结构型玩具的制作方法

专利名称：结构型玩具的制作方法
技术领域：
本发明提出一种结构型玩具，特别针对一种具有新颖的和改进的形式的结构型玩具，该玩具包含类轮毂形连接件和柱状构件，所述柱状构件可以与连接件可拆地配合以构成一个组合结构。
现在有许多各种类型的结构型玩具，这些玩具包含有由连接件和构件组成的各种各样的组合体，这些组合体组成组合结构。
尽管这是一种已知的一般的类型，但本发明提出的结构具有能提高其性能的独一无二的、显著的特点。同时，本发明的成品设计成可通过模注成型的技术大量生产，因此能够在低成本的基础上大量生产。
一种类轮毂连接件带有许多用于接受和锁定安装类柱形标准构件端部的大致径向定向的插座。所设计的连接插座是为构件的侧向咬合插入提供位置。构件的外端形成有圆形槽，该圆形槽限定了一个凸缘端。在连接件上的插座由间隔设置的一对夹卡件所限定，并且每个夹卡件上包含一个向内突出的锁凸，该锁凸被容纳在构件的圆形槽中。所以，一但构件的侧向咬合组装完成，构件就被锁定而不易从轴向将其从连接件上取下。
端部被模注成具有圆形横截面的类柱构件，其端部之间的部分的截面形状大致上为X形。具有X形横截面部分的设置是为了使其和一对相对的夹卡臂锁凸以这样的方式配合，即当构件位于与其位于连接件的正常径向位置成90度的位置时，它也可被横向挤压入一对夹卡件之间，并且被夹卡在锁定位置，此时锁凸与X型横断面部分配合使构件固定。
具有上述横向夹卡构件特征的可能的结构中，带状铰结构组件是其中之一，此组件既能与象推土机，坦克，传送带及类似件一样的动态操作玩具结构配合使用，也能与象链状悬置件一样的静态玩具结构配合使用。
连接件的一种构形能够使一个连接件和另外一个位于与第一个成直角的平面上的连接件相接，一对这样相接的连接件提供了一种带有位于两个主平面上的构件的组件。另外，每个可得到的插座仍然保持锁定以与类轮毂连接件的主平面成直角的方向定位的所插入的构件的能力，在一种改进型中，该连接件的组件可提供从中心轴线延伸的在四个平面方向上的柱件的组装位置。在本发明所提供的这种连接件的改进形式中，柱件可在三个平面方向上延伸(形成T型连接)或者在两个平面方向上延伸(形成直角拐角连接)。
在本发明中，无论是插腔的设计和构造还是柱件的端部的设计和构造都是非常具有优越性的，因为锁凸和槽的配合作用用于产生一种推动，以使柱件轴向紧紧地与腔的底端壁面相触接，这为柱件与连接件之间的连接提供了有效的附加强度。
而且，结构型玩具系统包含按照预定公式分等的一系列不同等级长度的柱件，即当在系列中给定长度的两个柱件和连接件连接以形成一个直角关系结构时，系列中下一个更长的柱在上述结构中具有一个适合的长度而可构成上述直角三角形的斜边。以此方式，利用具有最大强度和刚度的各种不同尺寸的刚性三角形结构亚组件可以形成结构更大的组件。
在这一新的系统中，一系列渐长的柱件按照前面提到的原理设计，在此系列中一个由一对已给长度的系列柱件同轴安装在连接件的相对侧而构成的组件，在长度上与此系统中尺寸长两级的柱件的长度相等。这一设计为在某一组件中构件的设置提供了不同寻常的灵活性。
上述几何关系的一个重要方面是柱件能够通过侧向夹卡装配与连接件组装在一起，这样，一对连接件的中心对中心的距离没有必要为承接柱件而变大。这使结构甚至在达到很大的刚度之后也能容易地增添和或改进。
对于许多动态结构，有时需要柱件及其连接件之间具有驱动关系，这时柱件作为传动轴。为此，结构型玩具系统中带有一个驱动件，该驱动件带有上述描述类型的插腔，该插腔用于横向接受作为相邻连接件的驱动轴的柱件，该驱动件带有横向延伸的驱动把，该驱动把插在连接件上的相邻的类辐板之间，以便在驱动关系中使连接件和其所在的柱件锁定在一起。
也就是说，本发明提出一种类型的结构型玩具系统，其特征是，该系统包括一组连接件和一组构件，所述构件适合于可拆地和所述的连接件安装在一起形成组合结构，其中(a)每个连接件具有至少一个端部开口的腔，此腔用于通过其端部接受和夹持一个构件;
(b)每个所述的腔具有一个内端壁和一对间隔设置的夹卡件，此夹卡件限定了一条在所述侧壁之间延伸的轴线;
(c)一体的锁定凸出装置，该装置从至少一个最好两个所述的夹卡件上向内延伸;
(d)所述锁定凸出装置与所述内端壁之间留有空间，并且和所述内端壁一起限定了一个第一锁定室;
(e)所述夹卡件形成有从所述锁定凸出装置到所述腔的开口端延伸的凹槽;
(f)所述凹槽基本上与所述轴线同轴，并且一对相对的所述槽限定一第二锁定室;
(g)为了限定于一个基本上圆柱形的外套中，所述构件具有至少一个端部;
(h)所述端部限定一条所述构件的轴线，并且在外端部上具有锁定凸缘，该锁定凸缘可被侧向接受在所述第一锁定室中，此时其在所述构件的轴线方向上的运动被锁定;
(i)所述的端部进一步还具有与其紧邻地且局部地限定所述锁定凸缘的环形槽;
(j)当所述构件侧向插入所述端开口腔时，所述的环形槽用于容纳所述锁定凸出装置;
(k)所述凹槽的形状及位置为能紧密地夹持所述构件的圆柱形外套;
(l)为了确保所述构件能侧向插入所述腔，所述夹卡件能有弹性地偏斜;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述构件在其外端区域中具有大致上圆形的横截面;
(b)每对夹卡件之间的间隔小于所述圆形横截面的直径;
(c)所述夹卡件的凹腔轮廓基本上与所述构件的圆形轮廓相对应;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述类轮毂连接件的一个部分在每对夹卡件的内端部之间延伸，并且该部分与所述夹卡件构成一个大致上U形的腔以横向容纳一个构件的一个端部;
(b)在截开所述夹卡件的平面上，沿纵轴向的所述腔的横截面形状大致上与构件的端部的纵向截面形状非常一致;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述锁定凸出装置具有弧形的凸面外形，且基本上从夹卡件的一侧边延伸到另一侧边;
(b)所述构件中的环形槽所具有的截面形状能紧密地接受所述锁定凸出装置，所述构件藉此在所述构件的轴线方向上被锁定而不易从所述连接件上分离出来;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是，(a)所述构件至少在其长度范围内的一个部分具有大致的圆形横截面;
(b)所述构件在至少其长度范围的一个部分内，在所述大致为圆形截面的外套内，为大致的X型横截面;
(c)所述具有大致X型横截面的部分可被容纳在一对所述夹卡件之间的空间中，此时所述构件安装成和所述夹卡件的轴线成直角;
(d)所述构件适于被用力横向压入在所述夹卡件上的一对相对的锁定凸出之间，且从此被所述凸出锁定地卡住;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)在所述夹卡件上的相对的锁定凸出横向延伸且延伸进入所述夹卡件之间的空间;
(b)所述柱件具有一个由所述环形槽局部限定的端凸缘，且具有一个与所述槽隔开的平坦的端表面;
(c)所述环形槽和所述锁定伸出，所述端壁和所述平坦端表面具有这样的几何关系，即当所述柱件组装在插座中时，所述柱件的平坦端表面紧紧地并有弹性地在轴线方向上被推进到与所述端壁成面对面地接触;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是所述连接件具有(a)限定了一条所述连接件的中心轴线的中心芯;
(b)一组关于所述芯基本上径向设置的插座;
(c)所述芯和插座形成一个具有大致上平面外形和预定厚度的连接件;
(d)一个在所述连接件的一侧上的侧边开口腔，该腔延伸到所述中心轴线，并且具有与连接件厚度相等的宽度;
(e)所述侧边开口腔用于接受一个第二连接件以形成具有在两个平面中径向设置插座的一个组合连接件;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述连接件具有直接背对所述侧边开口腔的插座，在一个由第一和第二连接件构成的组件中，第二连接件具有一个在第一连接件中位于侧边开口腔位置处的插座;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述侧边开口腔由一对间隔、用于接受第二连接件的平行导向壁所限定，所述导向壁具有和在第二连接件上的制动装置配合的制动装置，该装置使一对组装的连接件保持连接关系;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述连接件具有一组插座，每个插座都由一对夹卡件和端壁组成;
(b)相邻插座的端壁是相邻的且一体地相连的;
(c)至少所述其中一个端壁是被开口的，以便形成一个开口，以保证在第一和第二连接件组装期间，制动装置咬合前，所述导向壁的向外偏移;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述连接件具有直接背对所述侧边开口腔的插座;
(b)所述上面提到的插座具有所述被开口的端壁;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述的插座具有适合于横向地夹卡所述柱件的端部的构形;
(b)为了能提供除横向夹卡以外的柱组装方式，所述上面提到的插座的夹卡件，在所述开口端壁的部分移位时，是可张开的;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述侧边开口腔在其上具有一个第一类型的制动装置;
(b)位于正好背对所述侧边开口腔位置的所述连接件的部分带有一个第二类型的制动装置，此装置可和所述的第一类型的制动装置相配合，以便锁定地固定住呈组装关系的一对连接件;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述连接件具有一组插座，其中每个插座包括一对夹卡件和一个端壁;
(b)相邻插座的端壁是相邻的而且是一体相连的;
(c)至少一个所述插座直接与所述侧边开口腔背对设置;
(d)所述插座平衡地设置在包含所述侧边开口腔和所述一个插座的平面的同一侧上;
(e)籍此，当所述连接件和一个第二个连接件相连时，所述第二连接件具有一包含其插座的轴线的平面，第一连接件的插座延伸在第二连接件的平面内并且/或者延伸在第二连接件平面的一侧;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)第一连接件带有直接与所述侧边开口腔相对的一个插座，和在一平面的一侧的所有其它插座，此平面包含所述的一个插座和所述的腔，且和所述第一连接件的平面呈直角的关系;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述第二连接件的外形与第一连接件的外形一样;
(b)籍此，一对相连的所述连接件限定了一直角转角结构;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述第二连接件的外形带有在大于180°的周向排列延伸的插座;
(b)藉此，一对相连的所述第一和第二连接件限定了一个T型相连结构;
本发明还提出一种类型的结构型玩具系统包括一组连接件和类棒柱件，此柱件由模注的塑料材料制成，并且可拆地和其它件相连以形成紧凑的结构，其特征在于，至少其中某些连接件包括(a)设置在预知的插座轴线上的一个插座形成部;
(b)所述插座形成部包括一对空间间隔的，悬臂式安装的，大致平行的并对称于所述插座轴线的夹卡件;
(c)为了可拆下地但稳固地夹持与所述插座轴线同轴的柱件，所述夹卡件形成有第一内锁定装置，以锁定柱件;
(d)为了可拆下地但稳固地夹持位于沿所述插座轴线的预定轴向位置上的柱件，形成在所述插座形成部中的第二内锁定装置内锁定柱件;
(e)加长的类棒柱件形成有相对的端部和与所述端部一体相连的中间部;
(f)为了和所述连接件的第一和第二内锁定装置配合，所述相对的端部带有第一和第二内锁定装置，籍此，第一内锁定装置在所述插座轴线的同轴直线上固定一个柱件，而第二锁定装置在所述插座轴线上的预定轴向位置固定一个柱件;
(g)每对夹卡件在它们之间限定了一个侧边开口的、轴向设置的插座;
(h)为了在与所述插座轴线方向的横跨方向上保证柱件的端部的横向咬合接合，所述夹卡件可弹性地张开，藉此，所述柱件被牢固地间隔定位于相对于所述插座形成部的固定装置上;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述第二内锁定装置包括相对地位于所述间隔的夹卡件上的类凸元件，和在所述柱件的相对端部上的对应的槽装置;
(b)所述类凸元件定位在横跨所述插座轴线的方向上，以便，当一个端部横向地容纳在所述夹卡件之间时，与对应的槽装置配合;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述插座形成部包括一个和所述夹卡件一体的且与所述类凸元件间隔的端壁;
(b)所述柱件具有与所述对应的槽装置间隔的端表面;
(c)所述类凸元件和所述端壁之间的间隔是与所述对应的槽装置和所述端表面之间的间隔相对应的，当所述柱件插在所述插座形成部中时，所述端壁与端表面被推进成紧贴地相接触;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述第二内锁定装置包含类凸条内锁定装置，此装置位于所述插座形成部或所述柱件上，而在所述部或件的另一个上有对应的槽装置;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述的插座形成部具有一个由端壁形成的封闭端;
(b)所述柱件具有一个端表面;
(c)所述第二内锁定装置可紧紧地推进所述端表面使其与所述端壁紧贴着接触;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是
(a)所述连接件包括一个具有尺寸和形状适合于轴向容纳柱件的横向开口的轮毂形成部，并限定了一条轮毂轴线;
(b)所述轮毂轴线设置为与所述插座轴线成直角并实际上与其相交;
(c)所述连接件包括一个一体的与一个单轮毂形成部结合一起的单插座形成部;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述连接件包括一对一体的与单一轮毂形成部结合在一起的插座形成部;
(b)所述插座形成部是背对设置的，并且沿一条公共插座轴线;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述连接件包含一组“n”个插座形成部;
(b)每个所述插座形成部沿各自的插座轴线，此轴线设置成与其相邻的插座轴线大约呈45°，并且所述的轴线实际上在所述轮毂轴线处彼此相交;
(c)这里“n”是在2到8之间的整数;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)每个所述的插座形成部设置成与所述轮毂轴线相隔一个固定的预知的距离;
(b)由此，当柱件被夹持在一个插座形成部中时，所述柱件的外端面与所述轮毂轴线间隔一个固定的，相同的距离;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述系统包括一系列渐长的柱件，其中(b)在一个具有“n”个不同长度的系统中，每个柱长根据以下公式得出
LX＝(1.414)(X-1)＊Dmin-(2＊d)其中LX＝一系列1到“n”的柱件中第x级的柱件的长度，Dmin＝由系统中最短柱件连接的两连接件的轮毂轴线之间的间距，d＝从轮毂轴线到插座形成部的端壁的距离;
(c)所述系统的一组连接件和柱件适合于组装成一个或多个直角三角形;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)一个组件，该组件中包含一个权利要求33中的连接件，系列中LX级长度的两个柱件与之相连，其总长度与具有所述系列中L(X+2)级长度的柱件相等;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述夹卡件形成有相对插座轴线横向延伸的类凸条凸件，且该凸件朝向插座轴线向内伸出;
(b)在柱件端部之间的预定区域中，所述柱件形成有相对纵向延伸的槽;
(c)所述柱件可被紧紧地以与插座轴线成90°的方向接受在所述插座中，此时所述类凸条凸件被接受在相对的一对所述槽中;
(d)籍此，所述连接件不可转动地卡夹住所述柱件，此时，所述柱件位于与所述轮毂轴线平行的方向上;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述的连接件包括一个轮毂形成部并限定了一条轮毂轴线，该轮毂形成部具有尺寸和形状适于柱件的轴向插入的横向开口;
(b)所述的轮毂轴线与所述插座轴线呈直角且与所述插座轴线相交;
(c)一组这样的连接件被连接以构成一个类带状结构;
(d)第一组这样的连接件并排设置并间隔一定距离，此距离至少等于连接件的宽度;
(e)所述第一组的每个件的轮毂轴线是同轴设置的;
(f)一个第一柱件通过所述第一组的每个连接件的轮毂延伸;
(g)这种连接件的第二组并排设置，并且位于第一组的连接件中的每两个连接件的之间的空间中;
(h)通过连接件的类凸条凸件和相对的一对所述第一柱件的纵向槽的配合，第二组的连接件卡夹住所述第一柱件;
(i)这种连接件的另外一组和柱件依次相接，扩展式一个类状型铰结构;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述柱件具有一个这样的长度，即与连接件的所述的第一和第二组的结合宽度相应的长度，以致于所述柱件的端部从组装件的横向两侧伸出;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述连接件形成有一个一体的横向延伸的驱动把;
(b)所述连接件安装在柱件上，此时所述连接件的类凸条凸件被容纳在所述柱件的相对槽中，藉此，所述连接件以固定关系锁定在所述柱件上;
(c)一个附加的件可转动地安装在所述柱件上;
(d)所述附加件与所述连接件相邻定位;
(e)所述驱动把是与所述附加件的一相邻部驱动地配合，藉此，所述附加件能驱动柱件或被所述柱件驱动;
而且，本发明提出的结构型玩具系统，其特征是(a)所述附加件包含一个具有凸缘部和轮毂部的圆形类轮件;
(b)所述轮毂部具有用于接受所述柱件的一个轮毂开口;
(c)为了接受所述连接件的驱动柄，所述类轮件带有一个驱动开口，该开口位于从所述轮毂部的中心径向向外的一个预定距离处;
(d)在所述凸缘部中，所述类轮件具有一个朝外的环形槽;
而且，本发明提出的结构形玩具系统，其特征是(a)由弹性材料制成的一个环形类胎件;此件可拆地安在所述环形槽中;
本发明还提出一种配件，该配件用于对接权利要求1中的结构型玩具和包含有长方形空心模注积木元件的积木组，所述的积木元件带有一个由顶壁和四件边壁限定的腔，一组从顶壁向外延伸的规则间隔的圆形凸起和一组从所述顶壁向所述腔且朝向开口边延伸的内伸出件;所述配件包括(a)具有一侧开口的，矩形外形的模柱空心配件块;
(b)所述模注空心的配件块具有一个顶壁和四个侧壁;
(c)所述边壁的内壁限定一个封闭区域，该区域用于盛装所述积木块的一组已知圆形凸起，籍此，所述的侧壁能被所述圆形凸起，从内侧紧贴地配合着;
(d)所述模注空心配件块具有一组加长的，从其封闭侧延伸的圆柱形伸出件;
(e)所述圆柱形伸出件具有实际上比它们的直径长的长度;
(f)空间分隔的所述加长伸出件对，以一定距离互相分离，此距离大约等于所述积木元件的侧壁的厚度的两倍，藉此，一对所述加长伸出件当插进两相邻积木元件的开口侧后，把所述积木元件固定在一起并固定到配件上;
(g)所述配件具有从它顶壁延伸到基本上其开口侧边的空心管状内伸出件，并且其内径可紧密地容纳所述构件的一个外端部;
而且，本发明提出的所述的配件块，其特征是(a)所述配合块的宽度与所述至少某几种积木元件的宽度对应;
(b)所述加长的伸出件是可被容纳在所述某一积木件内，并且是被卡夹在其中的。
为了更完全地理解本发明以上的和其它的特性和优点，请参阅下面对最佳实施例及附图的详细描述。


图1是根据本发明构造的类轮毂连接件的带有局部剖视的正视示意图，该连接件带有有选择地与之相接的构件;
图2是图1中的连接件的一部分的局部放大立体示意图;
图3是根据本发明构造的类柱构件的端部的局部放大立体示意图;
图4是图3的4-4线剖面图;
图5、6、7是一组连续的，且均为沿图1中7-7线的剖面示意图，表示出一个构件侧压插入图1中的连接件的插座的几个连续阶段;
图8和图9分别是图1中沿8-8线和9-9线的剖视示意图;
图10是根据本发明构造的类柱构件的正视示意图;
图11是局部放大立体示意图，显示出图10中的构件以与标准径向方向成直角的方位安装在连接件的插座中;
图12是图11中沿12-12线的横剖示意图;
图13是一种块形配件块的立体示意图，该配件块用于将本发明的结构型玩具与其它某些流行的结构型玩具连接起来;
图14是带有局部剖视的图13的块形配件块的正视示意图;
图15是图14的组件的俯视平面示意图;
图16是彼此结合在一起的一对改进的连接件的组件的立体示意图;
图17是表示图16组件组成的立体分解示意图;
图18是图16连接件的局部放大立体示意图;
图19是图16组件的正视示意图;
图20是一局部放大剖面示意图，该图显示出一种将图19中的插件插入连接件的某一腔的方式;
图21是单腔连接件的侧视图，其中，一个柱件可以在插座轴线方向上插在该座中，而第二个柱件可以以与该轴线垂直的方向设置在轮毂支承中;
图22是一个双腔连接件的正视示意图;
图23-29示意地图示了连接件的其它改进例;
图30示意出了一系列具有渐增长度的柱件，同时示意出该系列中某一给定长度的柱件与由连接件连接起来的较短柱件的关系;
图31是放大的剖视示意图，显示出带有柱件的连接件的插座部分;
图32是柱件和连接件的组件的正视示意图，其中，柱件和组件被设置在尺寸依次变化的三角形单元组件中;
图33是由一组单座连接件和一组柱件构成的铰接条或带的俯视平面示意图，其中柱件为横向插在连接件中;
图34是图33中沿34-34线的剖视示意图;
图35-39是图示连接件的改进型的示意图，此改进型能够和其它类似的连接件组装在一起;
图40、41示意地图示了与在图16-20中所示类型的连接件组装在一起的图35-39中所示类型的连接件的情况;
图42是一个驱动件的立体示意图，该驱动件带有一个驱动把，一个柱件作为轴可以横向插在该驱动件中;
图43是图42中的驱动件的正视示意图，显示出一个柱件横向卡夹在其间;
图44是与图43相似的图，该图显示出安装在柱件上的又一个连接件，并且该连接件是可被转动驱动地安装着的。
图45是组合轮件的正视示意图;
图46是适合于与图45的件组装的轮胎件的侧视示意图;
图47、48分别是图45、46中沿线47-47，48-48的剖面示意图。
现在参看附图，如图1所示，标号10指出一类轮毂连接件。该连接件10包含一个中心筒状轮毂11和径向辐板12。图示构形为用于与8个径向设置的构件连接，所述构件都由标号13指示。
径向辐板12支承着一个8插座构形，其中，每一个插座都包含一个端壁15和2个相对间隔放置的夹卡件16。这些插座14相对于连接件的中心轴线17径向设置，并且相对的一对夹卡件理想地设置在插座径向轴线的两相对侧，并与该轴线平行。夹卡件16在其外端部设有凹槽18，该凹槽18与插座的径向轴线19同轴并且从夹卡件16的外末端向插座14的端壁方向延伸一段距离，一般为夹卡件总长的一半。
类柱构件13的末端为大致上圆柱形结构。为了和位于夹卡件中的、具有相同直径尺寸的凹槽18相配合，构件可以取标准尺寸直径，例如大约0.250英寸。
如图5中所示，凹槽18的弧用于使开口21的宽度变窄到一个明显小于构件的0.250英寸的直径。该开口21的尺寸可以取大约0.210英寸。因此，从开口21到夹卡件16的外侧面23的斜面构成了夹卡件的理想侧缘22。大约15度的倾角对于该斜面是合适的。通过使夹卡件16横向移位并分开，这一侧缘22使构件13能方便地插入到凹槽18中。当构件处于凹槽18中后，夹卡件16紧紧地夹卡住该构件而使其保持在确定位置上。
每个夹卡件上带有一个所需要的半圆柱形外形的锁凸24，该锁凸在与夹卡件所限定的插座的径向轴线相垂直的方向上延伸。在图示的结构中，锁凸24具有均匀的截面并且从夹卡件的一侧边延伸至另一侧边，如立体放大透视图2所明确指示地那样。
锁凸24在径向向外的方向上与插座的端壁15隔开一段距离，并且借助这一段间隔，锁凸24在插座的里侧或底侧限定了一个插腔25。
如图3所示，每个构件13的末端具有这样的构形，即该末端的纵向截面的形状与插座14的纵向截面形状大致相同，上述纵向是指平行于插座侧面平面的径向轴线方向。构件13包含有一个圆柱形的凸缘26，该凸缘的尺寸和形状使其能被容纳在插座的插腔25中。紧挨圆柱形凸缘26的是一个具有半环形截面外形的环形凹部27，该凹部27能合适地安在两相对锁凸24之间的狭窄空间内，紧挨环形凹部27的为柱形夹卡部28，该夹卡部28用于安装在凹槽18中，并且被夹卡件16的外侧紧紧的卡夹住。夹卡部28的轴向长度正好与凹槽18的有效长度对应。圆柱形凸缘26可以具有，例如0.62英寸这样一个轴向长度。环形凹槽27和锁凸24可以具有大致上0.62圆英寸这样的常用半径尺寸。对于具有14英寸标准直径的插件，插座14的合适的总体长度为0.35英寸。
图10中所示的为一种典型的柱形插件13。该插件当然可以是任何长度，并且体现本发明主旨的典型的结构型玩具会使用到大量这类具有各种长度的插件。具件地说，本插件的位于两个端部30之间的部分具有X-型截面，并且该部分上具有轴向延伸的凸条31，一般的为90度间隔，最好带有凸条外表面32，该外表面位于柱形插件外壳上，柱形端部之间。
通过适当地选择凸条31的宽度33的尺寸和略微地偏斜由标号34指示的外侧壁部，插件能够被横向地推入径向插座的开口，并被夹在一时相对锁凸24之间，如图11、12所示，锁凸嵌在相邻凸条之间的凹槽39之间。
一对或多对柱部35将柱形插件的具有X形截面部分一段间隔开，每2个柱部之间的间隔距离大约与夹卡部16的宽度尺寸36相等。如图11和12所示，当插件被夹挤在位于锁凸24上的锁定位置时，插件在轴向、横向及转动均被锁定。另外，如果构件上的区域37被横向夹挤在径向插座14中，而在这段区域，相邻柱部35又离得较远，那么，在一定范围内，沿轴向调整构件的位置是可能的。
在本发明的一个具体最实施例中，凸条31的宽度大约是0.93英寸，而且从底到顶，逐渐变窄，这一特点尤其在图4中显示出来。显然，插件13的X形截面形状并不局限于仅使用两对凸条这一指导思想。因为，三条凸条可以以60°分隔设置。因此，在此所用的术语“X形”包含具有上述特征的多种形式。
如图13-15所示，本发明带有一种基本上由标号40指出的具有方块状外形的配件块。该配件块用于对接传统块型玩具和本发明的结构型玩具元件。
例如，在图14和15中，件41、42是现有类型的块状配件块，其结构形状为一个由顶壁44和侧壁45-48构成的开口腔49。内侧顶壁44带有一组(图示为8个)矮柱形凸件50，并且3个加长的管状摩擦柱51从内侧顶壁44穿过开口腔49延伸，考虑到块形构件块41，42的已知设计尺寸，开口腔49的内部尺寸设计成能紧紧地与矮圆形凸件50配合。另外，当一个设置于另一个的顶上时，摩擦柱51的尺寸设计为使它能与凸件50的侧面相切。因此，在已知的方法中，上述设计就使得许多元件能靠摩擦组合起来以构成一个拼合结构。
本发明的配件块40包括一个顶壁52和几个侧壁53，在图15所示的结构中，该配件块是正方形的外形，而在本发明的构思中，其它外形也是可以的。从顶壁52伸出的是四个加长的、具有同一直径的柱形凸件54，并且此凸件54的位置设置及尺寸与配件块41、42上的矮圆形凸件50的位置的尺寸相对应。这些圆柱形凸件54可以被插入到配件块的开口腔49中去，并且最好该凸件54的长度与腔49的深度基本上相对应。
管状配件套55从顶壁52的内侧向上延伸并穿入配件块的开口凹56。如图14所示，该管状套的内径设计为可紧贴地安装进构件13的端部30。管状配件套55凹在配件块侧壁的开口边57以下，这样，根据另外一种现有的方式，配件块就可以和传统的配件块组装在一起了。
如图16、17中所示，连接件70具有如上面所描述的设计那样的，大致上“雪花状”的处形，而且还具有许多前面提到的设计的结构特征，但是，它被专门设计成能和第二个与其成直角的、类似的连接件构成一个组件，连接件70一般是扁平的、开放式的外型、厚度一般为大约14英寸。在该连接件70的中心，其具有一个实心半圆柱形芯71，导向壁72、73相间平行地从芯71的背侧延伸。二导向壁72、73之间的间距基本上和连接件的厚度相等，以便让第二个类似连接件装到腔74中，所述腔74由间隔放置的导向壁72、73和横向壁75构成，该壁75构成芯71的一侧壁并且位于穿过连接件的轴向平面上。
从芯向外径向延伸的是许多类辐板76-78，该辐板76-78的外端与周边壁79、80相连。在图中所示的结构中，壁79、80构成了一个大致上的八角形结构的7条边，而其第8条边是开放的以构成腔74。在图17中很明显，壁79从一个辐板延伸到另一个，但是，直接背对着腔74的壁80上带有中断部81，该中断部81的功能将在以下描述。
壁79、80中的每一个构成插座82的端壁(在此情况下是壁79)或83的端壁(此情况下是壁80)。每个插座由一对相对设置的夹卡件84所限定，此夹卡件84带有向内的半圆形锁凸85，该锁凸85是在与插座的径向轴线呈直角的方向上延伸的。锁凸和端壁79、80一起构成了插腔86。夹卡件84的外侧端带有与插座的径向轴线86基本同轴的凹槽87。
如图19所示，类柱构件90带有柱形端缘91、相邻的环形凹槽92、以及被紧紧地夹在夹卡件的凹槽87中的柱部93。构件90(有时称为柱件)，通过被侧向地挤压入一个插腔86中，与连接件70正常地组装在一起。插腔86的侧向入口被一个窄颈部所局部关闭，该窄颈部由柱形凹槽87的上、下沿94所限定。渐斜导面95设置成用于方便构件的侧向插入。
而且，插座和柱件的外形是这样的当柱端装入插座中后，柱件的端缘平面91a弹性地推进到与插座的端壁79(或80)面对面紧密的触接。这种设计明显加强了组件的稳定性和刚性。理想地配合关系是通过在插座端壁79方向上，相对于凹槽92的正常位置略微向里挪动锁凸85实现的。这样，当柱件被压挤入组合位置时，柱件会被自动地向插座底部的方向挤压而使端缘平面91a和79成为紧密的接触。
现有参考立体分解图17，标号70a总体上指出了一个和上述连接件70相同的第二连接件，但该第二连接件位于其主平面与连接件件70的主半面垂直的方位上，而且此时70a的腔一侧(图17中未显示)与连接件70的腔74相对。当两件70、70a组合时，以箭头96的方向，位于横向壁75左侧的连接件70的部分插装到70a的腔中去。同样地，连接件70a的右侧部插装在连接件70的腔74中。由两连接件70、70a构成的组件在图16的立体图中很清晰。这样，连接组件提供了位于两个平面上的径向插座，因此，本系统的结构变化的数目大大增加了。
为确保二连接件70、70a的组装关系的牢固，互相配合的凸条和槽分别形成在各自的部分上。导向壁72、73上设有横向制动槽97，这些槽设置成组合时与正好位于此处的另一连接件上的制动凸条98配合。如图17所示，凸条98位于径向辐板77上。在组装一对连接件70、70a的过程中，当伸出的凸条98到达导向壁72、73的外端时，导向壁弹性地向外移动一个足够距离以容纳要进入的凸条。设在腔壁80上的缺口81使这一弹性变形很容易实现。因此，在组装过程中，壁80的相对两部分移近，以使导向壁72、73向外移动。正如下面所要知道的那样，这一过程在两个连接件70、70a上同时发生。
如图1-5中所描述的那样，单平面连接件带有对称设置的8个插座。另一方面，连接件70，70a中的每一个都少带有一个插座，因为在该连接件的一侧边有一个侧开腔74，但是，当两件组装时，例如，如图16中所示，每个连接件实际上为另一个供献了一个插座，因此，在每个平面上仍然是有4对相对的插座。
当两个连接件以图16中的方式组装起来时，在每个连接件上对应地张开着3对插座并且柱件90是可以横向地插入这些插座的。但是，对于由83、83a标示的一对插座的情况，则由于其直接与由组件中另一个连接件所带的、外伸的夹卡件相邻，使柱的正常插入不能进行。
由于具有缺口的壁80的存在，柱件90插入局部阻塞插座83、83a中变得容易了。壁上的缺口81使相邻的夹卡壁能有限地向外移开，从而使柱通过“撬入”运动挤入其位置，如图19和20所示。
参看图19，虚线所示的柱件90的位置表示一个把柱件90插入连接件70a上的一个插座83a中的常规起始位置。柱件90的角度位置如图19所示，其端面100挨着夹卡件的外表面101放置，并且当柱件被侧向推挤入插座中时，这一放置起一些导向作用。在此操作中，相对的另一连接件上的夹卡件的初始向外位移，是由于其上的缺口趋于张大而产生的。而此时，导向壁72略微向外偏斜，并且因图19中箭头102方向上的柱件90的橇杠运动而加剧。这导致了沿导向面101的撬起效果，使相邻的夹卡件84如图20中箭头103的方向位移。柱件的撬入运动一直持续到柱件的端缘如图19中实线所示卡到插腔中为止。自局部阻塞插座83或83a之一中取出柱，则大致由上述的逆过程完成。
如图31中所示，由于插腔150和柱140的外形这样是最合适的，即锁凸130、131的曲率中心在轴线151上，该轴线151偏离端壁125的表面152的距离稍小于包含环形凹槽147的曲率中心的轴线150与柱件的端表面154之间的距离。所以，当柱件被侧推入插腔150中的夹卡位置时，锁凸130、131与环形凹槽的侧面压触，并且以这种方式迫使柱件端表面154紧密地与插腔端壁面面对面触接。通过紧密地保持这一面对面触接，一个所需的附加刚度加于柱件和连接件的组件上。
连接件可以制成多种多样的类型和样式，可以具有从一个到多个插腔。具有多于一个插腔的连接件是更有利的构形，这时，插腔是以45°或其倍数分布的，尽管其它构形在用于讲解本发明时也是有用的。
在图21中，图示了一个单腔的连接件160。它包括一个由圆柱形壁162限定的轮毂部161，轮毂部的内直径大约等于柱件140的圆柱形外壳的直径，此圆柱形外壳的直径对应于柱件的圆柱形端部146，148的直径，并且也对应于凸条145的直径尺寸。柱件因此可以自由地装在轮毂的圆柱形开口163中，略微带有间隙以便允许其在轮毂筒中的自由转动和自由纵向运动。轮毂部的轴线164与腔150的纵轴线165成直角。构成腔150的端壁的壁167与轮毂轴线164被一对间隔板部166分隔，该间隔板部166与壁167和轮毂筒162是一体的。
一般地，连接件在轮毂轴线164方向上的厚度是预定的、相同的，最好，其厚度大约等于柱件的园柱形外壳的直径，已经发现，大约0.244英寸的厚度是最理想的，因为，在大多数情况下，这一厚度可以允许并排设置的连接件与柱呈十字型组装起来，并在柱件的中部的全长的范围内，在柱件中部两端的任何一端都不留下空隙。从实际效果看，这就使整个结构构成一个固实的构件壁，该构件壁在柱件整体宽的范围内与横向设置的柱件相接合。
图示于图22中的连接件与图21中所示的相似，但是它包含一对间隔为180°的插腔150，该二插腔150的纵轴线之间为同轴关系，并且均与轮毂轴线172相交。图22的连接件尤其对端对端的以同轴定位关系如图30中所示地连接一对柱件有用。由于这样或那样的原因，对于图22中的连接件170中两个腔，从轮毂轴线172到腔端壁(对应于图31中的表面152)的外表面的距离与图21中的单腔连接件160中的是一样的。这一距离在图21和22中由字母“d”指示出。这种几何关系也可以这样使用到本发明图示中的连接件的各种变化类型中，即在所有情况下，固定在连接件的插腔中的柱件均定位成与连接件的中心轮毂轴线之间有一个预知的并且固定的位置。
在图23所示中，表示出了设计成带有两个插腔150的连接件180。这些腔150是沿轴线181的，该轴线181和轮毂轴线182呈直角相交。轮毂筒和腔150等的构造基本上与所述描述的相应的连接件160和170的一样。但是，在图23的这种改进型中，腔150以45°角间隔分开。
在图24和25所示的连接件190，200中，连接件分别带有三个和四个插腔，在每一种情况下，分别沿轴线191，201设置，此轴线分别与轮毂轴线192，202相交，且腔150以45°角相隔。如图23-25的图中所示，这里所示的连接件包括中间的，径向设置的类辐板183，193，203，该壁相对轮毂轴线182，192，202径向延伸，并且与相邻腔150的端壁连成一体。另外，最外层壁184，194，204延伸并与各自的轮毂筒185，195，205相切。
在图26-28所示的连接件210，220，230上分别有5个，6个或7个插腔150，其中每个腔150沿各自的轴线设置，此轴线分别与轮毂轴线212，222，232相交，并从这些轴线处放射形延伸。这些插腔轴线211，221和231以45°角距离分隔，和图23-25所示的连接件情况一样。而且，在图26-28中的每个连接件中，即为了美观又为了其功能用途，外壁部214，224，234分别与轮毂筒215，225，235相切设置。例如连接件210的壁214连同相关插腔的延续壁提供了一个宽阔的平整的表面，以支承连接件，并且/或者提供一个平整的表面以限定结构的外边缘。
图29的连接件240实际上是图1中连接件的外型。在本实施例中作为具有共同的尺寸的一系列连接件的其中之一。在这一点上，从轮毂轴线242到任何腔壁面的距离“d”与其它图示的连接件形式中的距离一样是均等的。
参看图30和32，本发明的装置，根据预定的尺寸跨度还带有一系列长度渐增的柱件，这样一套各种尺寸的柱件可以与上述的连接件组装在一起以形成构成一个组装总成的一系列直角三角形结构单元。在图30的组合图形中，表示了一组长度渐增的柱件140a-140f，长度的递增是具有这样规律的，即当任何两个已知尺寸的柱件由连接件连接起来构成直角三角形的二边时，下一个更长的柱件的尺寸是形成该三角形的斜边的合适尺寸。如图32中，三插腔直角连接件190和最小尺寸的两柱件140a相连，形成直角三角形的直角边。在该图中，竖直方向的柱件140a和4插腔连接件200相连，并且水平方向的柱件140a和5插腔连接件210相连。具有比连接件140a更长的下一个尺寸的连接件140b与连接件200、210相接，构成小直角三角形的斜边。
在图32的图示中，形成上面所描述的直角结构件的斜边的柱件140b由标号250指示，它本身构成了更大尺寸的直角三角形构件260的一侧边。在这里，连接件200与第二柱件140b相接以便形成三角形260的两边。一个第二4插腔连接件200与上柱件140b的上端相连，并且，在长度顺序上是第三级的柱件140c和上连接件200及上述连接件210相连，以构成三角形构件260的斜边。如图32中所示很明显，一对柱件140c可以依次组成更大的直角三角形结构单元270的边，其斜边是由再下一个更大尺寸的柱件140d构成。在一套构件中所提供的最大长度柱件的允许限度内，可以逐次组装成渐大的直角三角形结构单元。
在本发明的系统中，根据预定的公式决定柱件的长度递增幅度。因此，在具有“n”个不同长度的系统中，每个柱件长度按以下公式决定LX＝(1.414)(X-1)＊Dmin-(2＊d)，其中，LX＝一系列1到n的柱件中的第X级柱件的长度Dmin＝由系列中最短的柱件所连接的两个连接件的轮毂轴线间的间隔d＝从轮毂轴线到插腔端壁的距离组装一个直角三角形结构单元的结构，包括组装一个其中一个三角形的斜边构成第二个更大的直角三角形的侧边的结构的方法是众所周知的。但是在本发明的玩具系统中，独特的优越性产生于连接件和柱件的设计，这种设计构成侧向相接的连接件和柱件的组合体。这使得部件可以从组合体上组装和拆卸下来而不导致连接件和连接点之间的中心对中心距离的变化。因此，这种复杂的，刚性的，多维的结构是能够很容易地设计和组装成的。
如图32中所示，在渐长柱件140a-140f和具有180°间隔的插腔的连接件之间还有一个很便利的几何相对关系，这种关系具体地说，即是包括连接件170(图22中所示)，该连接件为两插腔连接件，其上插腔同轴背靠背设置。这种连接件可非常有用地作为对接连接件，以连接两个较短的柱件而形成一个较长的柱件组件。当连接件170之一(该件可简称为对接连接件)和已给尺寸的两柱件连接时，形成了在长度上与比所对接的柱件大两级尺寸的柱件等长的柱件组件。因此，如图32中所示，最短的柱件140a中的两个件对接形成在长度上和柱件140c相等的柱件组件。下一个尺寸的柱件140b中的两个件相对接，形成在长度上与柱件140d相等的柱件组件。其它的相应的组件如图32的组合图中所示。当然，为了发展长度不同于图30中所示的标准渐长柱件组件，可以用对接连接件170连接不同长度的柱件。
因为一切连接件，无论外形如何，都具有从轮毂轴线到插腔的端面之间相同的间隔“d”，所以在任何情况下，以同轴的方式将柱件组装到连接件上都将获得图30中图示的关系。
图33和34中所示的组件中包括许多单腔连接件160(图21)，该连接件与许多已知同一尺寸的柱件，例如图30中所反映的柱件140c，相接。第一组(图中有2个)单腔连接件160以并排的关系排列，中间间隔一个连接件的宽度，且可转动地连接到如图34中标号280所指示的柱件上。柱件280穿过轮毂开口281，且在此开口中，柱件280被自由地安装着。为了辨别方便，标号282用于标志第一组的连接件。与连接件282交错设置的是与该件类似的连接件，由标号283标示。连接件283咬合固定在柱件280上，其锁凸130，131被紧紧地装卡在该柱件的槽144中，所以将柱件紧密地夹卡住。因此，当分立连接件282相对于柱件280自由地运动时，交错连接件被刚性地固定到那里，既不能转动又不能滑动。一串这种组合构成了一个带状铰结构，此结构可以根据要求为环形的形式或有限的长度，也可以是某一用途所要求的任何合适的长度。如图33中所示，柱件的末端从带状结构的每个侧边缘伸出一小段。
图33，34中所示类型的结构具有各种各样的很有用的使用方式，可以构成轨道用于象推土机，起重机以及类似这样的轨道车辆，也可以呈板状结构以在一种玩具结构中作为墙面或顶面。例如地板表面及其它类似的物体。而窄条形这种组件则可用作，例如柔性索状元件。
现在参看图35-41，该图指示了一个具体的设计，具有该设计的连接件用于和另一个具有类似特征的连接件组装，因此，该连接件可构成一个连接件组件，以提供一种装置用于连接在不同平面方向延伸的柱件。
图35中图示的连接件310具有4个插腔150，每个腔以45°角相隔。直接背对着柱件的插腔150a的位置上有一个特殊插腔311。腔311由间隔边壁312，313和端壁314所限定，边壁312，313的间隔距离与连接件的标准厚度相等，并且相对于通过连接件310的几何中心延伸的假想平面对称设置，该假想平面上包容有位于背面的插腔150a的纵轴线。端壁314的朝外表面位于和上述提到的平面呈直角的平面上，并且也穿过连接件的由标号315指出的主轴线。
连接件310以图35-37中所示的方式组装在一起，这时，各自特殊的插腔311彼此相对，并且二连接件的主平面之间为直角取向。分立的连接件310被压在一起直到插腔311的端壁314之间紧密接触，这样每个连接件各自的中心轴线315实质上位于一个共同的平面上。
而且，每个腔壁312，313上具有的横向设置的槽316，在卡住锁定关系中，与从辐壁319的两相对侧边伸出的凸条317配合。所以，当两个连接件组装在一起时，除非故意分开，它们是比较紧地并且不可拆地锁定在一起的。
如图36中所示的，当侧壁312，313第一次夹住外伸的凸条317时，该侧壁向外移。当壁312，313由于凸条317而向外移动时，小开口318的存在能使相对的插腔150a的夹卡件能容易地互相对着移位。当二连接件挤压在一起达到其最终位置时，端壁314互相紧靠着，并且如图37中所示，该组凸条317中的每个将位于该组槽316的每一个中。
图35-39中的连接件组件为位于两个成直角放置的两平面的方向上的柱件提供支架。因此这种连接件的排列对组装总成的外侧拐角部非常合适，这能从对图38和39的观察中得出。
在组合图40中，图35-37中所示形式的连接件设计为用于和一个第二7插腔连接件410相连。连接件410包括一个设置成与插腔150a共轴背对放置的特殊插腔411。
为构成多平面组件，连接件310，410的组装以相对于图35-39所描述的同样的方式完成。如图41中所示的，最终的组件俯看为T-型外形，并且为三个平面方位上的每个平面上的柱件提供安装。在图40，41的T-型组装件中，由于另一连接件的出现，柱的侧向咬合组装对上插腔150a是不易进行的。然而，通过在腔端壁中设置的开口318，所有都跟上面描述的一样，以一个初始角度插进，通过一个转动使安装成为可能，为了使柱件的组装能顺利进行，开口318能使卡夹件16更易地分开。
但是，对于某种应用而言，为了能转动或为了沿柱件轴向固定连接件的位置，最好，把连接件与通过连接件中心轮毂开口的柱件锁定在一起。为此，本发明的系统中包含例如图示于图42-44中一个驱动件，用于摩擦地并且不允许转动地夹卡住柱件。在图示的形式中，驱动件包括一个驱动块510，该驱动块510由合适的塑料材料注模成形而成，并且很好地和上述插腔150组合在一起。具体地说，驱动件包括在夹卡件126之间限定一个窄喉区的相对伸出的锁凸130，131。靠近腔150的闭合端处，部件510上设置有一个从其一侧表面512横向伸出的驱动把511，此把基本上平行于锁凸130，131。
在驱动块510的典型应用中，具有8个插腔，具有独特的雪片外形的连接件240装在柱件513上。驱动块510安在柱513的主体部，这样，2个锁凸130，131被容纳在柱的相对的纵向槽144中，并与其锁定在一起。因此，块510紧密地固定于柱上以限制其任何转动，同时，摩擦限制了其沿柱的轴向运动。(但是在适当的压力下，可沿此柱滑动)。
驱动把511在连接件上的位置是这样的，当连接件240和驱动块510直接彼此相邻时，驱动把511定位在，实际上是占据在，一对相邻的，径向设置的辐板123之间的梯形空间内。柱513和连接件240因此不能相对转动被相互锁定住，所以施加到一个件的转动驱动相应地被传给到另一个件上。通过定位在连接件的相对侧的驱动块，在柱的轴向方向上，连接件被锁定到位。
对于许多动态的玩具组件，驱动滑轮和/或轮子是有用的且理想的部件。为了有利于说明本发明，组合的轮件610如图45所示。这是一个具有外侧缘611和一个中心轮毂开口612的注模部件，该中心轮毂开口用于与柱件紧密配合，。从中心开口612向外径向辐射的有一个或多个驱动腔613。这些腔设置为用于与驱动块上的驱动把511(图42)配合。如图47中所示，轮件610带有外圆形槽614，当与相应的驱动带配合时(图中无表示)，该槽能使轮件起皮带轮的作用。当件610作为皮带轮运行时，它驱动地连接到柱上，根据可能的情况，利用驱动块510，既可作为一个驱动轮又可作为从动轮运行。
通过装上图46中的轮胎件，件610被覆盖而形成轮子。一般由标号620指示的轮胎件由象氯丁橡胶一样的有弹性的合成橡胶构成。轮胎621的内侧宽度为能紧密接受在圆形腔614中。轮胎外部622比其内部621宽，最好在宽度上与轮件610的外侧缘611的厚度相等。台肩623形成在轮胎的每个边上。轮件610的固定外凸缘624用于在支承边缘上同心地定位轮胎。
当作为一个轮子使用时，轮件610可以根据需要被驱动或不被驱动。如果它被驱动时，那么就如先前所描述的那样使用一个驱动块510。
为组装种类繁多的、既具有静态又具有动态特征的结构，本发明的结构型玩具系统提供了一种独特的简化的，不平常的，多用途的结构型连接件。利用能迅速拆装的多种类型的标准安装件的大规模地，经济地注模成型工艺，使本系统无疑适合大量生产。
在本发明的概念范围内，构置一个象环形导轨或带，被驱动转动系统或类似物这样的结构简单、有效的动态结构是可能的。这些结构由标准化的柱件和标准化的连接件的组合而实现。即尽管插腔的数目各异，但连接件均带有标准的插腔，而且这些腔位于离开连接件的基轴线一标准距离的位置。同样地，柱件尽管带有各种长度的主体部，但具有标准规格的外形。另外，通过提供能端对端连接两柱的对接连接件，通过相对有限数目的标准柱长度组就能使所构成的结构成倍增加了。
本发明的结构型玩具的构件很适合由合适的塑料材料大规模注模成形生产，为了不同目的可使用不同的塑料材料，当然，选择具有合理强度和弹性的材料以便能够适合夹卡件的，多次的组装和拆卸操作的功能是必要的。一个适合于此用途的已知材料是希肯M270(celcon M270)，一种由新泽西查塔姆的霍克斯特塞兰尼斯(Hoechst celanese，chatham，Naw Jersey)制造的乙醛共聚物。
通过使类轮毂连接件能够由侧向夹卡作用与柱件连接，使得组合大而复杂的结构变得更可行了，因为构件之间的中心距在件连接期间没必要改变。另外，在组件的组装要求使一个部件轴向插进另一部件的情况下，中心距会暂时变大，此处最好要特别注意，最坏可能是某种型式的结构组装变得不可能。
本发明的结构提供了一种在类轮毂连接件和构件之间独特的双向夹卡作用。其中，在这种结构的外部，夹卡件76的偏斜部提供了侧向间隙，同时，夹卡件的最内部形成一个不偏斜的凹槽，使柱的端缘86在柱侧向插入时能自由进入，也使柱的轴向运动得到绝对的限制。
权利要求
1.一种类型的结构型玩具系统，其特征是，该系统包括一组连接件和一组构件，所述构件适合于可拆地和所述的连接件安装在一起形成组合结构，其中(a)每个连接件具有至少一个端部开口的腔，此腔用于通过其端部接受和夹持一个构件；(b)每个所述的腔具有一个内端壁和一对间隔设置的夹卡件，此夹卡件限定了一条在所述侧壁之间延伸的轴线；(c)一体的锁定凸出装置，该装置从至少一个最好两个所述的夹卡件上向内延伸；(d)所述锁定凸出装置与所述内端壁之间留有空间，并且和所述内端壁一起限定了一个第一锁定室；(e)所述夹卡件形成有从所述锁定凸出装置到所述腔的开口端延伸的凹槽；(f)所述凹槽基本上与所述轴线同轴，并且一对相对的所述槽限定一第二锁定室；(g)为了限定于一个基本上圆柱形的外套中，所述构件具有至少一个端部；(h)所述端部限定一条所述构件的轴线，并且在外端部上具有锁定凸缘，该锁定凸缘可被侧向接受在所述第一锁定室中，此时其在所述构件的轴线方向上的运动被锁定；(i)所述的端部进一步还具有与其紧邻地且局部地限定所述锁定凸缘的环形槽；(j)当所述构件侧向插入所述端开口腔时，所述的环形槽用于容纳所述锁定凸出装置；(k)所述凹槽的形状及位置为能紧密地夹持所述构件的圆柱形外套；(l)为了确保所述构件能侧向插入所述腔，所述夹卡件能有弹性地偏斜。
2.根据权利要求1的结构型玩具系统，其特征是(a)所述构件在其外端区域中具有大致上圆形的横截面;(b)每对夹卡件之间的间隔小于所述圆形横截面的直径;(c)所述夹卡件的凹腔轮廓基本上与所述构件的圆形轮廓相对应。
3.根据权利要求2所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述类轮毂连接件的一个部分在每对夹卡件的内端部之间延伸，并且该部分与所述夹卡件构成一个大致上U形的腔以横向容纳一个构件的一个端部;(b)在截开所述夹卡件的平面上，沿纵轴向的所述腔的横截面形状大致上与构件的端部的纵向截面形状非常一致。
4.根据权利要求1所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述锁定凸出装置具有弧形的凸面外形，且基本上从夹卡件的一侧边延伸到另一侧边;(b)所述构件中的环形槽所具有的截面形状能紧密地接受所述锁定凸出装置，所述构件藉此在所述构件的轴线方向上被锁定而不易从所述连接件上分离出来。
5.根据权利要求1所述的结构型玩具系统，其特征是，(a)所述构件至少在其长度范围内的一个部分具有大致的圆形横截面;(b)所述构件在至少其长度范围的一个部分内，在所述大致为圆形截面的外套内，为大致的X型横截面;(c)所述具有大致X型横截面的部分可被容纳在一对所述夹卡件之间的空间中，此时所述构件安装成和所述夹卡件的轴线成直角;(d)所述构件适于被用力横向压入在所述夹卡件上的一对相对的锁定凸出之间，且从此被所述凸出锁定地卡住。
6.根据权利要求1所述的结构型玩具系统，其特征是(a)在所述夹卡件上的相对的锁定凸出横向延伸且延伸进入所述夹卡件之间的空间;(b)所述柱件具有一个由所述环形槽局部限定的端凸缘，且具有一个与所述槽隔开的平坦的端表面;(c)所述环形槽和所述锁定伸出，所述端壁和所述平坦端表面具有这样的几何关系，即当所述柱件组装在插座中时，所述柱件的平坦端表面紧紧地并有弹性地在轴线方向上被推进到与所述端壁成面对面地接触。
7.根据权利要求1所述的结构型玩具系统，其特征是所述连接件具有(a)限定了一条所述连接件的中心轴线的中心芯;(b)一组关于所述芯基本上径向设置的插座;(c)所述芯和插座形成一个具有大致上平面外形和预定厚度的连接件;(d)一个在所述连接件的一侧上的侧边开口腔，该腔延伸到所述中心轴线，并且具有与连接件厚度相等的宽度;(e)所述侧边开口腔用于接受一个第二连接件以形成具有在两个平面中径向设置插座的一个组合连接件。
8.根据权利要求7所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述连接件具有直接背对所述侧边开口腔的插座，在一个由第一和第二连接件构成的组件中，第二连接件具有一个在第一连接件中位于侧边开口腔位置处的插座。
9.根据权利要求7所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述侧边开口腔由一对间隔、用于接受第二连接件的平行导向壁所限定，所述导向壁具有和在第二连接件上的制动装置配合的制动装置，该装置使一对组装的连接件保持连接关系。
10.根据权利要求9所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述连接件具有一组插座，每个插座都由一对夹卡件和端壁组成;(b)相邻插座的端壁是相邻的且一体地相连的;(c)至少所述其中一个端壁是被开口的，以便形成一个开口，以保证在第一和第二连接件组装期间，制动装置咬合前，所述导向壁的向外偏移。
11.根据权利要求10所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述连接件具有直接背对所述侧边开口腔的插座;(b)所述上面提到的插座具有所述被开口的端壁。
12.根据权利要求11所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述的插座具有适合于横向地夹卡所述柱件的端部的构形;(b)为了能提供除横向夹卡以外的柱组装方式，所述上面提到的插座的夹卡件，在所述开口端壁的部分移位时，是可张开的。
13.根据权利要求7的结构型玩具系统，其特征是(a)所述侧边开口腔在其上具有一个第一类型的制动装置;(b)位于正好背对所述侧边开口腔位置的所述连接件的部分带有一个第二类型的制动装置，此装置可和所述的第一类型的制动装置相配合，以便锁定地固定住呈组装关系的一对连接件。
14.根据权利要求7所述结构型玩具系统，其特征是(a)所述连接件具有一组插座，其中每个插座包括一对夹卡件和一个端壁;(b)相邻插座的端壁是相邻的而且是一体相连的;(c)至少一个所述插座直接与所述侧边开口腔背对设置;(d)所述插座平衡地设置在包含所述侧边开口腔和所述一个插座的平面的同一侧上;(e)籍此，当所述连接件和一个第二个连接件相连时，所述第二连接件具有一包含其插座的轴线的平面，第一连接件的插座延伸在第二连接件的平面内并且/或者延伸在第二连接件平面的一侧。
15.根据权利要求14所述的结构型玩具系统，其特征是(a)第一连接件带有直接与所述侧边开口腔相对的一个插座，和在一平面的一侧的所有其它插座，此平面包含所述的一个插座和所述的腔，且和所述第一连接件的平面呈直角的关系。
16.根据权利要求15所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述第二连接件的外形与第一连接件的外形一样;(b)藉此，一对相连的所述连接件限定了一直角转角结构。
17.根据权利要求15所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述第二连接件的外形带有在大于180°的周向排列延伸的插座;(b)藉此，一对相连的所述第一和第二连接件限定了一个T型相连结构。
18.一种类型的结构型玩具系统包括一组连接件和类棒柱件，此柱件由模注的塑料材料制成，并且可拆地和其它件相连以形成紧凑的结构，其特征在于，至少其中某些连接件包括(a)设置在预知的插座轴线上的一个插座形成部;(b)所述插座形成部包括一对空间间隔的，悬臂式安装的，大致平行的并对称于所述插座轴线的夹卡件;(c)为了可拆下地但稳固地夹持与所述插座轴线同轴的柱件，所述夹卡件形成有第一内锁定装置，以锁定柱件;(d)为了可拆下地但稳固地夹持位于沿所述插座轴线的预定轴向位置上的柱件，形成在所述插座形成部中的第二内锁定装置内锁定柱件;(e)加长的类棒柱件形成有相对的端部和与所述端部一体相连的中间部;(f)为了和所述连接件的第一和第二内锁定装置配合，所述相对的端部带有第一和第二内锁定装置，籍此，第一内锁定装置在所述插座轴线的同轴直线上固定一个柱件，而第二锁定装置在所述插座轴线上的预定轴向位置固定一个柱件;(g)每对夹卡件在它们之间限定了一个侧边开口的、轴向设置的插座;(h)为了在与所述插座轴线方向的横跨方向上保证柱件的端部的横向咬合接合，所述夹卡件可弹性地张开，藉此，所述柱件被牢固地间隔定位于相对于所述插座形成部的固定装置上。
19.根据权利要求18所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述第二内锁定装置包括相对地位于所述间隔的夹卡件上的类凸元件，和在所述柱件的相对端部上的对应的槽装置;(b)所述类凸元件定位在横跨所述插座轴线的方向上，以便，当一个端部横向地容纳在所述夹卡件之间时，与对应的槽装置配合。
20.根据权利要求19所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述插座形成部包括一个和所述夹卡件一体的且与所述类凸元件间隔的端壁;(b)所述柱件具有与所述对应的槽装置间隔的端表面;(c)所述类凸元件和所述端壁之间的间隔是与所述对应的槽装置和所述端表面之间的间隔相对应的，当所述柱件插在所述插座形成部中时，所述端壁与端表面被推进成紧贴地相接触。
21.根据权利要求18所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述第二内锁定装置包含类凸条内锁定装置，此装置位于所述插座形成部或所述柱件上，而在所述部或件的另一个上有对应的槽装置。
22.根据权利要求21所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述的插座形成部具有一个由端壁形成的封闭端;(b)所述柱件具有一个端表面;(c)所述第二内锁定装置可紧紧地推进所述端表面使其与所述端壁紧贴着接触。
23.根据权利要求18所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述连接件包括一个具有尺寸和形状适合于轴向容纳柱件的横向开口的轮毂形成部，并限定了一条轮毂轴线;(b)所述轮毂轴线设置为与所述插座轴线成直角并实际上与其相交;(c)所述连接件包括一个一体的与一个单轮毂形成部结合一起的单插座形成部。
24.根据权利要求23所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述连接件包括一对一体的与单一轮毂形成部结合在一起的插座形成部;(b)所述插座形成部是背对设置的，并且沿一条公共插座轴线。
25.根据权利要求23所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述连接件包含一组“n”个插座形成部;(b)每个所述插座形成部沿各自的插座轴线，此轴线设置成与其相邻的插座轴线大约呈45°，并且所述的轴线实际上在所述轮毂轴线处彼此相交;(c)这里“n”是在2到8之间的整数。
26.根据权利要求24或25所述的结构型玩具系统，其特征是(a)每个所述的插座形成部设置成与所述轮毂轴线相隔一个固定的预知的距离;(b)由此，当柱件被夹持在一个插座形成部中时，所述柱件的外端面与所述轮毂轴线间隔一个固定的，相同的距离。
27.根据权利要求26所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述系统包括一系列渐长的柱件，其中(b)在一个具有“n”个不同长度的系统中，每个柱长根据以下公式得出LX＝(1.414)(X-1)＊Dmin-(2＊d)其中LX＝一系列1到“n”的柱件中第X级的柱件的长度，Dmin＝由系统中最短柱件连接的两连接件的轮毂轴线之间的间距，d＝从轮毂轴线到插座形成部的端壁的距离;(c)所述系统的一组连接件和柱件适合于组装成一个或多个直角三角形。
28.根据权利要求27所述的结构型玩具系统，其特征是(a)一个组件，该组件中包含一个权利要求33中的连接件，系列中LX级长度的两个柱件与之相连，其总长度与具有所述系列中L(X+2)级长度的柱件相等。
29.根据权利要求18所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述夹卡件形成有相对插座轴线横向延伸的类凸条凸件，且该凸件朝向插座轴线向内伸出;(b)在柱件端部之间的预定区域中，所述柱件形成有相对纵向延伸的槽;(c)所述柱件可被紧紧地以与插座轴线成90°的方向接受在所述插座中，此时所述类凸条凸件被接受在相对的一对所述槽中;(d)籍此，所述连接件不可转动地卡夹住所述柱件，此时，所述柱件位于与所述轮毂轴线平行的方向上。
30.根据权利要求29所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述的连接件包括一个轮毂形成部并限定了一条轮毂轴线，该轮毂形成部具有尺寸和形状适于柱件的轴向插入的横向开口;(b)所述的轮毂轴线与所述插座轴线呈直角且与所述插座轴线相交;(c)一组这样的连接件被连接以构成一个类带状结构;(d)第一组这样的连接件并排设置并间隔一定距离，此距离至少等于连接件的宽度;(e)所述第一组的每个件的轮毂轴线是同轴设置的;(f)一个第一柱件通过所述第一组的每个连接件的轮毂延伸;(g)这种连接件的第二组并排设置，并且位于第一组的连接件中的每两个连接件的之间的空间中;(h)通过连接件的类凸条凸件和相对的一对所述第一柱件的纵向槽的配合，第二组的连接件卡夹住所述第一柱件;(i)这种连接件的另外一组和柱件依次相接，扩展式一个类状型铰结构。
31.根据权利要求29所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述柱件具有一个这样的长度，即与连接件的所述的第一和第二组的结合宽度相应的长度，以致于所述柱件的端部从组装件的横向两侧伸出。
32.根据权利要求28所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述连接件形成有一个一体的横向延伸的驱动把;(b)所述连接件安装在柱件上，此时所述连接件的类凸条凸件被容纳在所述柱件的相对槽中，藉此，所述连接件以固定关系锁定在所述柱件上;(c)一个附加的件可转动地安装在所述柱件上;(d)所述附加件与所述连接件相邻定位;(e)所述驱动把是与所述附加件的一相邻部驱动地配合，藉此，所述附加件能驱动柱件或被所述柱件驱动。
33.根据权利要求32所述的结构型玩具系统，其特征是(a)所述附加件包含一个具有凸缘部和轮毂部的圆形类轮件;(b)所述轮毂部具有用于接受所述柱件的一个轮毂开口;(c)为了接受所述连接件的驱动柄，所述类轮件带有一个驱动开口，该开口位于从所述轮毂部的中心径向向外的一个预定距离处;(d)在所述凸缘部中，所述类轮件具有一个朝外的环形槽。
34.根据权利要求33所述的结构形玩具系统，其特征是(a)由弹性材料制成的一个环形类胎件;此件可拆地安在所述环形槽中。
35.一种配件，该配件用于对接权利要求1中的结构型玩具和包含有长方形空心模注积木元件的积木组，所述的积木元件带有一个由顶壁和四件边壁限定的腔，一组从顶壁向外延伸的规则间隔的圆形凸起和一组从所述顶壁向所述腔且朝向开口边延伸的内伸出件;所述配件包括(a)具有一侧开口的，矩形外形的模柱空心配件块;(b)所述模注空心的配件块具有一个顶壁和四个侧壁;(c)所述边壁的内壁限定一个封闭区域，该区域用于盛装所述积木块的一组已知圆形凸起，籍此，所述的侧壁能被所述圆形凸起，从内侧紧贴地配合着;(d)所述模注空心配件块具有一组加长的，从其封闭侧延伸的圆柱形伸出件;(e)所述圆柱形伸出件具有实际上比它们的直径长的长度;(f)空间分隔的所述加长伸出件对，以一定距离互相分离，此距离大约等于所述积木元件的侧壁的厚度的两倍，藉此，一对所述加长伸出件当插进两相邻积木元件的开口侧后，把所述积木元件固定在一起并固定到配件上;(g)所述配件具有从它顶壁延伸到基本上其开口侧边的空心管状内伸出件，并且其内径可紧密地容纳所述构件的一个外端部。
36.根据权利要求35所述的配件块，其特征是(a)所述配合块的宽度与所述至少某几种积木元件的宽度对应;(b)所述加长的伸出件是可被容纳在所述某一积木件内，并且是被卡夹在其中的。
全文摘要
一种结构型玩具系统，该系统包含连接件和类棒柱件，所述连接件上带有一个或多个插座，类棒柱件插在插座中。其中一种连接件的构形可以使两个连接件互相成直角地组合在一起，构成能在两个平面内插入柱件的连接件组件；系统中的柱件是一系列根据预定跨度渐长的柱件，不同长度的柱件之间具有某一确定的几何关系，通过这一确定的关系，柱件和连接件可以构成一复杂的构形，本玩具系统特别适合于利用注模成型技术大量生产。
文档编号A63H33/08GK1062096SQ9111148
公开日1992年6月24日 申请日期1991年12月11日 优先权日1990年12月11日
发明者乔尔·I·格利克曼 申请人:组合玩具公司