CN107636237B - 空间结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空间结构，其能够快速且容易地组装和拆卸建筑元件，从而确保必要的结构鲁棒性，该空间结构基本上包括：在其表面上具有多个插槽(2)的接头(1)，旨在于其两端的任一端处插入所述插槽(2)中的杆(3)，其内表面(6)允许杆(3)的一端插入并且其外表面联接到插槽(2)的穿孔螺钉(5)，以及适于插入接头(1)的插槽(2)中并且通过由于穿孔螺钉(5)的推力产生的压缩而封闭的柔性垫圈部分(8)，以便呈基本上封闭的垫圈的形状，使得所述杆(3)锁定在穿孔螺钉(5)的内部，从而防止组件的拆卸但并不防止杆(3)在插槽(2)内的旋转。

Description

空间结构

技术领域

本发明整体涉及建筑领域，并且具体地涉及可配置的模块化空间结构系统，这种类型的空间结构系统包括连接到彼此以形成三维结构的接头和杆。

更具体地，本发明涉及一种空间结构，其能够快速且容易地创建轻质和坚固的建筑元件，这也确保了它们的可修改和可移动的性质，所有这些都确保了必要的结构鲁棒性而无需合格人员参与其中。

背景技术

通过接合接头和杆的元件构建的空间结构系统长期以来已被应用于现有技术。每个接头元件可以接合到不同方向上的各个杆，并且每个杆接合到两个接头，在每个端点处接合一个接头，使得通过这两种类型的元件，可以构建具有广泛可变配置的三维结构。

这些系统的示例可以在例如专利US4905443、US5074094或US6378265中找到，其中描述了这种类型的不同系统，并且依赖于上述接头和杆，这些系统能够构建基本上刚性的结构。

然而，这些文件均具有相同的问题，该问题在于所述结构在构建完成之后在无须拆卸整个结构或至少整个结构的大部分的情况下校正所述结构的可能性。

为解决这个问题，已经开发了可配置的模块化空间结构，这不仅能够实现容易的组装，而且可以进行简单地拆卸，此外，由于其部件的设计，接头之间的互连杆中产生的扭转应力可以减轻。这些系统的示例可见于属于同一申请人的文件ES2362845。

然而，尽管所述文件的空间结构完全符合其设计的要求，但拆卸和涉及的元件数量均为潜在的改进领域。

具体地，拆卸包括两个主要方面。一个是改进接合弹性，以进一步有利于单元拆卸。这主要是由于以下事实：在ES2362845中描述的垫圈部分由于其设计而有时不具有足够的弹性，这防止垫圈在保持螺丝被移除时完全恢复其初始状态，也就是说，垫圈会失去弹性，从而妨碍拆卸。

此外，由于在安装组件时施加在组件上的力，垫圈陷入杆的端部处的凹槽内，从而防止在拆卸的情况下拆卸所述杆或使其被拖出。

发明内容

本发明涉及解决先前提到的现有技术问题的模块化空间结构，因为它允许减少元件的数量以进行容易地组装和拆卸，同时完全符合所有必要的机械负荷。

因此，本发明的空间结构的可逆性质使得空间结构建立之后能够进行结构的改变，从而校正建筑物的误差以及在构建之后更换有缺陷的部件而不影响相邻的元件。

此外，如下所述，元件的联接可以借助于小的紧固工具容易地进行，而不需要复杂的专用工具或熟练工人，因为操作者必须仅将杆的端部装配到适当接头的所需的插槽，并拧紧穿孔螺钉，以便紧固两个部件。

为实现这一点，本发明的空间结构至少包括：

-一个接头，其在其表面上具有多个插槽，其中每个插槽具有联接装置，

-一个杆，其在其两端的任一端处插入接头的插槽中，并且其中所述端部各自包括至少一个保持元件，

-一个穿孔螺钉，其内表面允许杆的端部的插入并且其外表面具有与插槽的联接装置互补的联接装置；

-柔性垫圈部分，其适于插入接头的插槽中，并且通过由于穿孔螺钉的推力产生的压缩而封闭，以便呈与杆的端部的保持元件配合的基本上封闭的垫圈的形状，使得所述杆锁定在穿孔螺钉的内部，从而防止组件的拆卸但并不防止杆在插槽内的旋转，

其中柔性垫圈部分包括两个元件：

-对应于柔性垫圈部分的外径的薄条，薄条负责为垫圈提供最大可能的弹性；以及

-在所述薄条的内径上的多个齿，齿的厚度大于薄条，齿向内突出，使得所述齿与仅存在薄条的空区域交替，从而形成齿圈。

因此，由于垫圈的外部结构由薄条组成，所以获得了所需弹性，使得垫圈在不再被穿孔螺钉压缩时可恢复其形状，从而能够使组件被释放。另一方面，由于比所述薄条厚的多的齿形部分或齿，所以实现了保持薄条和支撑其所经受的应力所需的抵抗力。

现有技术的先前问题在于，由于垫圈是结实的不能去除材料，所以由钢制成的所述垫圈的弹性不足以使它们能够恢复其形状并使结构能够拆卸。

此外，为避免由于通过杆传递的应力而使垫圈部分卡住，所述杆在其端部处所具有的所述垫圈部分的保持元件不再包括垫圈部分插入其中的凹槽如现有技术中所阐述的，相反，保持元件由当所述垫圈经受压缩时搁置在其上的阶状件组成。然而，通过使其侧面中的一个侧面自由，由于未形成通道，因此即使支撑应力的垫圈的齿形部分由于应力而略微变形，仍可防止垫圈被卡住，从而释放组件。

此外，根据本发明的系统的接头在其表面上包括多个插槽，以便于构建不同的成形结构。因此，单个接头可以联接到许多个杆，杆中的每个在不同的方向上，使得涵盖广泛的可能性。另外，杆与接头之间的所述接合也快速且方便地进行。

更具体地，安装所述结构仅需要操作者将垫圈部分放置在对应的插槽中，然后将杆的端部插入具有光滑内表面的穿孔螺钉中，并且穿孔螺钉的外表面具有连接到接头的插槽的联接装置。因此，所述穿孔螺钉在插槽中的联接导致垫圈部分的压缩，垫圈部分封闭到杆的端部上并以可逆的方式将杆锁定。

随后，在任何时候拆卸或修改所述结构时，将适当的杆与接头分离就足够了，这通过将穿孔螺钉与接头脱离来实现，从而使垫圈部分免于压缩，因而恢复其位置，释放在杆的端部处的保持装置，并使杆能够被取出而不影响结构的其他接头和杆。

此外，由于穿孔螺钉的内表面与杆的外表面一样光滑，所以一旦杆接合到接头就可使所述杆旋转，使得扭转应力被释放，杆仅在轴向应力的作用下工作。

附图说明

为完成本说明书，并且为帮助更好地理解本发明的特征，本说明书附有一组附图作为其整体部分，所述附图作为说明而非限制，表示以下：

图1a示出本发明的空间结构的接头的俯视图。

图1b示出前图的接头的正视图，其横截面穿过中心平面。

图2示出构成本发明的空间结构的杆中的一个杆的透视图。

图3a和图3b示出本发明的空间结构的穿孔螺钉的正视图和横截面侧视图。

图4示出本发明的空间结构的柔性垫圈部分的视图。

图5a和图5b分别示出其中当柔性垫圈部分脱离、未压缩且处于工作位置时其相对于杆定位以及当柔性垫圈部分被穿孔螺钉压缩时其相对于杆定位的位置的视图。

图6a和图6b分别示出组件元件的分解透视图的横截面图以及其全部元件联接并处于操作位置中的本发明的结构的横截面图。

图7a和图7b分别示出从外面和内面看去的柔性垫圈的一部分的另选实施例的视图。

具体实施方式

根据示出本发明的优选实施例附图，本发明的空间结构包括：

-接头1，其在其表面上具有多个插槽2，其中每个插槽具有联接装置7，

-杆3，其两端的任一端插入接头1的插槽2中，并且其中所述端部各自包括至少一个保持元件4，

-穿孔螺钉5，其内表面6允许将杆3的端部插入并且其外表面具有与插槽2的联接装置7互补的联接装置7’；

-柔性垫圈部分8，其适于插入接头1的插槽2中，并且由于穿孔螺钉5的推力产生的压缩而封闭，以便呈与杆3的端部的保持元件4配合的基本上封闭的垫圈的形状，使得所述杆3锁定在穿孔螺钉5的内部，从而防止组件的拆卸但并不防止杆3在插槽2内的旋转。

其中柔性垫圈部分8包括两个元件：

-对应于柔性垫圈部分8的外径的薄条10，薄条10负责为垫圈提供最大可能的弹性；以及

-在所述薄条的内径上的多个齿11，齿11的厚度大于所述薄条，齿11向内突出，使得所述齿11与仅存在薄条10的空区域交替，从而形成齿圈部分。

而且，如图所示，特别是在图1b、图6a和图6b中，接头1进一步包括限定其垂直取向的通孔12，也就是说，通孔12将其放置在空间内。优选地，根据本发明的优选实施例，还包括插入在所述通孔12的中心区域中的衬套(未在图中示出)。

该衬套的目的是能够为模块化结构的外部零件提供支撑和固定，诸如固定紧固和安全元件，或者将整个结构固定到支撑点地面或垂直表面上。此外，当所述通孔12不用作所述模块化结构的任何外部零件的支撑件时，可以用塞子、埋头螺钉或任何其他类似元件覆盖所述通孔12。

此外，根据所述附图中所示的本发明的优选实施例，其中通孔12所在的接头1的极点具有扁平配置，通过限定接头1的垂直取向，这进一步有利于在接头1的空间内的定位，并且因此有利于最终结构的安装。

此外，如图1所示，在由所述扁平配置形成的平坦面中，接头1具有多个小直径的孔13，优选地为8个孔，孔以相等角度围绕通孔12分布，使得固定或紧固到接头1的零件可以通过以特定的45°角转动来取向。

此外，如图2所示，杆3负责将负荷或应力从其出现的接头1传递到负荷或应力在其中传递到结构支撑件的接头1，杆3优选地具有伸长的且圆柱形的形状，在中心处具有较大的横截面，或者换句话说，其中端部具有适于插入接头1的插槽2中的减小的横截面。

另外，杆3的每个端部具有用于保持柔性垫圈部分8的保持元件4。具体地，根据图5a和图5b所示的本发明的可能实施例，所述保持元件4由周边阶状件形成。

以这种方式，杆3在对应于其自由端的第一节段中具有使得杆3能够紧紧地但自由地穿过穿孔螺钉5的内部的外径，然后在进一步远离自由端的第二节段中使所述直径减小，以便形成构成柔性垫圈部分8的保持元件4的阶状件。具有恒定直径的该第二节段延伸过柔性垫圈部分8的宽度的两倍的长度，然后逐渐增加形成第三锥形节段，直到其达到杆3的中心区域的最大外径。

关于穿孔螺钉5，并且根据图3a和图3b所示的优选实施例，互补的联接装置7'由其外表面上的阳螺纹部分形成，阳螺纹部分将在逻辑上与形成插槽2的联接装置7的类似的阴螺纹互补。

图3a和3b还示出，穿孔螺钉5的内表面6以及杆3的外表面是平滑的，使得杆3一旦插入穿孔螺钉5的内部就自由旋转。此外，由于穿孔螺钉5的长度和直径与杆3的端部的直径相适应，所以穿孔螺钉5的内表面允许所述杆3以以下方式被引导：杆3仅在正确的位置中才能进入接头1的插槽2中，从而有利于操作者的安装。

在其下部，如图3b所示，穿孔螺钉5具有带合适角度α的倾斜平面14，倾斜平面14联接到柔性垫圈部分8的具有相同角度α的倾斜节段14'，如下所述。通过联接这两个平面，当穿孔螺钉5旋转以便执行其扭矩功能并且沿其纵向轴线朝向接头1的插槽2的内部前进时，柔性垫圈部分8被向内压缩，基本上形成封闭的垫圈，联接到杆3的端部的保持元件4并由此被固定。

此外，图3b还示出了穿孔螺钉5的所述倾斜平面14在垂直于穿孔螺钉5的纵向方向上的内表面的小阶状件中结束。相对于穿孔螺钉5的其他表面尺寸相对较小的所述阶状件具有充当柔性垫圈部分8的止动件和紧固件的功能。以这种方式，当穿孔螺钉5施加扭矩力时，防止柔性垫圈部分8旋转，从而固定柔性垫圈部分8，使得其唯一的运动是压缩运动，并且使得其直径减小以便从初始打开状态移动到最终封闭状态。

穿孔螺钉5还具有适于在其中联接紧固部件或工具的一系列凹槽9，使得操作者可将组件固定并拆卸。此外，所述凹槽9优选为圆形并且以相等的45°的角度分布，使得它们与接头1的平坦化区域中的孔13互补，从而使外部部件可布置在其中的支撑点和取向的数量倍增，从而使接头1在空间中的取向变得不重要。

根据优选实施例，关于穿孔螺钉5的倾斜平面14和柔性垫圈部分8的倾斜节段14'的倾斜角度α，优选地在30°与45°之间，由于柔性垫圈部分8的组成显示出显著的柔性，所以不需要较高的迎角，诸如在现有技术中，所述角度为45°。

这一点以及在安装组件时所必须付出的工作较少的明显优点成为本发明的主要优点之一，本文提出的柔性垫圈部分8的设计使其成为可能。

具体地，由于柔性垫圈部分8的新设计，柔性垫圈部分8的柔性的显著改进允许柔性垫圈部分8的倾斜节段14'的倾斜角度α如前所述减少到30°与45°之间。这有两个主要优点：

-最大化负责支撑应力的齿11的表面，从而允许组件承受更大的机械负荷，或者

-实现具有双倾斜节段14'的柔性垫圈部分8的另选实施例(未在图中示出)，每个倾斜节段在柔性垫圈部分8的每侧上，使得操作者怎样将柔性垫圈部分8定位在接头1的插槽2内都可以。这是可能的，因为在使所述倾斜节段14'具有45°的最大倾斜角度的情况下，两个此类节段在柔性垫圈部分8的厚度内具有足够的空间，而无需增大柔性垫圈部分8的厚度。

根据如图7a和图7b所示的另一可能的另选实施例，本发明的空间结构具有由于舌槽类型的接合系统或所述柔性垫圈部分8’所具有的类似物而通过它们的内面接合在一起的两个柔性垫圈部分8’，使得它们在两个面上均对称，也就是说，在两侧上具有倾斜节段14'，防止操作者将垫圈部分插入错误的位置中，从而进一步最小化组装时间。

虽然可以容易地推断出两个柔性垫圈部分8，8’的组合是单个部分的厚度的两倍，但是该实施例还具有提供增加的接合强度的优点，这将允许结合更坚固的杆3或具有增加的横截面的杆3。

然而，如前所述，由于杆3的端部的第二节段具有比柔性垫圈部分8的宽度长两倍的恒定直径，因此所述节段将足以确保联接和释放杆3和接头1。

最后，应当注意，如图4所示，柔性垫圈部分8，8’被限定为使得在静止位置中也就是说未经受压缩时，它覆盖313°的圆弧，也就是说，它的两个自由端相对于其内径和外径从中通过的几何中心形成52°的角度。

Claims (9)

1.一种空间结构，其至少包括：

-一个接头(1)，其具有多个插槽(2)，其中每个插槽具有联接装置(7)，

-一个杆(3)，其两个端部的任一端部插入所述接头(1)的所述插槽(2)中，并且其中所述两个端部各自包括至少一个保持元件(4)，

-一个穿孔螺钉(5)，其内表面(6)允许所述杆(3)的所述端部插入并且其外表面具有联接装置(7’)，所述联接装置(7’)由与形成所述插槽(2)的所述联接装置(7)的类似的阴螺纹互补的阳螺纹部分形成，

-柔性垫圈部分(8，8’)，其覆盖圆周的圆弧，适于插入所述接头(1)的所述插槽(2)中，并且通过所述穿孔螺钉(5)的推力产生的压缩而封闭，以便呈与所述杆(3)的所述端部的所述保持元件(4)配合的基本上封闭的垫圈的形状，使得所述杆(3)锁定在所述穿孔螺钉(5)的内部，从而防止组件的拆卸但并不防止所述杆(3)在所述插槽(2)内的旋转，

其中为通过由于借助于穿孔螺钉(5)的推力所产生的压缩封闭所述柔性垫圈部分(8)，所述穿孔螺钉(5)具有角度为α的倾斜平面(14)，旨在联接在所述柔性垫圈部分(8)的具有相同角度α的倾斜节段(14’)处，

所述空间结构的特征在于，所述柔性垫圈部分(8)包括：

-薄条(10)，其对应于所述柔性垫圈部分(8)的外径，以及

-在所述薄条(10)的内径上的多个齿(11)，所述齿(11)的厚度大于所述薄条(10)，所述齿(11)向内突出并且其中所述齿(11)与仅存在所述薄条(10)的空区域交替，从而形成齿圈部分；

并且在于：

用于保持所述柔性垫圈部分(8)的所述杆(3)的所述保持元件(4)由周边阶状件形成。

2.根据权利要求1所述的空间结构，其特征在于，所述杆(3)包括：

-第一节段，其对应于所述杆(3)的自由端，具有能够使所述杆(3)穿过所述穿孔螺钉(5)的所述内部的外径；

-第二节段，其进一步远离所述自由端，所述第二节段的直径小于所述第一节段，从而形成构成所述柔性垫圈部分(8)的所述保持元件(4)的所述周边阶状件，以及

-第三圆锥节段，其向上达到所述杆(3)的中心区域的最大外径，

其中具有恒定直径的所述第二节段延伸过所述柔性垫圈部分(8)的宽度的两倍的长度。

3.根据权利要求1所述的空间结构，其特征在于，所述穿孔螺钉(5)的所述倾斜平面(14)和所述柔性垫圈部分(8)的所述倾斜节段(14’)在30°与45°之间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的空间结构，其特征在于，所述柔性垫圈部分(8)具有双倾斜节段(14’)，每个倾斜节段在所述柔性垫圈部分(8)的每侧上，使得操作者怎样将所述柔性垫圈部分(8)定位在所述接头(1)的所述插槽(2)内都可以。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的空间结构，其特征在于，所述空间结构包括经由接合系统(16)通过它们的内面接合在一起的两个柔性垫圈部分(8’)，使得所述柔性垫圈部分(8’)在两侧上均具有倾斜节段(14’)。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的空间结构，其特征在于，所述柔性垫圈部分(8，8’)以313°的圆周覆盖圆弧。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的空间结构，其特征在于，所述接头(1)具有限定其垂直取向的通孔(12)，并且所述通孔(12)所在的极点具有扁平配置，所述扁平配置形成具有多个孔(13)的平坦面，所述多个孔(13)以相等角度围绕所述通孔(12)分布。

8.根据权利要求7所述的空间结构，其特征在于，所述穿孔螺钉(5)具有适于在其中联接紧固部件或工具以用于组装和/或拆卸的以相等角度分布的凹槽(9)。

9.根据权利要求8所述的空间结构，其特征在于，所述孔(13)和所述凹槽(9)以相等的角度每隔45°分布，使得它们彼此互补。

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