 306 та кулю 308. Гніздо у корпусі 306 показано посередині корпусу 302, і воно може бути сконфігуроване для приймання корпусу іншого компонента. Фіг. 5 показує компонент 300 з Фіг. 4, з'єднаний з компонентом 402, подібним до компонента 100 з Фіг. 2. Компонент 402 входить у гніздо у корпусі 306 компонента 300. З'єднаний компонент 400 включає два гнізда та дві кулі і може застосовуватися для утворення додаткових структур. Компонент 300 також може бути розрахований на докладання сил видобування та зчленування, які відповідають вибраній віковій групі. Описану систему та вузли представлено на прикладах, які не є обмежувальними. Кількість з'єднувачів може бути більшою або меншою за показану. Орієнтація або позиція з'єднувачів можуть відрізнятися від показаних у прикладах. Також може застосовуватися будь-яка прийнятна конфігурація або комбінація представлених компонентів або їх еквівалентів, якщо вона дозволяє виконувати таку саму функцію. Хоча було показано й описано конкретні варіанти втілення конструкційної системи та способи її застосування, вони передбачають можливість багатьох видозмін. Даний опис може охоплювати один або кілька незалежних або взаємозалежних винаходів, які стосуються різних комбінацій або особливостей, функцій, елементів та/або властивостей, одна або кілька з яких можуть визначатись у представленій нижче формулі винаходу. Інші комбінації та підкомбінації особливостей, функцій, елементів та/або властивостей можуть бути заявлені пізніше у цій або спорідненій заявці. Такі варіанти, незалежно від того, чи стосуються вони інших комбінацій або таких самих комбінацій, і чи є вони відмінними, ширшими, вужчими або такими самими за обсягом, також розглядаються як такі, що відповідають предметові даного винаходу. Даний опис не передбачає оцінки наявності або значення пунктів формули винаходу, не заявлених у цьому описі. Відповідно, представлені вище варіанти втілення є лише ілюстративними, і жодна окрема особливість або елемент, або їх комбінація, не є суттєвими для всіх можливих комбінацій, які можуть бути заявлені у цій або пізнішій заявці. Кожен пункт формули визначає описаний вище винахід, але будь-який один пункт формули не обов'язково має охоплювати всі особливості або комбінації, які можуть бути заявлені. Якщо у пунктах формули вказується на "перший" елемент або його еквівалент, такі пункти охоплюють один або кілька таких елементів, не вимагаючи і не виключаючи двох або більшої кількості таких елементів. Крім того, первісні визначення, такі, як перший, другий або третій, для визначених елементів застосовуються для розрізнення між елементами, і вони не позначають необхідну або обмежену кількість таких елементів і не вказують на конкретну позицію або порядок таких елементів, якщо спеціально не зазначено іншого. 3 UA 100503 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Конструкційна система, яка включає: множину структурних компонентів, де кожен структурний компонент має: циліндричний корпус з першим та другим кінцями; гніздо, розташоване на першому кінці циліндричного корпусу, причому між гніздом та циліндричним корпусом виконана шийка, яка має мінімальний розмір у її поперечному перерізі, менший за діаметр циліндричного корпусу; та практично сферичний елемент, розташований на другому кінці циліндричного корпусу; де сферичний елемент одного структурного компонента має розмір, який забезпечує його входження у гніздо другого структурного компонента; а також додаткове гніздо, розташоване на циліндричному корпусі між першим та другим кінцями циліндричного корпусу, де додаткове гніздо має конфігурацію, що забезпечує можливість прийняття в нього циліндричного корпусу другого структурного компонента, та мінімальний розмір шийки у її поперечному перерізі становить від приблизно 1,02 см до приблизно 1,27 см, і діаметр циліндричного корпусу становить від приблизно 2,54 см до приблизно 3,56 см, причому співвідношення діаметра циліндричного корпусу до мінімального розміру шийки у її поперечному перерізі становить від приблизно 1,1 до 1,9. 2. Конструкційна система, яка включає: множину структурних компонентів, причому кожен структурний компонент має: циліндричний корпус з першим та другим кінцями; гніздо, розташоване на першому кінці циліндричного корпусу; та практично сферичний елемент, розташований на другому кінці циліндричного корпусу, причому між сферичним елементом та циліндричним корпусом виконана шийка; причому сферичний елемент одного структурного компонента має розмір, який забезпечує його входження у гніздо другого структурного компонента; і співвідношення діаметра сферичного елемента до мінімального розміру шийки у її поперечному перерізі є меншим за 3,75; а також додаткове гніздо, розташоване на циліндричному корпусі між першим та другим кінцями циліндричного корпусу, де додаткове гніздо має конфігурацію, що забезпечує можливість прийняття в нього циліндричного корпусу другого структурного компонента, причому діаметр сферичного елемента становить від приблизно 3,30 см до приблизно 4,83 см, і мінімальний розмір шийки у її поперечному перерізі становить від приблизно 1,02 см до приблизно 1,27 см. 3. Конструкційна система, яка включає: множину структурних компонентів, причому кожен структурний компонент має: циліндричний корпус з першим та другим кінцями та діаметром від приблизно 2,54 см до приблизно 3,56 см; гніздо, розташоване на першому кінці циліндричного корпусу; та практично сферичний елемент, розташований на другому кінці циліндричного корпусу, між сферичним елементом та циліндричним корпусом виконана шийка, і шийка має мінімальний розмір у її поперечному перерізі від приблизно 1,02 см до приблизно 1,27 см; причому сферичний елемент одного структурного компонента має розмір, який забезпечує його входження у гніздо другого структурного компонента; а також додаткове гніздо, розташоване на циліндричному корпусі між першим та другим кінцями циліндричного корпусу, де додаткове гніздо має конфігурацію, що забезпечує можливість прийняття в нього циліндричного корпусу другого структурного компонента. 4. Конструкційна система, яка включає: множину структурних компонентів, причому кожен структурний компонент включає: циліндричний корпус з першим та другим кінцями; гніздо, розташоване на першому кінці циліндричного корпусу; та практично сферичний елемент, розташований на другому кінці циліндричного корпусу, між сферичним елементом та циліндричним корпусом виконана шийка, яка має мінімальний розмір у її поперечному перерізі; сферичний елемент першого структурного компонента має розмір, який забезпечує його входження у гніздо другого структурного компонента; і співвідношення діаметра циліндричного корпусу та мінімального розміру шийки у її поперечному перерізі є більшим за 2,8 або меншим за 2,7; а також 4 UA 100503 C2 додаткове гніздо, розташоване на циліндричному корпусі між першим та другим кінцями циліндричного корпусу, де додаткове гніздо має конфігурацію, що забезпечує можливість прийняття в нього циліндричного корпусу другого структурного компонента. 5 UA 100503 C2 6 UA 100503 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7