专利名称：三维拼图玩具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种三维自支撑的拼图玩具，该拼图玩具具有多个在组装状态中形成空心体的拼图部件，拼图部件中的每一个具有属于空心体的外侧的顶面、属于空心体的内侧的底面、在顶面和底面之间延伸的边缘和至少一个从边缘延伸的、设计为凹口或凸起的连接区域。
背景技术：
概念“自支撑”在此是指，将拼图部件组装之后形成的空心体没有单独的、需要将拼图部件固定在其上或支撑在其上的支撑结构。空心体目前仅仅通过组装的拼图部件构成，这些拼图部件在组装状态中形成足够坚固的连接。由EP 1 371 401 Al公开了一种所述类型的球形的自支撑的拼图玩具。
在事先提到的、由现有技术已知的球形的拼图玩具中，单个拼图部件的配合是需要彼此改进的。在实践中因此可以改变用于将单个拼图部件组装所需的、特别是相对于拼接玩具端部的力消耗，如果已经将几乎全部拼图部件彼此连接，则组装拼图部件需要过大的力。这种不统一的性能逐渐会导致游戏者生气并且按压还会引起拼图玩具的质量下降。
发明内容
本发明的目的在于，提供补救办法并且提供一种三维自支撑的拼图玩具，其拼图部件可以毫不困难地组装并且使游戏者在组装时获得非常配合的感觉。
该目的根据本发明通过一种开头提到的、适合的拼图玩具由此实现，即在每两个相互邻接的拼图部件中，通过平面角的角平分线来确定相互邻接的拼图部件的、在顶面和底面之间的相互面对的边缘的延伸方向，平面角在两条直线之间形成，这两条直线在角平分线上相交并且从两个相互邻接的拼图部件的所属的相互面对的边缘的上端点出发延伸到同一拼图部件的相对边缘的上端点，或者在具有凸出弯曲的顶面的拼图部件中在同一拼图部件的相对边缘的方向上延伸到第一极点，并且在连接区域中每个凸起的边缘的周长略小于在邻接的拼图部件中和各个凸起对应一致的凹口的边缘的周长。概念“相互面对的边缘”在此仅仅是指拼图部件的边缘部段，其并不属于连接区域。本发明的特征在于，在属于连接区域的边缘区域和拼图部件的剩余边缘之间进行区分，由于每个凸起的周长根据本发明已知地(和对应一致的凹口相比)保持为较小的，因此在连接区域中可以自由地将边缘在那里与拼图部件的剩余边缘相比构造成不同的。在本发明的范畴中这样理解凸起的略小的周长，即凸起的边缘在连接区域中并不或(在以下还将说明的、特别的实施方式中)仅仅限定地接触对应一致的凹口的边缘。通常，这样相反地设计凸起的边缘，即该边缘正好匹配在对应一致的凹口中，即通常或多或少连续地抵靠在凹口的面对设置的边缘上。
特别在球形拼图中有利的是，更改相互面对的边缘的、利用事先说明的结构准则获得的结构，以便进一步改进拼合性能。球形拼图的优选的实施方式因此由拼图部件组成， 这些拼图部件的相互面对的边缘在拼图部件的厚度方向上并不彼此平行地延伸，而是从顶面到底面彼此远离。以这种方式可以对外观无损地改进拼合性能，因为单个拼图部件的相互面对的边缘在可视的外侧、即顶面上可以几乎无缝隙地接合在一起，而在每两个拼图部件之间得出一个向内增大的缝隙。优选地，和边缘平行性的偏差共计至少5度，即在每个拼图部件中，面对另一个拼图部件的边缘的边缘延伸方向以所述的方式和平行的延伸方向偏差了至少2. 5度。
根据本发明的拼图玩具并不限于球形，而是在组装状态下可以形成立方体、棱锥体、平行六面体、圆柱体、具有椭圆横截面的物体、例如卵形体、也或者上述物体的组合。同样可能的是空心体，其可以并不对应前述的几何基础形体，例如心形空心体、动物形空心体或类似物。形成的空心体也无需被全面封闭，而是可以具有至少一个打开侧。在此可以作为实例提出杯形、碗形或瓶形空心体。最后，形成的空心体几乎可以显示任意物品、例如已知的建筑物或类似物。
单个的拼图部件可以是水平的，也或者是弯曲的或成拱形，也或者是多次弯曲的。 如果单个的拼图部件和总的空心体的曲率相比较小，那么具有弯曲面或拱形面的空心体也可以由水平的拼图部件组装而成，这些拼图部件由于其相对较小而良好地近似于拱形形状。拼图部件的凸起仅仅需要在这种情况下略微弯曲。
根据本发明的拼图玩具可以根据在组装状态中形成的空心体包括水平的和成拱形的拼图部件，确定的拼图部件也可以包括一个或多个物体边棱，例如棱锥体的顶点、或者立方体或平行六面体的角和边棱。拼图部件基本可以大小相等，但它们也可以具有不同的大小。每个拼图部件可以具有多个连接区域，其中连接区域可以设计为自身相同或彼此不同。拼图部件可以具有在组装状态中形成的空心体的基本形状，即基本上是方形的拼图部件可以构成立方体，基本上是六边形的拼图部件可以构成六面体。
以这种方式，即根据本发明在相互邻接的拼图部件中，通过平面角的角平分线来确定在顶面和底面之间的相互面对的边缘的延伸方向，该平面角在两条在角平分线上相交的直线之间形成，并且直线从所属的相互面对的边缘的上端点出发延伸到同一拼图部件的相对边缘的上端点，或者如果涉及凸出弯曲的拼图部件，直线在同一拼图部件的相对边缘的方向上延伸到第一极点，几乎每个设计对于空心体确保了，拼图部件的相互面对的边缘可以分别彼此精确地抵靠。在凸出弯曲的拼图部件中，由边缘延伸方向的根据本发明的设计规则得到牢固并且然而能再次简单拆除的压紧连接。因为拼图部件主体的边缘、即没有连接区域的拼图部件在制成的空心体中构成全部的可视分离线的占更多数的部分，因此边缘的精确匹配使组装的空心体的外观在质量上品质明显更高。
此外由此确保了改进的拼合性能，即根据本发明每个凸起的边缘周长略小于在邻接的拼图部件中和各个凸起对应一致的凹口的边缘的周长。该特征确保了，邻接的拼图部件的连接区域相互参照地能从上方和下方交错地插入，因为凸起的边缘的周长和在邻接的拼图部件中和该凸起对应一致的凹口的边缘的最小周长在最大限度上一样大。“在最大限度上一样大”的概念在此是指在遵守通常的尺寸公差的情况下一样大，即在凸起和与其对应一致的凹口之间在连接区域中并不接触。在凸起和与其对应一致的凹口之间出现的缝隙当然这样小，从而使其实际在视觉上不能察觉到并且因此对于组装的空心体的外观没有负面影响。换而言之，这样设计每个凸起的边棱几何构型，即每个凸起能从上方和下方插入对应一致的凹口中。在凸出弯曲的拼图部件中，例如在整个球形的拼图中，每个凸起优选地这
5样设计，即其上边缘周长小于所属的凹口的下边缘周长。凸起和凹口可以在拼图部件中相同，或者(就像这对于拼图部件来说是典型的那样)彼此明显不同地设计。拼图部件可以具有数量相等或不等的凹口或凸起。拼图部件也可以具有凸起和凹口。
在横截面中看，凸起和凹口的边缘不必在拼图部件的顶面或底面上呈现为直角， 即经过横截面看，边缘并不需要正交于顶面和底面延伸，而是可以相对于顶面和底面倾斜。 凸起的边缘和凹口的对应一致的边缘可以从顶面到底面彼此远离，这如事先联系拼图部件的相互面对的边缘说明的那样。自然也适合根据本发明的拼图的这种实施方式是，每个凸起能从上方和从下方插入对应一致的凹口中。
为了进一步改进拼图部件相互之间的连接质量和拼合性能，在根据本发明的拼图玩具的优选的实施方式中，在连接区域中至少一个从凹口的边缘或从凸起的边缘向外伸出的突出部与凸起或凹口的面对设置的边缘不连续地接触。“不连续地接触”在此是指，从凹口的边缘或从凸起的边缘向外伸出的突出部并不沿着连接区域的整个边缘和分别面对设置的边缘相接触。特别地，根据本发明的向外伸出的突出部也就不应该是沿着整个连接区域延伸的筋条。优选地，不连续的接触是近似于点状的接触，也就是说这样设计向外伸出的突出部，即突出部仅仅近似点状地接触连接区域中的面对设置的边缘，然而接触同样可能是短线形的。
每个连接区域可以设置多个向外伸出的突出部。如果凹口如在通常的拼图玩具中那样在很大程度上通常是下陷的凹口，那么在连接区域中各一个突出部优选地位于下陷部的起点的两侧上，即位于这样的区域中，在该区域中凹口向拼图部件内部加宽。通过突出部的这种布置使两个相互邻接的拼图部件相互拉紧，这还改进了在它的在连接区域外部的边缘的区域中的精确的匹配，并且增强了拼图部件彼此之间的相互支撑。突出部可以从凹口的边缘或从凸起的边缘延伸，但可以同样良好地使一个突出部从凹口的边缘延伸并且第二突出部从凸起的边缘延伸。在连接区域中也可以有多于两个的突出部。
优选地，这个或每个突出部并不延伸到凸起或凹口的顶面和/或底面。以这种方式不能在拼图部件的组装状态中从顶面和/或底面利用裸眼看到突出部。
尽管并非一定需要，但是每个突出部可以对应于在凸起或凹口的面对设置的边缘中的对应一致的凹处。无需对应一致的凹处，每个突出部实现了在连接区域中凸起和凹口之间优选为点状的夹紧。利用对应一致的凹处同样出现该夹紧效果，然而通过在组装拼图部件时可感觉到地使得部件交错地啮合或锁定进行补充，由此提高了拼图过程的触觉质量。游戏者由此精确地获得感觉和利用限定的力消耗来获得交错啮合的拼图部件。
根据本发明在优选的实施方式中提出的在连接区域中的突出部能够使拼图部件的不同边缘区域的功能分开可以根据配合精度优化拼图部件主体的边缘，并且当连接区域在可进行简单组装的方向上从上到下地在同时提供优选的点状夹紧作用下优化时，不必用于夹紧。根据本发明的突出部仅仅可以设置在拼图玩具的重要区域中或在所有区域中设置。在后一种情况下，所有突出部的整体优选地构成使得空心体的外壳表面过度张紧的接触部分网络，该接触部分网络附加地使组装的空心体更坚固。
在凸起或每个凸起的顶面和凸起的边缘之间的边棱和/或在凸起或每个凸起的底面和凸起的边缘之间的边棱可以或多或少地设计为倒圆形。以这种方式避免锋利的边棱，并且特别在空心体外侧上确保拼图玩具的典型的外观。类似地，在凹口或每个凹口的顶面和凹口的边缘之间的边棱和/或在凹口或每个凹口的底面和凹口的边缘之间的边棱可以或多或少地设计为倒圆形。
最后，在每个拼图部件的顶面和拼图部件的边缘之间的边棱和/或在每个拼图部件的底面和拼图部件的边缘之间的边棱也可以或多或少地设计为倒圆形。非倒圆形的边棱也能特别在拼图部件的顶面上与凸起和/或凹口的、设计为倒圆形的边棱相组合。尽管在拼图的典型的外观的情况下，这种实施方式也引起在质量上非常高的、几乎封闭的空心体表面。
对于根据本发明的拼图玩具的所有提到的实施方式而言，单独的拼图部件能够有利地由塑料以注塑方法制成。
以下根据示意性的附图详细说明本发明。图中示出 图1是具有两个连接区域的拼图部件的俯视图，其中一个连接区域设计为凸起并且另一个设计为凹口， 图2是穿过两个相互邻接的水平的拼图部件的横截面， 图3是穿过两个相互邻接的、弯曲的不同尺寸的拼图部件的横截面， 图4是穿过两个相互邻接的拼图部件的横截面，其中一个是水平的并且另一个是弯曲的， 图5是两个相互邻接的拼图部件的连接区域的放大俯视图， 图6是图5的VI-VI截面， 图7是根据一个优选的实施方式的拼图部件的俯视图，和 图8是根据图7的四个彼此连接的拼图部件，用于说明形成的接触部分网络。
具体实施例方式图1示范性地示出了拼图部件10，其具有顶面12和仅仅在图2至4的截面图中可视的底面14。通过拼图部件10的材料厚度限定的、环绕的边缘16在顶面12和底面14之间延伸，在此两个通过虚线示出的连接区域18从该边缘出发延伸。
一个连接区域18具有延伸到拼图部件10中的凹口 20的构造，而另一个连接区域 18具有从拼图部件10远离延伸的凸起22的构造。
围绕拼图部件10的边缘16并不是连接区域18的一部分，仅仅将属于凹口 20或凸起22的边缘部段划分给各个连接区域18。
凹口 20和凸起22在示出的实例中设计为下陷的，然而并不强制需要这种下陷的设计。每个凹口 20和每个凸起22在邻接的拼图部件中相应于对应一致设计的凸起或对应一致设计的凹口，从而使两个彼此相邻的拼图部件10可以通过连接区域18的相互接合而彼此连接。显而易见的是，在一个拼图部件10上可以设有多个凹口 20和/或凸起22，并且它们的构造可以是分别不同的。
其外观看起来当然可以彼此不同的多个拼图部件10在组装状态中形成空心体， 例如立方体、球体、棱锥体、八面体、平行六面体、心形体、熊或其它动物也或者是建筑物。为了使得这种空心体在组装状态中足够坚固并且能够简单然而也精确地组装单个的拼图部件10，在每两个相互邻接的拼图部件10中，通过平面角Y的角平分线λ来确定相互邻接的拼图部件的、在顶面12和底面14之间相互面对的边缘16的延伸方向，平面角在两条直线α和β之间形成(参看图2至4)。
在示出了穿过两个相互邻接的、大小近似相等的拼图部件10的截面的图2中，直线α从两个相互面对的边缘16的、属于图2中左边拼图部件10的边缘16的上端点24延伸到在图2中左边同一拼图部件10的相反设置的边缘16的上端点26。类似地，直线β从图2中右边拼图部件10的上端点28延伸到同一拼图部件的上端点30。两个通过上端点 24和26以及28和30确定的直线α和β形成在此之间的平面角Y，并且在平面角Y的角平分线λ上相交。两个拼图部件10的相互面对的边缘16在所属的拼图部件10的顶面 12和底面14之间沿角平分线λ走向。
在图3中反映了穿过两个大小不等的相互邻接的、弯曲的拼图部件10的截面。在此也通过两条直线α和β确定在所属的拼图部件10的顶面12和底面14之间的相互面对的边缘16的延伸方向，两条直线同样如事先说明的那样从上端点24或28出发，并且和图2不同地在同一拼图部件的相反设置的边缘16的方向上延伸到凸出弯曲的顶面12上的极点32。在两条直线α和β之间形成的平面角Y的角平分线λ再次确定了在拼图部件 10的顶面12和底面14之间的相互面对的边缘16的延伸方向。因为弯曲的拼图部件10不必在其总的延伸距离上必须具有保持不变的弯曲半径，并且甚至可以在其延伸距离上相反地弯曲，因此有利的是，通过最接近于相互面对的边缘16的极点32在弯曲的拼图部件10 的顶面12上确定直线α和β。
图4示出了穿过两个相互邻接的拼图部件的截面，其中左边的拼图部件10是弯曲的并且右边的拼图部件10是水平的。在弯曲的拼图部件10中根据图3确定直线α，相反在水平的拼图部件10中根据图2确定直线β。
借助于事先说明的设计规则，能够这样确定几乎是任意形状的拼图部件10的边缘16，即总是确保在拼图部件之间精确并且彼此良好支撑的配合。在一些情况下，近似于在球形拼图中，有利的是，这样修改相互面对的边缘16的保持了事先说明的结构规则的设计，即该边缘在拼图部件10的厚度方向上并不相互平行地延伸，而是由拼图部件顶面12向着拼图部件底面14彼此远离。以这种方式可以将单个的拼图部件10的相互面对的边缘16 在其顶面12上几乎无缝隙地组装，而在每两个拼图部件10之间得到一个向内增大的缝隙。 优选地，边缘平行性的偏差共计至少5度，即在每个拼图部件10中，面对另一个拼图部件10 的边缘的边缘延伸方向和平行的延伸方向以所说明的方式偏差了至少2. 5度。在此需要指出的是，边缘16仅仅是拼图部件主体的边缘，即事先给出的设计规则因此并不适于位于连接区域18中的边缘。
图5在俯视放大图中示出了两个相互邻接的拼图部件10的两个交错插入的连接区域18，根据图5现在说明对于连接区域18的边缘的设计规则。如在图5中良好识别出的那样，在凸起22和对应一致的凹口 20之间存在狭小的缝隙34，该缝隙由此产生，即在连接区域18中每个凸起22的边缘36的周长略小于在邻接的拼图部件10中和凸起22对应一致的凹口 20的边缘38的周长。在图5中基于清楚的原因夸张地放大示出了缝隙34的大小。实际上这样选择缝隙的尺寸，即缝隙34在组装的空心体中不产生干扰地出现，并且在理想情况下不能以裸眼观察到。
为了进一步改进在单个拼图部件10之间的连接质量并且为了产生高质量的拼图感觉，如同样由图5获悉的那样，在示出的实施例中在两个分别对应一致的连接区域18中设有两个突出部40，其在此从凹口 20的边缘38延伸并且和凸起22的面对设置的边缘36 近似点形地接触。每个突出部40在此近似半球形并且啮入设计在边缘36中的、圆拱形的凹处42中(也参见图6中的截面图)。两个突出部40在凹口 20中彼此面对地布置在凹口 20开始下陷的位置上。以这种方式在将凸起22插入凹口 20时，带有凸起22的拼图部件10相对于带有凹口 20的拼图部件拉紧，并且两个拼图部件10的相互面对的边缘16彼此紧贴。
如由已经提到的图6指出的那样，每个突出部40在横截面方向上看仅仅设计在边缘38的中间区域中，同样每个凹处42设计在边缘36中。由突出部40和所属的凹处42构成的、近似点形的锁定连接因此实际上不能从拼图部件10的顶面12或底面14看到。随之也适合的是，即如图6中示出的凹口 20和凸起22的边棱设计为不是锋利边棱形式的而是倒圆形的。
图7示出了一个拼图部件10的俯视图，其具有两个相互面对设置的凹口 20以及两个同样相互面对设置的凸起22。在每个凹口 20中和每个凸起22上分别在开始下陷的位置设计了两个相互面对设置的突出部40。如果组装这样设计的拼图部件10，则得出在图8 中示出的、在单个拼图部件10之间的接触部分网络，该网络在全部拼图部件组装好的状态中紧固住空心体，并且在同时拼合性能、即拼图部件彼此之间的连接性能非常好时确保了突出的稳定性。
权利要求
1.一种三维自支撑的拼图玩具，所述拼图玩具具有多个在组装状态中形成空心体的拼图部件(10)，所述拼图部件中的每一个具有属于所述空心体的外侧的顶面(12)、属于所述空心体的内侧的底面(14)、在所述顶面和所述底面之间延伸的边缘(16)和至少一个从所述边缘(16)延伸的、设计为凹口 00)或凸起02)的连接区域(18)，其特征在于，-在每两个相互邻接的所述拼图部件(10)中，通过平面角(Y)的角平分线(λ)来确定相互邻接的所述拼图部件(10)的、在所述顶面(1 和所述底面(14)之间的相互面对的所述边缘(16)的延伸方向，所述平面角在两条直线(α，β)之间形成，所述两条直线在所述角平分线(λ)上相交并且从两个相互邻接的所述拼图部件(10)的所属的相互面对的所述边缘(16)的上端点出发延伸到同一拼图部件的相反设置的边缘的上端点，或者在具有凸出弯曲的顶面的拼图部件中在同一拼图部件的相反设置的边缘的方向上延伸到第一极点(32)，并且-在所述连接区域(18)中每个凸起02)的边缘(36)的周长略小于在邻接的拼图部件中和各个凸起对应一致的凹口 OO)的边缘(38)的周长。
2.根据权利要求1所述的拼图玩具，其特征在于，在所述连接区域(18)中至少一个从所述凹口 OO)的所述边缘(38)或从所述凸起02)的所述边缘(36)向外伸出的突出部 (40)与所述凸起0 或所述凹口 OO)的面对设置的边缘不连续地接触。
3.根据权利要求2所述的拼图玩具，其特征在于，不连续的接触是近似于点状的接触。
4.根据权利要求2或3所述的拼图玩具，其特征在于，每个凹口OO)是下陷的凹口，并且在所述连接区域中各一个突出部GO)位于下陷部的起点的两侧上。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的拼图玩具，其特征在于，所述突出部00)或每个突出部并不延伸到所述凸起0 或所述凹口 OO)的顶面和/或底面。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的拼图玩具，其特征在于，每个突出部00)对应于在所述凸起02)或所述凹口 OO)的面对设置的边缘中的对应一致的凹处02)。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的拼图玩具，其特征在于，所有突出部00)的整体构成使得所述空心体的外侧过度张紧的接触部分网络。
8.根据前述权利要求中任一项所述的拼图玩具，其特征在于，在所述凸起0 或每个凸起的顶面和所述凸起的所述边缘(36)之间的边棱和/或在所述凸起0 或每个凸起的底面和所述凸起的所述边缘(36)之间的边棱设计为倒圆形。
9.根据前述权利要求中任一项所述的拼图玩具，其特征在于，在所述凹口00)或每个凹口的顶面和所述凹口的所述边缘(38)之间的边棱和/或在所述凹口 OO)或每个凹口的底面和所述凹口的所述边缘(38)之间的边棱设计为倒圆形。
10.根据前述权利要求中任一项所述的拼图玩具，其特征在于，在每个拼图部件(10) 的顶面和所述拼图部件的所述边缘(16)之间的边棱和/或在每个拼图部件(10)的底面和所述拼图部件的所述边缘(16)之间的边棱设计为倒圆形。
11.根据前述权利要求中任一项所述的拼图玩具，其特征在于，相互邻接的所述拼图部件(10)的相互面对的所述边缘(16)从所述顶面(1 到所述底面(14)彼此远离。
12.根据权利要求11所述的拼图玩具，其特征在于，基于在相互邻接的所述拼图部件 (10)之间的彼此远离的所述边缘(16)而形成的裂开角度最小为5度。
13.根据权利要求12所述的拼图玩具，其特征在于，在每个拼图部件(10)中，面对另一个拼图部件(10)的边缘(16)的边缘延伸方向和平行的边缘延伸方向偏差了至少2. 5度。
14.根据前述权利要求中任一项所述的拼图玩具，其特征在于，每个凸起(22)的所述边缘(36)和对应一致的凹口(20)的所述边缘(38)在横截面中看并不正交于所述顶面 (12)延伸到所述底面(14)。
15.根据权利要求14所述的拼图玩具，其特征在于，每个凸起(22)的所述边缘(36)和对应一致的凹口(20)的所述边缘(38)在横截面中看从所述顶面(12)到所述底面(14)彼此分离。
全文摘要
本发明涉及一种三维自支撑的拼图玩具，该拼图玩具具有多个在组装状态中形成空心体的拼图部件(10)，拼图部件中的每一个具有属于空心体的外侧的顶面(12)、属于空心体的内侧的底面(14)、在顶面和底面之间延伸的边缘(16)和至少一个从边缘(16)延伸的、设计为凹口(20)或凸起(22)的连接区域(18)。为了改进拼合性能和整体质量而在每两个相互邻接的拼图部件(10)中，通过平面角(γ)的角平分线(λ)来确定相互邻接的拼图部件(10)的、在顶面(12)和底面(14)之间的相互面对的边缘(16)的延伸方向，平面角在两条直线(α，β)之间形成，这两条直线在角平分线(λ)上相交并且从两个相互邻接的拼图部件(10)的所属的相互面对的边缘(16)的上端点出发延伸到同一拼图部件的相反设置的边缘的上端点，或者在具有凸出弯曲的顶面的拼图部件中在同一拼图部件的相反设置的边缘的方向上延伸到第一极点(32)，并且在连接区域(18)中每个凸起(22)的边缘(36)的周长略小于在邻接的拼图部件中和各个凸起对应一致的凹口(20)的边缘(38)的周长。
文档编号A63F9/12GK102186543SQ200980141051
公开日2011年9月14日 申请日期2009年10月15日 优先权日2008年10月15日
发明者弗洛里安·科内尔, 约尔格·R·鲍尔 申请人:斯温·卡里·瓦尔迪马松