DE69419504T2

DE69419504T2 - Motorvorrichtung für konstruktions-spielzeugsystem

Info

Publication number: DE69419504T2
Application number: DE69419504T
Authority: DE
Inventors: Joel Glickman
Original assignee: Connector Set LP
Current assignee: Connector Set LP
Priority date: 1993-03-02
Filing date: 1994-02-02
Publication date: 1999-11-18
Anticipated expiration: 2014-02-03
Also published as: KR950701242A; CA2134782A1; BR9405893A; RU2116814C1; IL108412A; CN1096229A; AU6297894A; CA2134782C; US5518435A; US5423707A; EP0691874A4; AU673590B2; DE69419504D1; WO1994020184A1; EP0691874B1; JPH08507236A; KR0128539B1; EP0691874A1; IL108412A0; SG49914A1

Description

Die vorliegende Anmeldung steht im Zusammenhang mit den Patentschriften US-A- 5,199,919, US-A-5,137,486, US-A-5,061,219 und EP-A-0 490 033.
Die vorerwähnten Dokumente offenbaren eine neuartige Form eines Konstruktions-Spielzeugsystems, welches aus einer Vielzahl von stabartigen Stangenelementen und einer Vielzahl von nabenförmigen Verbindungselementen besteht Obwohl für das Verständnis der gesamten Offenbarung auf die vorveröffentlichten Dokumente selbst Bezug genommen werden sollte, beziehen sich diese früheren Veröffentlichungen generell auf eine neuartige Form von Stangen und Verbindungselementen, die so konfiguriert sind, daß sie ein Einrasten des Endabschnittes der Stangen in Buchsen ermöglicht, die mittels paarweise angeordneten Greifarmen in den Verbindungselementen ausgebildet sind. Die Enden der Stangenelemente und die Greifarme der Verbindungselemente haben ein Profil, das so gestaltet ist, daß, wenn die Teile ineinander einrasten, die Stangen erfaßt und fest gegen axiale und laterale Bewegungen gegenüber den Verbindungselementen gesichert werden. Diese einmalige Konfiguration der Teile, welche in den vorgenannten Veröffentlichungen erklärt wird, ermöglicht die Herstellung von komplexen skelettartigen Verbundstrukturen.
Zahlreiche Strukturen, die mit Hilfe der in den Vorveröffentlichungen beschriebenen Stangen und Verbindungselemente zusammengefügt werden können, können auch bewegliche Teile enthalten. Nur als Beispiel ist es zum Beispiel möglich, Heberäder, Karusselle, Aufzüge, Kräne od. dgl. herzustellen, die alle den Antrieb von bestimmten Bauteilen ermöglichen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einzigartige und sehr vereinfachte Struktur einer Motorlagerung anzubieten, welche in eine Verbundstruktur eingesetzt werden kann und aus den in den Vorveröffentlichungen beschriebenen Stangen und Verbindungselementen zusammengefügt ist, um Teile solcher Strukturen zu bilden und eine bequeme antriebsgesteuerte Betätigung von beweglichen Elementen solcher Strukturen zu ermöglichen.
Dieses Ziel wird mit Hilfe eines Konstruktions-Spielzeugsystems erreicht, welches die Merkmale von Anspruch 1 aufweist. Bevorzugte Weiterentwicklungen und Abwandlungen des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist eine Lagerung für eine Motoreinheit vorgesehen, die zweckmäßigerweise in einem Stück aus einem gespritzten Kunststoff hergestellt ist und ein Paar im Abstand angeordnete parallele und steif miteinander verbundene Führungselemente aufweist, die integral mit einem aus Kunststoffguß bestehenden Motorgehäuse verbunden sind. Diese im Abstand angeordneten Führungselemente sind rohrförmig ausgebildet und jeweils so ausgelegt, daß sie eine Stange im engen Sitz aufnehmen können. Die Stangen haben ein Länge, die so beschaffen ist, daß deren Endabschnitte über die gegenüberliegenden Enden der rohrförmigen Führungselemente hinausragen, so daß die überstehenden Endabschnitte für ein seitliches Einrasten in benachbarte Verbindungselemente verfügbar sind. Diese einfache Anordnung erlaubt es, daß die Motorlagerung in einfacher Weise in die Verbundstruktur eingesetzt werden kann und fest an vier Stellen gehalten und präzise innerhalb der Struktur angeordnet wird.
Der seitliche Abstand zwischen den jeweiligen rohrförmigen Führungselementen entspricht genau dem Mittenabstand von zwei Verbindungselementen, welche mit Hilfe einer Stange mit einer Standardlänge miteinander verbunden werden, die quer zur Achse der rohrförmigen Führungselemente ausgerichtet ist und in Verbindungselemente eingreift, in denen die Stangen, welche die Motorlagerung halten, eingesetzt sind. Die Länge der rohrförmigen Führungselemente steht in engem Zusammenhang mit der Länge einer der Standardstangen, so daß nur sehr kleine Endabschnitte der Stangen aus den gegenüberliegenden Enden der Führungselemente herausragen. Wenn die Stangen mit den Verbindungselementen in Eingriff treten und von ihnen erfaßt werden, so dienen die Verbindungselemente dazu, die Motorlagerung sorgfältig gegen axiale Verschiebungen entlang den Stangen zu sichern, von denen sie gehalten wird.
Diese neuartige Motorlagerung enthält eine Reihe von Zahnrädern, die so angeordnet sind, daß sie von einem elektrischen Motor angetrieben werden können, der von der Motorlagerung getragen wird und so ausgelegt ist, daß er von einem standardmäßigen Stangenelement getragen werden kann, das in dem gesamten Konstruktions-Spielzeugsystem eingesetzt wird, sowie mit Hilfe von standardmäßigen Verbindungselementen, die ebenfalls in dem gesamten Konstruktions-Spielzeugsystem verwendet werden. Die Zahnräder sind so ausgelegt, daß sie frei drehend auf einem Stangenelement gelagert werden können, jedoch mit Hilfe von aus den Vorveröffentlichungen bekannten speziellen Antriebsklötzen drehfest an den Stangen befestigt sind, welche in die nicht kreisförmigen Abschnitte der Stangen eingreifen und mit seitlich vorstehenden Nasen versehen sind, die in entsprechende Einschnitte in den Zahnrädern eingesetzt sind. Unter Verwendung eines standardmäßigen Ritzels und Zahnradsatzes ist es möglich, innerhalb des Rahmenskeletts des Konstruktions-Spielzeugsystems Zahnradantriebe in einer Vielzahl von vorteilhaften Kombinationen in Bezug auf Laufgeschwindigkeit und Mechanik herzustellen, um so die angetriebene Betätigung einer großen Anzahl von hergestellten Vorrichtungen zu ermöglichen.
Bei Konstruktions-Spielzeugsystemen ist es bekannt (siehe "Motorized Tinkertoy" veröffentlicht durch das amerikanische Patent- und Warenzeichenamt, 10. März 1966) eine Motoreinheit vorzusehen, die gleitend auf einem Batteriegehäuse montiert ist, wobei dieses Batteriegehäuse rohrförmige Elemente aufweist, die gleitend auf horizontalen Strukturelementen montiert sind. Im Gegensatz zu der genauen Positionierung, die mit Hilfe der vorliegenden Erfindung möglich ist, ist die Positionierung in dieser Vorveröffentlichung nicht sicher.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Konstruktions- Spielzeugsystem vorgeschlagen, das aus einer Verbundstruktur aus miteinander verbundenen Stangen und Verbindungselementen, sowie einem elektrischen Antriebsmechanismus besteht, wobei dieses System eine Vielzahl von Stangen enthält, die in mehreren vorbestimmten fortlaufenden Längen vorgesehen werden und jeweils gegenüberliegende Endabschnitte aufweisen, deren Profil so gestaltet ist, daß sie von den Verbindungselementen ergriffen werden können, so wie eine Vielzahl von nabenförmigen Verbindungselementen, die jeweils eine im radialen Abstand angeordnete Reihe von paarweise angeordneten Greifarmen aufweisen, deren Profil so gestaltet ist, daß sie mit den Endabschnitten der Stangen in Eingriff treten können, wobei diese Stangen in fortlaufenden Längen ausgebildet sind, bei denen Stangen mit einer bestimmten Länge, wenn sie mit den Verbindungselementen verbunden werden, geeignet sind, die Hypotenuse eines gleichschenkligen rechtwinkligen Dreiecks zu bilden, in dem die Basis durch die Stangen der nächst kleineren Größe gebildet wird, wenn sie mit den Verbindungselementen verbunden werden, und wobei diese Verbundstruktur mindestens zwei Lagerungen für einen Motor beinhaltet, die an den ersten und zweiten Verbindungselementen befestigt sind und sich von diesem Verbindungselement in einer ersten Richtung in parallelem Verhältnis erstrecken, und die Elemente der Motorlagerung an einem Ende ein Profil aufweisen, das ein Einrasten in ein Paar Greifarme auf dem ersten und zweiten Verbindungselement erlaubt, und die gleichzeitig an dem anderen Ende ein Profil aufweisen, das ein Einrasten in Greifarme erlaubt, die auf den dritten und vierten Verbindungselementen in dieser Verbundstruktur vorgesehen sind, sowie eine Motorlagerung vorgesehen ist, welche mit den Elementen der Motorlagerung verbunden ist, um die einzelnen Elemente der Motorlagerung in einem festen Abstandsverhältnis zu halten und einen Elektromotor fest zu montieren, sowie einen von dieser Motorlagerung getragenen Elektromotor zu halten, und mit einer drehenden Abtriebswelle ausgestattet ist, wobei diese Abtriebswelle an der Motorlagerung befestigt ist und diese Motorlagerung den Motor und die Abtriebswelle an der Struktur fixiert.
Für ein besseres Verständnis der vorgenannten und weiterer Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird auf die nachstehende detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung, sowie auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen folgendes dargestellt ist:
Die Fig. 1 zeigt einen Teilquerschnitt einer Seitenansicht einer Verbundstruktur, die aus Stangen und Verbindungselementen zusammengefügt wurde, wie sie in den Vorveröffentlichungen offenbart sind, und eine neuartige Motorlagerung und Getriebeanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung aufweist;
Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt weitgehend entlang in der Fig. 1 dargestellten Linie 2-2;
Die Fig. 3 zeigt einen Querschnitt entlang in der Fig. 1 dargestellten Linie 3-3;
Die Fig. 4 zeigt eine Endansicht der in der Fig. 1 dargestellten Struktur;
Die Fig. 5 zeigt einen perspektivischen Aufriß der neuartigen Motorlagerung und der Art und Weise, wie sie mit den Stangen kombiniert wird, um in die in der Fig. 4 gezeigte Struktur integriert zu werden;
Die Fig. 6 zeigt eine vergrößerte perspektivische Teilansicht der Einzelheiten eines Verbindungselementes, das in die in der Fig. 7 dargestellte Struktur integriert wird;
Die Fig. 7 und 8 zeigen perspektivische Aufrisse spezifischer Formen von Verbindungselementen, die zweckmäßigerweise in der in der Fig. 1 dargestellten Struktur eingesetzt werden können;
Die Fig. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Antriebsklotzes, der in ein Zahnrad oder ein anderes drehendes Element eingreifen kann, um sich fest mit einer Stange zu drehen; und
Die Fig. 10 zeigt eine Vorderansicht des in der Fig. 9 dargestellten Antriebsklotzes und zeigt die Art und Weise, wie er mit einer der Stangen in Eingriff tritt.
In den Zeichnungen zeigen die Fig. 1 bis 4 eine skelettartige Verbundstruktur, die aus einer Vielzahl von Stangen und Verbindungselementen einer Art zusammengesetzt ist, wie sie in den oben genannten Veröffentlichungen beschrieben ist. Hier ist zu beachten, daß die in der Zeichnung dargestellte spezifische Struktur nur dazu dienen soll, das Prinzip der Erfindung zu erklären und daß die Struktur in der Praxis viele Formen haben kann, mit jeweils unterschiedlichem Graden der Einfachheit und Komplexität.
Die dargestellte Struktur 10 hat eine weitgehend rechteckige Konfiguration und ist an allen acht Eckpunkten mit Verbindungselementen 11 (oder 11a) versehen, die zum Zwecke der Darstellung von der Art sein können, wie sie in der Fig. 7 (oder der Fig. 8) gezeigt ist, wobei jedes der Verbindungselemente 12, 13 (oder 12, 13a) in vernetztem Verhältnis und in einem Buchsen 14 bildenden rechten Winkel miteinander verbunden sind, um Strukturelemente aufzunehmen, die sich in zwei rechtwinklig verlaufenden Ebenen erstrecken.
Die einzelnen Verbindungselemente sind mit Paaren von radial verlaufenden Greifarmen 15, 16 ausgestattet, die Buchsen 17 für die Aufnahme von Stangen bilden, wie dies in der Fig. 6 dargestellt ist. Die äußeren Abschnitte der Greifarme sind mit axial verlaufenden Nuten 18 versehen. In der Nähe, jedoch in einigem Abstand von einer inneren Endwand 19 der Buchse sind quer verlaufende Rippen 20 angeordnet, die in den Freiraum reichen und quer zu der von den Nuten 18 gebildeten Achse verlaufen.
Die in dem Konstruktions-Spielzeugsystem verwendeten Stangen haben eine Standardkonfiguration, sind jedoch in fortlaufenden Längen entsprechend einer bestimmten Längenveränderung so vorgesehen, daß jede nächst größere Länge einer Stange so beschaffen ist, daß diese Stange als Hypotenuse eines gleichschenkligen rechtwinkligen Dreiecks dienen kann, das aus den Stangen der nächst kleineren Länge als Basiselemente geformt ist. An jedem ihrer Enden enthalten die Stangen einen Bereich 21 (siehe Fig. 4) mit einem zylindrischen Profil, eine ringförmige Nut 22 und einen Endflansch 23. Der Endabschnitt einer Stange kann durch seitliches Einrasten mit einem Verbindungselement verbunden werden. Die Verbindungselemente sind vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial spritzgegossen, so daß die Greifarme 15, 16 nach außen gebogen werden können, um ein seitliches Einrasten zu ermöglichen, wonach die Greifarme das Ende der Stange fest erfassen, wobei die Stange mit Hilfe der bogenförmigen Nuten 18 fest in axialer Ausrichtung mit der Buchse 17 gehalten und mittels der Rippen 20 gegen eine axiale Verschiebung gesichert werden.
In der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Struktur werden die verschiedenen Verbindungselemente 11 an den Eckpunkten der Struktur mit Hilfe von senkrechten Stangen 25 von oben nach unten an den vier Eckpunkten verbunden. Im Abstand angeordnete Längsstangen 26 verbinden die Verbindungselemente zwischen der Vorderseite und der Rückseite am Boden der Struktur, und quer verlaufende Stangen 27 verbinden die Verbindungselemente Seite an Seite an der Oberseite der Struktur und auch (Stange 28) am Boden der Struktur an einem ihrer Enden.
Aus Gründen, die noch erklärt werden, sind die oberen Verbindungselemente 11 in Längsrichtung nicht durch ein einziges Verbindungselement verbunden, sondern mit Hilfe eines Zusammenbaus, welcher aus einem zentral angeordneten Verbindungselement 29 und kurzen Stangen 30 besteht. Die kombinierte Länge der Stangen 30 und das zentrale Verbindungselement 29, in das sie eingesetzt sind, ist gleich der Länge der unteren in Längsrichtung angeordneten Stangen 26.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine neuartige und einzigartige Form einer Motorlagerung vorgeschlagen, die in eine Verbundstruktur, wie sie in den Fig. 1-4 dargestellt ist, so integriert werden kann, daß ein kleiner Elektromotor in das System eingebaut werden kann, um mit dessen Hilfe bewegliche Teile anzutreiben. Die Motorlagerung, die am deutlichsten in den Fig. 1, 2 und 5 dargestellt ist, enthält ein aus einem Kunststoff gegossenes Hauptgehäuse 31, das ein Paar im Abstand angeordnete, vorzugsweise rohrförmige Führungselemente 32 aufweist. Diese sind steif mittels eines Beschlages 33 miteinander verbunden, der in der dargestellten Ausführungsart die Form eines plattförmigen Rahmens haben kann. Die Führungselemente 32 sind in einem Abstand angeordnet, welcher gleich dem seitlichen Abstand zwischen den Stangen 26 ist, die in Längsrichtung zwischen den Verbindungselementen 11 an den unteren Eckpunkten der Verbundstruktur verlaufen (siehe Fig. 2). Die Führungselemente sind mit inneren rohrförmigen Durchgängen 34 versehen, welche die Stangen 26 in engem Sitz aufnehmen können, die so konfiguriert sind, daß sie über ihre gesamte Länge einen weitgehend einheitlichen kreisförmigen Hüllenquerschnitt haben.
Zweckmäßigerweise ist die Länge der rohrförmigen Führungselemente 32 mit der Länge einer Stange 26 mit ausgewählter Größe abgestimmt, welche in die rohrförmigen Durchgänge 34 eingesetzt wird, so daß nur kurze vorher festgelegte Endabschnitte der Stangen 26 aus den gegenüberliegenden Enden der Führungselemente herausragen. Wenn die Enden der Stangen 26 in die unteren Verbindungselementen 11 eingerastet sind, so liegen die Endflächen der rohrförmigen Führungselemente an den Enden der jeweiligen Greifarme an, in welche die Stangen 26 eingreifen (siehe Fig. 1). Auf diese Weise ist die Motorlagerung 31 wirksam gegen eine Längsverschiebung entlang den Stangen 26 geschützt, auf denen sie montiert ist In Fällen, in denen es wünschenswert oder notwendig ist, die Motorlagerung 31 auf Stangen zu montieren, die eine größere Länge haben, als die in der Fig. 4 gezeigten Stangen, so kann eine klemmenförmige Verriegelung, die vorzugsweise die Form eines mit einer einzigen Buchse versehenen Verbindungselementes hat, welches in der Fig. 3 mit der Bezugsnummer 46 bezeichnet ist, auf den Stangen an einer oder an beiden Seiten der Führungselemente der Motorlagerung aufgesetzt werden, um die Motorlagerung in einer bestimmten axialen Position entlang den längeren Stangen zu halten.
In der erfindungsgemäßen Motorlagerung, wie sie in den Fig. 2 und 5 dargestellt ist, ist ein hohles zylindrisches Gehäuse 35, welches einen integralen Teil der Motorlagerung 31 bildet, steif zwischen zwei Führungselementen 32 montiert. Zu diesem Zweck sind Teile des Motorgehäuses integral mit einem Strukturrahmen 33 und mit Verstärkungsflanschen 36 verbunden, welche sich von den Führungselementen 32 zu den Seitenwänden des Motorgehäuses erstrecken.
Das Motorgehäuse 35 ist so ausgelegt, daß es in engem Sitz einen kleinen Elektromotor 37 mit einer Abtriebswelle 38 aufnehmen kann. Das Motorgehäuse 35 besitzt eine weitgehend geschlossene Endwand 39 und eine offene Endwand 40. Der Motor 37 wird in die offene Entwand 40 des Gehäuses eingesetzt, wobei die Abtriebswelle 38 durch eine zentrale Öffnung 41 verläuft, welche in die sonst geschlossene Endwand des Gehäuses eingebracht ist Zweckmäßigerweise wird eine zylindrische Verschlußkappe 42 vorgesehen, die teleskopisch in die offene Endwand des Gehäuses 35 so eingesetzt ist, daß sie den Motor 37 vollkommen umschließt und abdichtet In die Verschlußkappe 42 des Gehäuses kann ein elektrischer Steckkontakt 43 (Fig. 2) eingesetzt werden, um einen elektrischen Anschluß des Motors herzustellen. Ein löslicher Stecker 44 mit geeigneten Anschlüssen an eine Stromquelle (z. B. 12 Volt) sorgt für den elektrischen Anschluß des Motors 37. Wie üblich, ist ein (nicht gezeigter) entsprechender Schalter vorgesehen, um ein Ein- und Ausschalten, sowie eine Veränderung der Laufgeschwindigkeit zu ermöglichen.
Wie man insbesondere in den Fig. 1 bis 3 erkennen kann, ist die Abtriebswelle 38 des Motors mit einem Antrieb 47 ausgestattet, der vorzugsweise ein Schneckentrieb ist. Ein Schneckentrieb 48, der so angeordnet ist, daß er mit dem Schneckentrieb 47 in Eingriff treten kann, wird in der zusammengebauten Verbundstruktur mit Hilfe einer "Welle" 49 gehalten, die tatsächlich aus einer der Standardstangen des Konstruktions-Spielzeugsystems besteht. In der Darstellung der Fig. 4 enthält die Struktur ein Paar gegenüberliegender, zentral montierter Verbindungselemente 50 mit acht Positionen, die an den vier Eckpunkten der Verbindungselemente 11 mit Hilfe von Standardstangen 51 gehalten werden. Zweckmäßigerweise sind in der Längenveränderung der Stangen in dem Konstruktions-Spielzeugsystem die in der Fig. 4 gezeigten Elemente 30 die kürzesten Stangen. Die Elemente 51 haben die nächst größere Größe und in der Fig. 4 kann man erkennen, daß die Elemente 51 eine geeignete Länge haben, um die Hypotenuse eines gleichschenkligen rechtwinkligen Dreiecks zu bilden, welches die kürzesten Stangen 30 als Basisseiten aufweist. Die Stangen 25, welche die senkrechte Verbindung zwischen den oberen und unteren Verbindungselementen 11 herstellen, haben die nächst längere fortlaufende Größe und bilden die Hypotenuse eines gleichschenkligen rechtwinkligen Dreiecks, in dem die Verbindungselemente 51 die Basis bilden. Dieses Verhältnis ist in der Fig. 4 dargestellt.
Die an beiden Seiten der Struktur angebrachten Verbindungselemente 50 besitzen eine zentrale Öffnung 52, in welche die Stange 49 in engem Sitz, jedoch frei drehend eingesetzt wird. Die Stange 49, die eine beliebige Länge haben kann, die so beschaffen ist, daß sie mit beiden Enden in die im Abstand angeordneten Verbindungselemente 50 eingesetzt werden kann, können dadurch positioniert werden, daß man zum Beispiel einzelne Buchsenverbindungen 46 an jedem der Enden so anordnet, daß die Querrippen 20 der Buchse in die Längsnuten 53 der Stange eingreifen und sie festhalten.
Der Schneckentrieb 48 ist ebenfalls so ausgelegt, daß er in engem Sitz auf der Stange 49 befestigt werden kann und trotzdem gegenüber dieser normal drehbar ist Der Schneckentrieb ist mit einer Stabilisierungsnabe und Antriebsnabe 54 ausgestattet und besitzt ein Paar Längsbohrungen 55, welche sowohl das Ritzel als auch die Antriebsnabe in einem bestimmten Abstand von der Achse des Schneckentriebs durchqueren.
Um den Schneckentrieb zu positionieren und ihn angetrieben mit der Stange 49 zu verbinden, sind Antriebsklötze 56 vorgesehen, deren Konfiguration in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist In der Darstellung der letztgenannten Figur enthalten die Antriebsklötze 56 einen Körperteil 57 und einen Buchsenteil 58 mit im Abstand angeordneten Greifarmen 59, 60, die in gleicher Weise, wie alle Verbindungselemente des Systems, und in gleicher Weise, wie dies zum Beispiel in der Fig. 6 dargestellt ist, mit axialen Nuten 61 und quer verlaufenden Rippen 62 ausgestattet sind. Der Antriebsblock 56 ist so ausgelegt, daß er so montiert werden kann, daß die Achse seiner Greifmuffe quer zur Achse einer Stange ausgerichtet ist, an der er befestigt ist, wie dies insbesondere in der Fig. 10 dargestellt ist. Beim Anlegen des Antriebsklotzes werden die Greifarme elastisch auseinander gedrückt und die Rippen 62 können dann in die Längsnuten 53 der Stange einrasten. Dadurch wird nicht nur der Antriebsblock 56 gegen eine Verdrehung gegenüber der Stange blockiert, sondern die durch die Greifbewegung verursachte Reibkraft sichert den Antriebsblock in axialer Position auf der Stange gegen jegliche nicht gewollte Verschiebung.
Eine Antriebsnase 63 verläuft in seitlicher Richtung aus dem Körper 57 des Antriebsklotzes und ist so angeordnet, daß sie in die Bohrungen 55 in dem Schneckentrieb 48 eingesetzt werden kann. Dementsprechend werden nach der Montage des Schneckentriebs 48 auf seiner Wellenstange 49 die Antriebsklötze 56 an den gegenüberliegenden Seiten des Schneckentriebs angelegt und entlang der Welle so angeordnet, daß sie den Schneckentrieb 48 genau mit seiner Antriebsschnecke 47 ausrichten, wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist. Auf diese Weise kann die Wellenstange 49 mit Hilfe des Elektromotors 37 gesteuert gedreht werden.
Ein Satz Antriebsritzel dient dazu, die Ausgangsleistung des Motors 37 so einzusetzen, daß er voll in die Geometrie des Konstruktions-Spieizeugsystems integriert werden kann. Der Satz Antriebsritzel enthält mindestens eine Größe einer Kammwalze 70 und mindestens eine Größe eines Stirnrades 71, welches mit der Kammwalze in Eingriff treten kann. Das Verhältnis und die Abmessung zwischen der Kammwalze und des Stirnrades 70, 71 sind so bemessen, daß in einer aus standardmäßigen Stangen und Verbindungselementen bestehenden Struktur ein Getriebe angeordnet werden kann, in dem die Kammwalzen in entsprechender Weise in die Stirnräder eingreifen, um verschiedene in mechanischer Hinsicht vorteilhafte Kombinationen zu ermöglichen, und diese Stirnräder können, soweit gewünscht und erforderlich, mit weiteren Stirnrädern in Eingriff treten, um auf diese Weise die gewünschte Ausgangsleistung zu erzielen. Insbesondere in den Fig. 1 und 3 ist eine Kammwalze 70 mit einer damit integral ausgebildeten Antriebsnabe 72 in dem dargestellten Antriebsmechanismus auf der Wellenstange 49 montiert und im engen Sitz an der Außenfläche eines der Antriebsklötze 56 positioniert, die dem Schneckentrieb 48 zugeordnet sind. Die Antriebsnase 74 eines zusätzlichen Antriebsklotzes 73 tritt mit der Antriebsnase 72 des Getriebes in Eingriff. Auf diese Weise wird die Kammwalze 70 drehfest an der Wellenstange 49 (und damit an dem Schneckentrieb 48) blockiert und ebenfalls in axialer Stellung entlang der Wellenstange 49 fixiert.
Das Stirnrad 71, das ebenfalls mit einer Antriebsnabe 75 ausgestattet ist, ist auf einer Stange 76 montiert, die an beiden Enden in zentralen Öffnungen 77 drehend gelagert ist, die in den Verbindungselementen 29 ausgebildet sind (siehe Fig. 4). Die Verbindungselemente sind direkt oberhalb der achteckigen Verbindungselemente 50 angeordnet, welche den Schneckentrieb 48 und das Ritzel 70 tragen.
Die Kammwalze und das Stirnrad 70, 71 sind so bemessen, daß der Mittenabstand zwischen diesen beiden im Eingriff stehenden Zahnrädern genau der gleiche ist, wie der Mittenabstand zwischen den Verbindungselementen 29, 50, welche mit Hilfe einer der kurzen Stangen 30 miteinander verbunden werden. Außerdem ist der Mittenabstand zwischen einem Paar eingekuppelter Stirnräder 71 genau gleich dem Mittenabstand zwischen zwei Verbindungselementen, welche durch eine Stange 51 der nächst folgenden Größe miteinander verbunden sind. Dementsprechend ist es in einer aus standardmäßigen Stangen und Verbindungselementen des Konstruktions- Spielzeugsystems zusammengebauten Verbundstruktur möglich, einen komplexen Antriebsmechanismus herzustellen, welcher zahlreiche Kombinationen in Bezug auf Kammwalzen und Stirnräder aufweist, um auf diese Weise das gewünschte Ergebnis zu erreichen.
In der Darstellung der Fig. 1 bildet die Antriebsnabe 75 für das größere Stirnrad 71 abgeschlossene Öffnungen 80, in welche die Antriebsnasen 63 der Antriebsklötze 54 eingesetzt werden können. Im Falle eines kleineren Durchmessers des Ritzels 70, welcher radial nach außen weit genug über die Antriebsnabe 72 reicht, um die Öffnungen für die Antriebsnasen 63 zu umschließen, kann dazu führen, daß die äußersten Teile der Antriebsnasen das Zahnprofil des Getriebes überlappen. Daher enthält die Antriebsnase 72 des Getriebes radial nach außen gerichtete zylindrische Nuten 81, die nur die radial nach innen gerichteten Teile der Antriebsnase 74 des Antriebsklotzes 73 aufnehmen (siehe Fig. 1 und 3).
In dem repräsentativen spezifischen Mechanismus, der in der Zeichnung dargestellt ist ist ein Ausgangselement 90 in Form einer Riemenscheibe od. dgl. (siehe Fig. 3) auf der Stange 76 montiert. In der gleichen Weise, wie die anderen demente des Antriebssystems, besitzt die Riemenscheibe 90 eine zentrale Öffnung, in welche die Stange 76 im engen Sitz aber frei beweglich eingesetzt wird, und diese Riemenscheibe ist jeweils mittels gegenüberliegender Antriebsklötze 91, 92 axial auf der Stange und mit dieser drehbar verbunden. Die Riemenscheibe ist mit einer geeigneten axialen Öffnung versehen, um die auf den Antriebsklötzen angeordneten Antriebsnasen 93 aufzunehmen.
Das System der vorliegenden Erfindung bietet eine neuartige, vereinfachte und wirtschaftliche Anordnung, um einen kleinen Antriebsmotor in eine Verbundstruktur zu integrieren, die aus einrastenden Stangen und Verbindungselementen besteht Eine einstückig ausgebildete Motorlagerung wird mit einem Paar von im Abstand angeordneten Führungselementen versehen, die in ein Paar im Abstand angeordnete Stangen so eingreift, daß Endabschnitte der Stangen aus den jeweiligen Enden hervorstehen, damit die Stangen in eine Verbundstruktur einrasten können, die aus einer Vielzahl von Verbindungselementen und Stangen besteht. Nach der Befestigung bilden die Motorlagerung und die Stangen, von denen sie getragen wird, einen integralen Teil der Gesamtstruktur. Soweit erforderlich, kann die Motorlagerung mit hervorstehenden Eckbeschlägen in der Konfiguration eines Endabschnittes der Stangen vergossen werden, so daß die Motorlagerung im praktischen Gebrauch ihre eigenen Stangenelemente enthält. Wenn die Motorlagerung jedoch Führungselemente enthält, welche mit den standardmäßigen Stangen des Konstruktions-Spielzeugsystems in Eingriff treten, so ist eine größere Flexibilität des Aufbaus erforderlich.

Claims

1. Konstruktions-Spielzeugsystem, welches aus einer Verbundstruktur von miteinander verbundenen Stangen und Verbindungselementen und einem Elektromotor besteht und die folgendes aufweist

eine Vielzahl von stabartigen Stangen (25, 26, 28, 30 51), welche in einer Vielzahl von bestimmten Längen vorgesehen sind und jeweils Endabschnitte (21, 22, 23) mit einem Profil aufweisen, das geeignet ist, mit diesen Verbindungselementen (11, 29, 50) in Eingriff zu treten;

eine Vielzahl von nabenförmigen Verbindungselementen, die eine jeweils im radialen Abstand positionierte Anordnung von Greifarmen (15, 16) mit einem Profil aufweisen, das es ihnen ermöglicht, in die Endabschnitte der Stangen einzurasten;

wobei diese Stangen in fortlaufenden Längen vorgesehen sind, in denen bestimmte Stangen in einer gewissen Länge, wenn sie mit Verbindungselementen verbunden werden, geeignet sind, die Hypotenuse eines gleichschenkligen rechtwinkligen Dreiecks zu bilden, in dem die Basis aus Stangen der nächst kleineren Größe besteht, wenn sie mit den Verbindungselementen zusammengefügt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

der elektrische Antriebsmechanismus eine Motorlagerung (31) und einen Elektromotor (37) mit einer drehbaren Abtriebswelle (38) mit einer daran befestigten Schnecke (47) aufweist, um einen zugeordneten Schneckentrieb (48) anzutreiben, welcher auf der Getriebewelle (49) montiert ist,

wobei die Motorlagerung (31) eine parallele, im Abstand angeordnete steife rohrförmige Lagerung (32) und ein integrales Motorgehäuse (35) aufweist, in das der Elektromotor eingesetzt wird,

wobei die steife rohrförmige Lagerung (32) des Motors eng mit der Länge einer der standardmäßigen Stangenelemente (26) im Zusammenhang steht, und die steife rohrförmige Lagerung (32) des Motors, die auf einem Paar der Stangen (26) montiert ist, mit Hilfe von paarweise angeordneten Verbindungselementen (11, 46), welche die Stangen (26)halten, auf denen die Motorlagerung (32) montiert ist, drehfest gegen eine Längsverschiebung gegenüber den Stangen (26) halten.

2. Konstruktions-Spielzeugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebewelle (49) drehbar von einem Paar die Welle tragenden Verbindungselementen (50), welche einen Teil der Verbundstruktur bilden, radial versetzt zu der Abtriebswelle (38) des Elektromotors (37) gelagert ist, und daß der Schneckentrieb (48) im Eingriff mit der Schnecke (47) gehalten wird.

3. Konstruktions-Spielzeugsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneckentrieb (48) gegenüber der Getriebewelle (49) normal drehbar ist, und daß ein Antriebselement (56) die Getriebewelle (49) löslich erfaßt und mit der Schnecke in Eingriff tritt, damit sich die Getriebewelle zusammen mit dem Schneckentrieb drehen kann.

4. Konstruktions-Spielzeugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebewelle (49) Bereiche mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt aufweist, und daß das Antriebselement (56) im Abstand angeordnete Greifarme (59, 60) aufweist, die löslich mit der Getriebewelle in deren Bereich mit einem nicht kreisförmigem Querschnitt in Eingriff tritt, und daß das Antriebselement (56) eine vorstehende Antriebsnase (63) aufweist, die mit dem Schneckentrieb in Eingriff treten kann, um den Schneckentrieb wirksam gegen eine Verdrehung gegenüber der Getriebeweile zu fixieren.

5. Konstruktions-Spielzeugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundstruktur eine Vielzahl von Stangen (25, 26, 28, 30, 51) und Verbindungselemente (11, 29, 50) aufweist, die eine weitgehend rechtwinklige strukturelle Skeletteinheit bilden, wobei dieses Strukturskelett vier untere Eckpunkte und vier obere Eckpunkte aufweist, und daß an diesen vier unteren und vier oberen Eckpunkten Verbindungselemente vorgesehen sind, wobei zwei der Stangen (28) mittels paarweise angeordneten Verbindungselementen (11) mit den unteren Eckpunkten verbunden werden und die Welle tragende Verbindungselemente (50) in die paarweise angeordneten Verbindungselemente (11) eingreifen und zwischen ihnen eingesetzt werden können.

6. Konstruktions-Spielzeugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des Motors stangenförmige Elemente (28) aufweist, die von der Symmetrie der Montagestruktur des Motors abgetrennt werden können und an ihren gegenüberliegenden Enden von einem Paar Verbindungselementen (11) ergriffen werden, und daß die Lagerung ein steifes Teil (32, 33) enthält, welches von den stabartigen Stangenelementen verriegelnd erfaßt und gehalten wird.

7. Konstruktions-Spielzeugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungsmittel ein Paar rohrförmiger Führungselemente (32) sowie Mittel (33) aufweisen, welche diese Führungselemente steif miteinander verbinden, wobei die abtrennbaren stangenförmigen Elemente (28) in die rohrförmigen Führungselemente (32) eingesetzt werden und Profilenden (21, 22, 28) enthalten, die aus den Enden der Führungselemente hervorstehen, damit sie in seitlicher Richtung in die Verbindungselemente einrasten können.

8. Konstruktions-Spielzeugsystem nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die abtrennbaren stangenförmigen Elemente (28) ausgewählte stangenförmige Elemente sind.

9. Konstruktions-Spielzeugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Antriebselement (56) die Lagerwelle (49) löslich ergreift und das zweite Getriebe (48) drehend mit der Lagerwelle verbindet, und daß ein Ritzel (70) drehend auf der Lagerwelle montiert ist, und daß das zweite Antriebselement (73) die Lagerwelle (49) löslich ergreift und das Ritzel (70) drehend mit der Lagerwelle und dem zweiten Antriebselement (48) verbindet, und daß eine zweite Lagerwelle (76) drehend in der Verbundstruktur gelagert ist und daß ein drittes Getriebe (71) drehend auf der zweiten Lagerwelle gelagert ist, und daß ein drittes Antriebselement die Lagerwelle löslich ergreift und das dritte Getriebe drehend mit der zweiten Lagerwelle verbindet und daß ein Abtrieb (90) drehend auf der zweiten Lagerwelle (76) gelagert ist und daß ein viertes Antriebselement (91, 92) die Lagerwelle löslich ergreift und den Abtrieb drehend mit der zweiten Lagerwelle und dem dritten Getriebe verbindet.

10. Konstruktions-Spielzeugsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Lagerwelle (49, 76) aus zwei dieser Stangen bestehen, wobei diese Stangen Bereiche (53) mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen, und die Antriebselemente (54, 91, 92) jeweils einen Körperteil (57) und ein Paar daraus hervorstehende Greifarme (59, 60) aufweisen, die so ausgelegt sind, daß sie die Stangen in ihren Bereichen (53) mit dem nicht kreisförmigen Querschnitt ergreifen können, und daß eine Antriebsnase (63, 74) vorgesehen ist, die aus ihnen hervorsteht und mit einem Zahnrad, einem Ritzel oder einem Abtriebselement in Eingriff treten kann.

11. Konstruktions-Spielzeugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (31) für die Motorlagerung ein weitgehend zylindrisches Gehäuse (35) aufweist, das mit diesem integral und steif verbunden ist und eine im wesentlichen geschlossene Endwand (39), sowie eine offene Endwand (40) aufweist, und daß der Antriebsmotor (37) ein im wesentlichen zylindrisches äußeres Profil aufweist, das in engem Sitz in die offene Endwand des Gehäuses eingesetzt wird, und daß das Gehäuse in seiner im wesentlichen geschlossenen Endwand eine Öffnung (41) für den Durchgang einer Abtriebswelle (38) aufweist, sowie eine Verschlußkappe (42), die mit der offenen Endwand verbunden ist und diese verschließt.

12. Konstruktions-Spielzeugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die paarweise angeordneten Verbindungselemente (11, 12, 13, 13a), welche die steife rohrförmige Motorlagerung (32) mit den Stangen verriegelt, mit den Endabschnitten der Stangen (26) in axialer Ausrichtung mit den Stangen (26) verbunden sind.

13. Konstruktions-Spielzeugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (46), welche die steife rohrförmige Motorlagerung (32) an den Stangen (26) verriegelt, an Zwischenbereichen der Stangen (26) quer zu den Stangen (26) befestigt sind.

14. Konstruktions-Spielzeugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (31) für die Motorlagerung ein integrales Motorgehäuse (35) aufweist, in das der Elektromotor eingesetzt wird, sowie integrale hervorstehende Eckbeschläge aufweist, deren Endabschnitte jeweils so profiliert sind, daß sie mit den Verbindungselementen (11) in Eingriff treten können, und dadurch, daß die hervorstehenden Eckbeschläge zwischen gegenüberliegenden Paaren von Verbindungselementen (11) angeordnet sind, um dadurch die Schnecke positiv zu verriegeln und weitgehend eine Verschiebung der Schnecke entlang einer Achse der Schnecke gegenüber der Verbundstruktur zu verhindern.