多功能耐用建筑玩具的制作方法

专利名称：多功能耐用建筑玩具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑玩具，该建筑玩具包括允许轻易地构建大量的2D和3D几何 结构的部分，该建筑玩具具有将子部分连接成各种形状的改进了的方法的特定的用途，因而提供了比现有技术的玩具增强了的强度、耐久性、安全性、多样性和可用性。这种连接方法允许创建特有的形状，且因此与现有技术相比，提升了更加不受妨碍的创造力的表达。
背景技术：
许多现有技术的建筑玩具是由通过磁力装置(如Tusacciu(美国专利7371147)和 Vicentelli (http: //www. geomagworld. com/,美国专利 6566992、6969294))将部件连接起来的部分组成的。由于磁力部分需要相互远离使得它们显得相对难以操纵且笨重，这些磁力装置倾向于连接成一块，并且会“跳入”和其他部件的不需要的连接。典型地用在这类玩具中的球体和圆柱形棒还很容易地滚开，并且由于他们中的每个都足够小，以使得其对于小孩意味着潜在的窒息的危险。在构建、运输或储存时，磁力装置也可能会无意地吸到其他东西。此外，所产生的磁场可能会损坏电子产品。这类磁约束结构并不是过于牢固和耐久可靠，并且不能在没有倒塌和形状变形的情况下承受相对轻微向下的力或侧向载荷。这就使得封闭的隔间和箱盒的形成是有问题的，因为这样的箱盒在结构上是比较脆弱的，并且因此除了视觉吸引力之外，它不能够使用太多。此外，尽管一些铰链是可能的，但却仍然显得不切实际和笨重的，这就抑制了模型的门，箱盖，或其他类型的旋转设备的构建。此外，由于使用了很多磁体，这些部分通常都比较昂贵和笨重。通常使用稀土永磁体来增加结构的固定自持力，当跟价格较为便宜并更轻的材料如塑料和木头相比时，这些更强力的磁体增加了额外的费用。更进一步的，磁性玩具有规模限制，因为尺寸越大就需要磁性越强的磁体来支撑给定的结构。这类玩具的形式越大将会变得既昂贵又有由于支撑载荷而需要的磁体的强度而引起的潜在的危险。此外，较大的重量对于小孩也显得有些过重，使建筑玩具既不安全也不好玩。其他的具有机械连接的并且不是由磁体组成的建筑玩具包括HauseH德国专利 1168305)、Heldt (美国专利 3698123)、Knudsen (美国专利 4214403)、Mayr (美国专利4253268)、Lyman (美国专利 4606732,5209693)、Svagerko (美国专利 4792319)、Engel (美国专利 5472365)、Tung(英国专利申请 2365795)、Olsen(美国专利 5049104,5645463)、Glickman(美国专利 5061219,5137486,5199919)、Volgger (美国专利 5100358)、Swan(美国专利 5183430)、Liu(美国专利 5545070)、Bauer 等(美国专利 6186855)、Hammond(美国专利 7588476)、Greenwood 等(美国专利 5769681)和 Polydron(http://www. polydron.co. ukl index, htm)。许多非磁性的建筑玩具使用了各种形式的铰链，以允许部件部分相对彼此以不同的角度进行旋转。使用这些铰链，铰链的每一侧都通常构建在部件部分中并且成为部件部分的一部分。当部件部分并列时，两侧互锁，但允许转动。对于大多数这种建筑玩具(比如Lyman> Mayr> Volgger和Svagerko)来说,铰链被限制只允许将两个部件部分连接在一起。在这些设计中将三个或更多的部件部分连接一起从而使得它们共同围绕同一铰链轴旋转(转动)是不可能的。这限制了使用者在新的方向上创建更大的结构来扩展已有的结构。其他的设计(如Swan和Bauer等人的)允许连接两个以上部件部分并使其围绕同一轴转动。但是这样的部分中的每一个都必须是唯一的，使他们的铰链切口在沿铰链轴的不同位置上。这意味着不能对所有需要铰接在一起的部分采用单一的通用设计，而需要对每一个部分分别设计。这严重地增加了生产复杂度，因为铰接连接的多样性意味着需要 制造出许多不同的部分。这也降低了灵活性，并且使孩子对建筑玩具直觉上不那么明显，因为如此多不同的接口需要一起工作。孩子们在将铰接头连接起来之前，需要熟悉每一个不同的但具有相似外观的部分。此外，具有铰接在多于一个边上的部分的结构越复杂，就越难构建。Engel的发明允许连接超过两个部件并围绕同一轴旋转，但缺乏强度，特别是在轴的横向上。多边形面板和圆柱形轴的连接机制天生就是脆弱的，并且当以任何适度用力的方式玩时，由他们组成的结构比较容易散开。没有任何方式适用于连接机制的旋转稳定性。此外，采用这种发明的构建方式不容易组装，需要一定的技巧。并且沿轴轴向地连接超过一个部件部分是不可能的。同时在连接轴的端部也不可能附上轮子、球体和其他物体，因此Engel的连接轴不能用作车辆模型的轮轴。此外，Engel的部件上本身没有附加盘子、块体和其他东西。Tung的发明和Engel的有同样的缺点，并且除此之外，不能够用同一连接件连接超过两个部件。Heldt的建筑玩具通过环或轮子来铰接两个或多个棒子的端部，但是没办法沿着边来铰接如面板或框架的部件部分。因此，目前还没有出现机械式的连接使得能够强力并轻易的组装和分解这样的建筑玩具，其允许超过两个相同的部件部分的边通过单一铰接装置连接起来，使所有部件能在所有边上大角度地旋转。

发明内容
据上所述，本发明的优势是提供一种常用在建筑玩具中，在先前的技术至上，具有更好的稳定性、强度和轻易组装2D和3D几何结构。其他的目标和优势包括更灵活的结构形式，对机械连接形式允许有更广泛的运动范围，并且提供了较多的扩展创造力。本发明的一个更进一步的目标和优势是一个能方便、灵活和轻易的将各个部件铰接成广泛稳定的结构形式。本发明还有规模优势。它不会在大尺寸或小尺寸范围内不切实际或成本过高，且没有合理的尺寸限制。本发明的部件可以做的足够大以构建实物大小的桌子、椅子、手推车、四轮运货马车、玩具箱、储存箱、书桌、孩子的城堡、孩子的样板房、雪橇、XX、长凳、双人座沙发和更多的将有需要结构稳定的、耐久的和易组装的东西。本发明的这些和下面要讨论的方面在原有技术之上提供了重要的优势和益处。本发明的更进一步的目标和优势在随后的说明中将变得明显。本发明通过使用唯一的部件连接方法提供了重要的在原有结构构造系统技术之上的优势。这里说的方法包含这样一个接头(在此称“杆状联接件”)，这个接头在优选的实施例中，包含一个相对加长的圆柱形，通常指杆，和一个或多个连在上面的圆盘，并且能事实上和杆共用一个轴。结构部件通过杆状联接件连接在一起，并且有一个或多个通常但不是必须沿杆边上的圆盘可以插入的切口。随着单个杆状联接件上的圆盘插入一个部件， 因此杆状联接件和部件铰接在一起可以相对转动到360度。随着单个杆状联接件上的圆盘插入两个或多个部件，因此这些部件铰接在一起，并且如果需要的话，他们可以铰接方式沿着杆状联接件旋转摆动到任何角度。通常的，杆状联接件被扣入到部件中并可以产生很稳定的带有广泛可能运动与布置的复合结构。在其他的实施例中，不是杆或圆盘的形状可以被用来组成杆状联接件。杆状或其他具有相同或相似的目的的形状，可以轴向扩展并且这样的扩展包含一个或多个额外的圆盘，或其他具有相同或相似的目的的形状，使得一个以上的部件可以轴向连接起来。(除了围绕角度方向的多部件连接)部件可以是任何可能的几何形状，包括但不限于三角形、正方形、长方形、梯形、其他多边形、饼状、圆形或者其部件是四面体、盒、其他长方体、棱柱、球形、卵形、其他三维实体和先前的任何部件和部分。前述的部件在中心部分或非中心部分的里面或附近可能有锯齿形区域。他们可能在前述的中心部分里或附近有空心开孔，或者没有。有了这些锯齿(中空)区域，独立的面板(面板)可有选择的插入锯齿(中空)区域，为可以构建的可能结构提供额外的强度和多样性，增强了艺术感，也培养了构建者的创造力。杆状联接件可以在轴向、径向或任何方向有镂空部分。这些镂空部分可以放绳子、线、插座或相似设备通过或位于其内，以提供额外的强度、视觉效果或其他用处。本发明在各种实施例中，以出众和完美的方式提供了各种优势，超过了原有技术。


图I描绘了在优选实施例中的本发明的杆状联接件。图2示出了优选实施例的三角形部件部分。图3示出了优选实施例的杆状联接件和三角形部件连接在一起。图4描述示出了一个杆状联接件和两个三角形部件连接在一起。图5示出了由四个三角形部件和6个杆状联接件组成的四面体。图6示出了一个杆状联接件连接超过两个部件(在这个例子中为6个三角形部分)部分。图7示出了用于三角形部件的带有可选的孔的面板。图8示出了插入在一个三角形部件中的面板。图9示出了安装在杆状联接件的端部的球体。
图10描绘了在每个端部上都有球体的杆状联接件。图11示出了和杆状联接件连接的正方形部件。图12示出了带有面板和可选的孔的正方形部件。图13示出了由正方形部件和杆状联接件做成的立方的正多面体。图14a和图14b示出了另一种实施例，其中，部件部分可以相互内嵌。图15示出了由不同类型的部件部分(在这个例子中为三角形部件和正方形部件)组成的构建组件。图16示出了可以沿轴向连接两个部件部分的扩展的双重杆状联接件。图17示出了双重杆状联接件从结构上飘扬旗子的应用。 图18描绘了由部件部分构建的并且用双重杆状联接件来支撑该椅子的靠背支撑部分的椅子。图19示出了由部件部分和杆状联接件构筑的、底下的两个杆状联接件附有轮子的车模型。图20描绘了部件部分面板的一种布局的细节。图21示出了杆状联接件插入到另一个杆状联接件的孔中，该两个杆状联接件带有连接至其上的部件部分。图22示出了连接至部件部分的杆状联接件，其中，该杆状联接件的轴线实际上垂直于该部件部分的边。图23示出了通过弹簧来端到端地连接两个杆状联接件的方法。图24描绘了防止两个部件部分相对彼此有角度地移动的部件部分。图25示出了限制两个三角形部件部分的角度运动的部件。图26演示了通过单一的杆状联接件来连接不同类型的部件部分(在该图中为三角形和正方形部件部分)。图27示出了穿过空心的杆状联接件并连接这些联接件的绳。图28示出了由带子、杆状联接件和部件部分(在该图中为三角形部件部分)构建的胸罩/女士吊带。图29描绘了由带子、杆状联接件和部件部分(在该图中为三角形和正方形部件部分)构建的领带。图30示出了六边形部件(在该图中为正六边形)。图31示出了带有圆盘但没有引导接头的杆状联接件。图32示出了带有代替薄圆盘的圆柱形杆状联接件连接元件的杆状联接件。图33描绘了连接至正方形部件部分的。图34示出了带有两个彼此垂直并固定的杆的交叉的杆状联接件。图35示出了带有单一的杆状联接件部分的多重杆状联接件结构，这些单一的杆状联接件部分在其端部连接并从该连接体的中心径向地扩展。图36示出了并入部件部分的边中并能够插入另一个部件部分上的切口的圆盘和引导接头。图37示出了并入部件部分的边中并能够插入切口 (母)杆状联接件的切口的圆盘和引导接头。
图38描绘了另一种杆状联接件和部件部分的锁定方式。图39示出了漂浮的船模型。图40示出了另一实施例，其中，杆状联接件不是杆状，且不是360度的圆盘或圆柱形引导接头插入至部件部分中。图41示出了本发明的另一实施例，其中，代替切口的突起用于连接。图42示出了杆和部件部分连接元件是同一个的杆状联接件。图43描绘了安装在部件部分上的面板(或底板)，在此，该面板/底板远超过部件部分表面的平面延伸。
具体实施例方式图I示出了本发明优选实施例的杆状联接件10。图2描绘了部件部分的一种类型，即三角形部件30。图3描绘了杆状联接件10和三角形部件30连接在一起。图4示出了两个三角形部件30连接至单个的杆状联接件10。图5示出了一个四面体组件60，它是典型地通过使用杆状联接件10 (这里为6个)将几个三角形部件30 (这里为4个)组装起来的结果。在图I的优选实施例中的杆状联接件10包含带有连接至或者集成至杆12的一个或多个圆盘14的基本上类棒状的杆12，其中杆12和圆盘14基本上是同轴的。在优选的或其他的实施例中，杆状联接件也可以包含一个圆柱形或准圆柱形的部分，此处被视为引导接头16。引导接头16的轴线和杆12轴线基本上是同轴的。这里使用的术语准圆柱形的指一种形状，如图I中引导接头16所示，它有一个非完全圆柱形表面，不同于一个圆柱体。比如，准圆柱形可以认为源自于圆柱，但是这个圆柱表面是凹的、突出的、弯曲的和/或开孔的。图I的引导接头16是准圆柱形,有一个凹的、有齿的表面,且所述的表面有穿孔，包括从一边到另一边径向分布的定向孔。这些孔可以用橡胶、塑料、金属或其它材料做的包胶模具(overmould)来填充,该包胶模具可以是实心或空心的。这些孔和凹槽对于本发明的功能来说不是必须的，但跟下面将要讨论的所期望的特征一样，可以增加视觉效果。引导接头16是用来引导杆状联接件和部件部分之间的连接的工具。尽管它对于本发明来说不是必须的，但也能够是用来稳定、对齐和/或加强该连接的工具。 圆盘14和/或引导接头16可以通过任何方式连接在杆12上，或者替代地，它们中的一个或多个可沿杆12做成杆状联接件10的一部分，比如可以通过铸造、喷射模塑法或其它工艺来实现。尽管杆12示出为延伸到圆盘14的外面，但这对于本发明来说不是必须的。在任何实施例中，杆12仅需支撑一个或多个圆盘14 (或是将杆连接至部件部分的工具)，这就是本发明所包含的。部件部分(比如图2中的三角形部件30)通常但不是必须的沿其边有切口，杆状联接件10中的部分可以插入到这个切口中。这些切口包括盘切口 31和引导接头切口 34。当杆状联接件10的部分(例如圆盘14和引导接头16)插入到各自的切口 31和/或34时，杆状联接件10和部件(三角形部件30)就连接在一起了。参见图3。这些切口足够大以允许接头10围绕其长轴相对于部件部分(这里为30)大角度地转动。事实上，这通常是期望的，因为其允许该两部分间的铰接运动，也允许由更多的杆状联接件和部件部分组成的更大的组件间的铰接运动。替代地，切口也可以相对于圆盘14和/或引导接头16的尺寸足够小或可以有意地成形，以使有效地限制这样的角运动并提供非铰接的连接类型。也能够使用其它的本领域的技术人员众所周知的限制类型来提供非铰接连接，本发明也包括这些连接。缓冲切口 32用于使得杆状联接件10能够较轻易地连上部件部分(图2中的30)，移出也是一样的，同时也提供了一个强制止动以阻止梁的超行程和潜在的弹簧琐的破裂。这个缓冲切口在优选实施例中使用，但不是本发明所必需的单元。图2所示的引导接头切口 34是直的且平行于三角形的边，但本发明包括任何合适的切口。为了得到最佳的铰接效果，切口面36、37、38、39和40中的一个或多个可能是弧状的，以匹配杆12、圆盘14和引导接头16的圆形边。然而，本发明包含该类面的任何合适的几何形状，并且这些面不必与杆状联接件10的任何部分接触。锁闩元件33 (本实施例中是悬臂)与圆盘14形成一个锁闩。一个方法是通过图2所示的“隆起”(bump)或“唇状物”(lip)41嵌入圆盘14的外部分。在本实施例中，图2中的锁闩元件33沿着其内面边成弧状以匹配圆盘14的轮廓。这提供了更流畅的铰接，然 而这对本发明的功能来说不是必要的。锁闩元件33尽管示出为悬臂，但是也可以是凸点、隆起或实际上其他任何可以跟锁闩元件33用作相同目的的东西。同时，这个锁闩元件可以位于圆盘切口 31的对面(比如，在切口 38的内表面上，离引导接头切口 34较近的边上)。更进一步的，锁闩元件可能在切口的两边上。元件14包括此类的几何形式，该几何形式包括非圆盘形和圆盘形，在这里被认为是“切口可插入元件”。因此，尽管在优选实施例图I到图3中，它是像圆盘状的，但是切口可插入元件在所有图中用号码14来表示。当切口可插入元件是圆盘状或整个圆盘的弧形部分时，我们将它认为是一个“圆盘”。当这样的圆盘延伸到满360度时，我们有时也可以将它认为是一个“完整盘”或“360度盘”。切口可插入元件可以比图中所示的圆盘14厚很多，甚至可能在轴向比它的内径(或垂直于轴向方向的宽度)要长。比如，图32显示了切口可插入元件的可能的替代配置。对本发明的功能来说，在三角形部件30的角处的孔35并不是必须要的，但在本发明的后续将描述的某些实施例中可能起到点缀作用。(这里参考图20，孔35的直径可以和杆12 —样，这样可以通过他们的端部将杆状联接件10安装在前述的孔中)。图4示出了两个三角形部件30通过一个杆状联接件10连接在一起。对于合适的切口至杆状联接件的公差，两个三角形部件可以绕杆状联接件相对于另一个转动。图5示出了四面体结构60，这是一个能够由杆状联接件10和三角形部件30形成的结构类型的例子。对于四面体60，使用了四个三角形部件30。对于一个稳定的四面体(四个三角形部件30不能轻易的相对移动)，其能够使用四个三角形部件30和六个杆状联接件10。图6示出了六个三角形部件部分30通过一个杆状联接件10连接在一起的情况。所述的部件部分可以独立地绕杆状联接件旋转(铰接)，或者替代地，也可以锁定在一定的角度位置。本发明允许并包含任意数量的部件部分通过一个相同的杆状联接件连接在一起。他们可以不必是三角形的，可以是任何形状的部件部分(如下)，图26示出了这种使用的例子，三个三角形部件和三个正方形部件通过一个杆状联接件连接。大量的部件部分类型和杆状联接件的不同组合形式可以用本发明来连接，并且都包含在本发明中。图7示出了面板70，该面板可以插入到三角形部件30中，以增强三角形部件的强度刚度、增加视觉效果或用来附上杆状联接件、其他面板、图片、贴花、其他部件或任何可以强化本发明的东西。图7中示出的面板70有个可选的孔72，这个孔可以但不是必须位于面板的中心。在其他的配置中，可以有不止一个孔，并且每个孔不必是圆形，可以是任意形状。杆状联接件的杆部可以插入到这样的孔中，这种插入可以足够紧，从而使杆状联接件能够是由杆状联接件和部件部分组成的组件的一部分。其他东西，例如但不限于车轮轴、花(人工或真实)、杆、棒棒糖、旗子、发光二极管和玩具图可以插到这个孔里，同时也代替该杆状联接件。面板也可以有用于字母表、数字、单词等的切口或凸起区域，以使得孩子们能够学 习或记住他们的ABC、名字、派对邀请、年龄等。任何面板的装饰，比如这里描述的这些或其他的，都可以延伸超过任何部件的平面或边。更进一步的，他们可以做的特别厚或有中空区域来填充各种东西，比如但不限于活鱼、糖、葱、熔岩灯等等。他们包含或允许添加各种3D物品。面板可以在图7中的垂直方向上向上延伸到合理的高度，也可以沿侧面(见图7所示侧面)延伸到合理的范围(见图43)。他们可以有旋钮、插头或其他装置，螺纹或其他的，以将任意数量的不同的物品附加上去。“面板”和“镶嵌面”这两个词在此是指以下装置，其要么是在垂直方向上(远离部件表面)延伸的，要么是在垂直方向上收缩的(如片状)。图8示出了插入到三角形部件30中的面板70。尽管图7和图8集中于将面板通过其侧边固定至部件部分，但部件部分仍可以附在其他部件部分的某个区域。例如，部件部分的中间是实心的，带有跟面板的孔相配的旋钮或其他的突起。替代地，面板有跟部件孔相配的旋钮或突起。本发明包含任何将面板紧紧地固定在三角形或其他形状的部件部分中的方法,这些方法包括本领域的技术人员已知的简单的卡入(snap)。本发明包含了附在面板上的贴花、绘画、激光标记、图片、旗子、镜子、纹身、手写板和其他相似的东西(尽管这些并不是必要的)。本发明包含在这里讨论的任何附在面板上的以及附在部件或杆状联接件上的物品。图9示出了一个端部附有球体20的杆状联接件10。图10示出了带有两个这样的球体的杆状联接件(每个端部一个)。这种球体可以是橡胶、塑料、木头、金属或任何合适的材料。他们可以以各种方法附在杆状联接件10上，其中多数方法都是本领域的技术人员所已知的。替代地，在杆状联接件制造时通过铸造、注塑或相似的工艺过程能够将球体20制造成杆状联接件10的一部分。替代地，任何合适的物体或装置可以附在或插入杆状联接件10的端部。这包括但不限于挂钩、螺旋环、吸盘、螺纹杆、磁体、汽笛、弹簧、铰链、玩具、玩具图片、棒棒糖、车轮轴、花(人工或真实)、手电筒、发光二极管和球形指挥杖。图11描绘了连接在杆状联接件10上的正方形部件80。正方形部件80有像三角形部件30中的切口，以连接杆状联接件10。本发明包括正方形部件80，同时也包括所有可能配置的几何形状(如部件30和80)，以连接杆状联接件10。这些其他可能的部件部分的形状包括但不限于，矩形、平行四边形、五边形、六边形、所有其他多边形、圆形、椭圆形、其他有效的2D(—个方向尺寸薄)形状、长方体、四面体、球体、椭圆体、所有其他3D实体和任何之前提到的一部分。采用这些多种类型的部件部分，本发明的用户可以形成无数种结构类型和尺寸。一种是可以将不同类型的部件连接在一起。例如，三角形部件30可以沿着其边通过杆状联接件10和正方形部件80连接起来(如图26)。箱体、似家的结构、金字塔形、各种几何形式、动物和鸟类模型，恐龙(如翼龙)和其他更多的类型都是可能的。杆状联接件10和部件部分的连接的固有属性提供了所形成结构的高度的稳定性和耐久性。如果杆状联接件10和部件部分之间的连接具有摆动能力，则任何结构中的任何部件部分可以配置成摆动打开或摆动关闭。如此便能提供能够打开和关闭的用于屋型结构的门、用于箱体/箱子的铰接盖、新型百叶窗、订书机和其他更多的结构。图12示出了插入在正方形部件80中的正方形面板84 (跟图8中的三角形部件30相似)。本发明包括上面讨论用于所有可能的部件部分形状的面板。这些面板可以用于上面描述的用于三角形面板70的所有方式。 诸如但不限于面板70和84不需要紧紧地卡入到位且由相关的部件部分(图中30和80)紧紧地固定。然而，他们可以通过杆状联接件10或其他任何形式的可拆卸连接的方式沿着他们的外边连接到部件部分的内边上。这样允许相对于他们相关部件铰接和移除面板，并且因此在孩子们使用本发明时能够提供更大的创造性表达。因此，这样的面板能够成为屋型结构的门、箱体的盖子。图13示出了由正方形部件80通过杆状联接件连接而组成的箱体(在图13中一面铰接打开的立方体)。这个箱体有一个可以打开和关闭的盖子，因为这个盖子可以沿杆状联接件自由地摆动，而同时这个箱体的其他部件保持不动。当然，不止是顶盖，这个箱体的其他面也可以通过摆动打开和关闭而同时其他面不动，也可以多个面都摆动打开。图14a示出了特殊的三角形部件部分90，在它的内边上设置有缺口，以允许嵌套更小的三角形部件部分。图14b示出了这样的一种嵌套，较小的部件92装在较大的三角形部件部分90内。在图14a和图14b的实施例中，两个三角形部件通过一个或多个内部的杆状联接件10连接起来，这个杆状联接件插入在三角形部件90的内边的切口上和三角形部件92外边的切口上。在这个实施例中，用于这个目的的杆状联接件10比它的同类型的示出在三角形部件左外边界的杆状联接件10要小。由于杆状联接件设计的唯一性，内三角形92可以绕内部的杆状联接件相对于外三角形90摆动或铰接。这种铰接有可能是期望的但不是本实施例所必须的特征，因为连接方式也可以通过本领域的技术人员已知的现有技术或这里所示出的其他的方式非铰接地做成。尽管图14a和图14b描绘了内三角形和外三角形可以通过杆状联接件连接的实施例，但在替代的实施例中，三角形90的外边是由诸如在杆状联接件10上的圆盘可插入元件组成的(类似于图36中的三角形220的外边)。内三角形92的外边有合适的切口，三角形90内边上的圆盘可插入元件插入到这个切口中。替代地，内三角形92的外边上有圆盘可插入元件，外三角形90在其内边上有切口。本发明包括但不限于接下来参考图41讨论的其他的内外部件连接方式。本发明包括在其他形状部件中嵌套任何形状(比如，正方形)的部件。进一步的，两个以上部件的嵌套也包括在本发明中。比如，在图14b中，内三角形92能嵌套其他三角形(或其他形状)部件在里面。除了实用性，一个部件中可以嵌套的另一部件的数量是没有限制的。嵌套的部件间连接不是必须要通过杆状联接件的，也可以由两部件简单连接。这是指两部件可以简单地扣在一起，或使用这里描述的或本领域的技术人员已知的方法中的任何方式来将一个部件附在另一个部件上。
部件的嵌套可以提供结构性支撑，以承受诸如桥或者塔的组件的载荷或者提供用于诸如桥或者塔的组件的稳定性。通过前面描述的方法、本领域的技术人员已知的现有技术中的任何其他方法或在其他地方描述的附加的方法也可以将面板嵌套在另一个之中。图15示出了由不同类型的部件部分所构建的组件。在该图中，三角形部件部分30和正方形部件部分80通过杆状联接件10连接成单一的组件。正方形部分可以通过相同的杆状联接件连接至三角形部分。类似地，任何可能的部件部分形状/类型可以连接至相同的杆状联接件，以作为任何其他可能的部件部分形状/类型。本发明包括任何由不同类型和数量的部件部分的组合所组成的可能的组件。由于本发明的独一无二的创造性特征，组件的种类和数量是巨大的。图16描绘了一种类型的扩展的杆状联接件100，这里称为双重杆状联接件100。这个双重杆状联接件要么是i)通过任何合适的方法将两个单一的杆状联接件10端部对端部地轴向连接，要么是ii) 一个单一的棒状或其他形状的元件，其具有沿轴向相互间隔地设置的两个杆状联接件部分。即，双重杆状联接件100是将两个杆状联接件10连接在一起从而本质上作为一个单元。本发明包括其他类型的扩展的杆状联接件，比如由三个单一的杆状联接件10组成的三重杆状联接件，由四个单一的杆状联接件10组成的四重杆状联接件10等等。也包含以任何方式来连接多于一个杆状联接件的方法，也包括通过铸造、注模或相似工艺的方式将多个单一的杆状联接件连接形成单一的整体。图17示出了一个双重杆状联接件的用处，例如，作为连接至由部件部分30和其他的杆状联接件10组成的屋状或幕状结构的杆用来举起一个旗子。在图17中，杆状联接件100插入至形成在示出的组件的顶部的洞112，也可以通过其他方式连接。在一个矩形的屋或堡垒建筑模型中，两个墙壁可以通过一个双重杆状联接件连接，这个接头的上半部分向上延伸超过模型墙壁的顶部。然后旗110就可以连接至这个接头的上半部分。如图18所示也可以用本发明来形成家具。图中描绘了由正方形部件部分80和杆状联接件10和100组成的椅子。椅子的靠背支撑由一个或多个正方形部件部分80组成，正方形部件由双重杆状联接件100紧紧地固定在其每一边上。这里所说的双重杆状联接件通过一端连接在椅子底座，另一端连在靠背支撑上来紧紧地固定住。在图18中可选的球体也显示在双重杆状联接件的中间，但它们并不是必须的。本发明所包括的许多种家具均可以构建，比如但不限于桌子、床、沙发、凳子、柜台、废物框、模拟厨房水槽、模拟电视(和收首机和首响)等等。重要的是，本发明没有尺寸限制(大或小，可以做的稳健和耐久)，这意味着这样的家具组件可以做成但不限于房子大小、孩子用尺寸或成人用尺寸。孩子们实际上可以做出他们自己的桌子和椅子，并且每天在他们的日常活动中使用这些东西。也可以在杆状联接件上附上轮子，以允许孩子们做出可以移动的车结构。在图19中示出了该结构，轮子120附在或靠近车形的结构中的杆状联接件10的端部。本发明包括了用于任何目的安装在任意杆状联接件10的任何地方的轮子120。可以构建滑轮系统，费里斯式车轮和其他任何结构。在图19中示出了扩展的或多个杆状联接件的其他应用。图19中车的左后支架可以是双重杆状联接件100，如图所示(尽管不需要一定是)。相似的，车的左下边缘(图中底部前缘)由一个单一的三重杆状联接件103组成(尽管不需要一定是)。图19在杆状联接件10、100、103的端部示出了球体(但它们不是必须的)。类似地，它也示出了多重杆状联接件100和103的端部内侧的球体。这里说的球体是可选的且可根据构建者的需要来使用或不使用。用于三角形部件的面板70的一个实施例的详细描述见图20。在这个实施例中，面板70的三个角处的突起75可以插入如图2所示的三角形部件部分30的孔35中，并用于将面板70固定至三角形30。面板70上的切口 78为沿面板的每一边上容纳杆状联接件的引导接头16提供了空间。可选的突起76适用于三角形上的缓冲切口 36。这些通过约束锁定元件(见图2的锁定元件33)的偏移来创建一个可锁定的面板，并因此阻止杆状联接件的松动。·在图20的实施例或其他的实施例中，面板(图20中的单元70)可以是透明的。在面板的表面可以放置图片、蜡纸、手写板或打印书写板或相似的东西，或者通过用可选的槽77放置在面板的里面。面板然后可以通过旋钮74 (也称为突起或杆)或任何合适的本领域的技术人员所已知的锁定方法附在部件部分上，以使面板固定在部件上。一旦面板70固定住了，槽77里面的任何图片和蜡纸不会脱落，因为杆状联接件(如图I中10)附在上面时将会阻止其脱落。以这种方式能够透过面板查看图片，而图片既是可移动的也是受保护的。作为另一种选择，图片、蜡纸手写板或打印书写板或任何其他东西可直接附着在面板上。本发明包含了任何用于将面板连接到部件上的附着方法且并不局限于特别的附着方法、图20中所示的突起、旋钮、杆、切口等等。面板可能由多于一块组成，或者多个面板可以附在一个部件上。比如，两个面板块可以固定在一起，每个分别在部件部分的一个边上。进一步地，面板可以有它们自己的面板至面板的联接件，借此要么已经附在部件部分上、要么没有附在部件部分上的面板能够相互连接起来。所有上面的在图20中讨论的也涉及并应用于其他形状的部件部分，例如正方形、长方形、其他多边形等等，以及与其相关的面板。进一步地，任何在图20中示出的元件和这里参照图20所讨论的元件有助于提升本发明的功能，但是所有都不是必须的。本发明的不同实施例可以使用任意多数量，或一个也不用。杆状联接件，比如但不限于10、100、103在它们边上有孔，这个孔可让其他接头的端部插入。在图21中示出了这样的一种形式，即三角形部件部分连接在各自的杆状联接件上，这两个杆状联接件通过孔对端部的方式连接。其他装置或物体也可以插入到杆状联接件的边上的孔中，例如但不限于可以插入到杆状联接件的端部的前面列出的所有的物体、设备和玩具。这样的孔进一步的扩展了用本发明所形成的可能的物体的范围。杆状联接件不需要连接以使其轴与部件部分的边对齐，但是可以使其与这样的垂直于边的轴对齐(这个例子见图22)。本发明包括杆状联接件相对于部件边的任何可能的对齐方式。这样的杆状联接件可以比如通过铸造，注塑或其他类似的工艺来完成以做成和部件是一体的。替代地，它可以通过这里示出的或本领域的技术人员已知的任何方法连接至部件部分。比如它能扣在或夹在某个地方。两个杆状联接件10 (或100或103或其他的)可以通过本领域的技术人员已知的方法使他们的端部刚性地或者通过非刚性地(如图23所示的弹簧130)连接起来。铰链，橡胶片，或其他柔性设备或材料可以用来代替弹簧130。对于这样的柔性连接，杆状联接件可以在轴线之外一个绕另一个弯曲。任何这种连接-柔性的、刚性的、有延展性的-可以提供至杆状联接件的非轴线的对齐方式。这种连接的其中一个例子是插头连接，它的一端插在一个杆状联接件开放的端部，它的另一端插在第二个杆状联接件的开放的端部。本发明提供的这种端部对端部的杆状联接件连接方式进一步扩展了组件的可能范围和功能。在图24中示出了角度限制部件部分140。这样的部件(当连接到图25所示的杆状联接件时)可以抑制部件部分(例如图25的三角形部件)的角度运动。在图25中，运动阻挠装置150阻挠了各个三角形部件向上移动。在这个例子中，运动阻挠装置150安在或扣在接头导管上，尽管这个特别的功能模式在本发明中不是必须的。任何这样的可并入角度限制部件的运动阻挠装置都包含在本发明中。 筋、绳、线或类似的东西160可以穿过部件部分或杆状联接件(如图27、图28和图29所示)，以使部件部分和杆状联接件连接在一起并形成服饰类或其他的东西。在图28中，绳160沿着三角形部件30来形成女士浴衣吊带和文胸。在图29中，绳用来连接杆状联接件10、正方形部件80和三角形部件30来形成领带。图30描绘了规则的六边形部件180。不规则的六边形(有不同的边和内角)、规则的和不规则的五边形和其他任意多边形(正多边形或非正多边形)也包含在本发明中。图31示出了杆状联接件10的另一实施例，两个圆盘型切口可插入元件14被附在杆12上，或做成杆12的一部分，且没有使用接头导向。使用这种杆状联接件形式的部件上的切口将和切口可插入元件14相匹配，并且可能有或没有用于引导接头的切口。尽管图31示出了两个圆盘14，但本发明仍包含单一圆盘(或单一切口可插入元件)的情况。因此，本发明包含任意数量的圆盘14 (或切口可插入元件)的情况。图32示出了杆状联接件10的又一实施例，圆柱形切口可插入元件附在杆12上，或做成杆12的一部分。图33示出了这种带有正方形部件80的杆状联接件10的实施例。正方形部件上的切口只需要用来匹配切口可插入元件14，但也可能有或没有用于圆盘形或其他形状的切口可插入元件和/或引导接头的切口。在图32中示出的棒10在切口可插入元件14上下的延伸部对于本发明的功能来说不是必须要的。即，杆状联接件可能包括和图32和图33中的切口可插入元件14功能类似但不必形状相同的切口可插入元件。因此，本发明也包括包含单个切口可插入元件的杆状联接件(见图42)。本发明的另一实施例如图34所示，两个杆连成一起成直角，这里指的是双十字接头200。两个杆交叉的角度不需要一定是直角，可以是任何合适的角度。两个杆能够通过铸造或铸模来连接成一个整体，也可以通过任何本领域的技术人员已知的合适的方式铰接在一起。在图34的有些配置下，两个杆可以相互旋转以使他们之间能形成任何合理的角度。做成这种转轴的一种方法是通过将一个杆固定在一个单一的杆状联接件中，并以直角的形式固定在这个杆状联接件的轴上。第二个杆状联接件的在其轴的横向上有个孔，这个孔可以容纳第一个联接件的棒。许多其他本领域的技术人员已知的方法可以用来使两个杆结构相互旋转，所有这些都包含在本发明中。同时，这里的杆是棒状的，但是在任何形式中任何其他的形状也使用“杆”这个词。杆状联接件10通过图35中的连接210固定在其他杆状联接件的端部或附近也包含在本发明中。连接方式210典型地为刚性连接，但不是必须要这样的。它也可以是柔性连接，从而允许杆状联接件10相对于另一个杆状联接件10的任何自由度方向运动。任意数量的杆状联接件或扩展的杆状联接件可以以这种方式连接。比如，三个杆状联接件10可以连接成图35中四个杆状联接件相似的形式。这些杆状联接件可以从端部连接(他们端部的连接点)以二维或三维的方式向外径向扩展。这种配置叫做端部铰接联接件组件400，在图35中示出具有四个杆状联接件10，它可以包含任何数量的杆状联接件。端部铰接联接件组件(如400)可以通过铸造或铸模来做成一个整体，或者也可以通过独立的杆状联接件附接在一起。在许多这样的组件中，杆状联接件间的角度不需要都是相等的(如图35所示)。每个杆状联接件相对另一个杆状联接件可以成任何角度。同时不需要如图35所示所有的杆状联接件都在一个平面上。比如，他们可以排列成圆锥形框架。他们也可以形成关于中 间杆状联接件轴的树形或辐射形。端部铰接联接件组件进一步扩展了本发明所能形成的结构的数量。本发明的另一实施例包括一个或多个切口可插入元件(如图36所示)，可以附接在一个部件上，或跟一个部件(如图36中的部件220)做成一个整体。这样的切口可插入元件可以插入到有切口的部件(如图36中的部件220)中来构建结构。部件上的引导接头可以用来或不用来附加或取代切口可插入元件。在图36中每个边上都有引导接头。本发明中一个相似的但不同的实施例如图37所示。在该图中，切口可插入元件14(图37中的圆状实施例)附在一个部件(图37中的三角形220)上或与其做成一个整体。用来匹配切口可插入元件14的切口在切口杆状联接件310中。因此在这个实施例中，通过将切口可插入元件14插入到切口杆状联接件310中的切口中来连接部件部分和切口杆状联接件。然后部件部分以跟其他实施例中的方式一样可以旋转。术语“杆状联接件”包含公杆状联接件10(和103、110)以及母杆状联接件如切口杆状联接件310。本发明包括了在任何地方任何实施例中用切口杆状联接件310 (母杆状联接件)替代公杆状联接件的情况。也包含在任何实施例中用切口可插入元件14取代切口附在一个部件上或做成一个部件部分的一部分的情况。切口(母)杆状联接件310在二维中做的平、在三维中做的薄可以达到最好的功能(如图37所示)但不局限于这种配置。一个切口或母杆状联接件包含任何将包括切口的部件部分连接在该类的母杆状连接件上的任何方法。在图2显示的实施例中，缓冲切口 32使得切口可插入元件14能扣入切口 31中，因为这样的缓冲切口使缓冲切口 32和切口 31之间的悬臂延伸部分具有柔韧性。当切口可插入元件14插入到圆盘切口 31中时，悬臂延伸部分可以弯曲，然后能支撑切口可插入元件。在图38所示实施例中，就柔韧性来说，所发挥的作用是相反的。两个圆盘(更一般的为切口可插入元件)414和418分别用来替代切口可插入元件14，并且不需要缓冲切口 32。使杆状联接件410和部件430扣在一起的柔韧性由两个圆盘414和418来提供。当杆状联接件410被扣在部件430的切口 432中时，他们相对彼此移动(通常比较紧)。共同起作用的元件414和418包含单一的切口可插入元件14。然而应当注意，元件414并不是本发明所必需的部件，尽管它在保护切口 432的锁定功能时能起到帮助作用。在其他实施例中，悬臂梁450有锁定隆起或唇状物，附加或代替在切口 432相反面上的隆起或唇状物，这个和元件414 一起可以提供其他锁定方式。术语杆状联接件同时包含元件420和元件10，尽管我们有时使用术语“柔性连接杆状联接件”去描述元件410。由本发明提供的构建可能性的范围由图39来示出，其示出了 一个突显了部件和杆状联接件的构建方式的模型船。附在杆状联接件10的端部的球体20可以充满气体做成密封的(或者由比水更轻的材料做成)因此能使模型漂浮在浴缸、游泳池、湖或其他水体中。替代地或附加地，杆状联接件和/或部件可以做的比水的密度更小，因此能够提供或辅助模型的漂浮能力。同时进一步可替代地，如泡沫或填充有空气的气球等比水更轻的材料可以放置在模型船之内，以使得或帮助模型船漂浮。包含在本发明中的更进一步的组件也包括雪橇(sled)以及可以使用可粘贴的雪橇附件的长雪橇(toboggan)。这些可以做的足够大使小孩在雪中能实际使用。这些可以做成，比如为两个孩子做成两部分，为三个孩子做成三个部分，只需要在原来的两个上构建或粘贴一个额外的部分便可。相似地，一个板凳或双人座沙发可以通过将两个或多个椅子组件锁定在一起来简单地组成。因此，本发明可以为了新的或额外的目标允许组件便利动态地被构建。部件部分和/或杆状联接件(包括切口杆状联接件)可以合并或者是乐器。比如，哨子、钟、音叉或吉他型字符串可以是三角形、正方形或其他部件部分的一部分。他们可以附在或部件本身就是乐器。做成这样元件的方法是将部件做成中空的并且可以由人吹空气的开口，从而能够使声音从部件中发出。在部件上也可以有其他的孔，允许使用者盖住或不盖住这些孔，从而改变由部件/乐器演奏出来的音符。此外，部件部分或者部件的面板可以塑造成鼓状，这样轻敲它可以产生鼓的声音。相似地，杆状联接件可以做成哨子或长笛。它可以是中空的或部分中空的，带有一端或两端开放的并且可选地，通过从吹口或一端吹气来使一端的吹口产生音符。这样的杆状联接件可以有一个或多个孔或缝隙以允许演奏不同的音符，这取决于使用者是否盖住前述的孔或缝隙。本发明也包含在杆状联接件上设计一个或多个狭长的切口来紧贴部件部分，这样通过有角度的移动部件，使允许空气流动的开口尺寸改变，从而改变演奏音符的音量。通过使用杆状联接件来产生合适的部件排列，可以形成抛物曲面或相似的面。通过在部件(或杆状联接件或面板)上安装镜子或其他反光材料，从本发明中可以构建太阳灶，该太阳灶也包含在本发明中。对于任何部件的面板，比如三角形部件的面板70，也可以有一个或多个孔用来安装轮子或轮轴。任何面板也可以有手柄或相似的结构允许安装一个或多个轮子。为了减轻重量或允许绳子、线或其他相似物体从中穿过，杆状联接件10(和100、103、320和410)可以做成轴向中空的。如前面所提到的，杆状联接件也可以有径向穿过它们的孔。这样的孔或中空部分允许筋、绳子、线或类似的物体在许多方式中的创造性使用，可以增加任何结构的强度，并可以提供额外的视觉效果。穿过杆状联接件的孔或只是在端部的孔可以是螺纹的，使得旋钮、球体、端部联接件连接到其他杆状联接件上，或任意数量的其他物体通过螺纹连接在这样的端部孔中。尽管杆状联接件10、100、103、310和410在之前的图中示出为棒状，但它们并不局限于任何特定的形状。比如，它们可以是六边形、正方形或其他截面，而不是圆形的。它们在轴向可以是非直线的。本发明包含任意形状的杆状联接件和相应的部件部分，允许两个或以上部件部分连接并使得它们相对沿着杆状联接件角度方向(绕杆状联接件的轴线)相互移动(摆动或转动)。这个可能包含圆盘、圆柱形、部分圆盘截面、部分圆柱形截面、准圆柱形、准圆柱形截面、圆环或其他杆状联接件形状部分可以插入到部件部分的切口中。切口可以是任何适合这种插入和运动的合适的形状和类型。杆状联接件可以是任何适合这种插入和运动的合适的形状、尺寸和类型。比如，杆状联接件不需要沿其轴向所有位置保持基本的杆直径。对于不同于前面图中示出的杆状联接件10 (也隐含100、103、310和410)，图40只是无数个可能形式中的一个。图40中的杆状联接件10有变化的截面形状和尺寸，沿其轴
向不是直的，有一个椭圆部分而不是圆盘的切口可插入元件14，并且使用了一个不是圆柱形或准圆柱形的引导接头16。任何部件中的切口能匹配这里使用的杆状联接件的特殊形式。因此，在所有图中，用数字14代表切口可插入元件，即使这些图中可能显示圆盘形状。当切口可插入元件是圆盘状，或一个整圆盘的扇形部分，我们将它称为“圆盘”。当这样的圆盘延伸到360度，我们有时将它称为一个“整圆盘”或“360度圆盘”。切口可插入元件可能比图中显示的圆盘14厚很多，并且可能沿其轴向比它的直径(或垂直于轴线方向的宽度)要长。可以使用卵形的或其他形状的切口可插入元件(引导接头也是)，并且当部件关于杆轴(或变半径的卵形或其他形状)旋转时，这种使用允许他们具有凸轮轴的功能。同时，在任何杆状联接件部件上的切口(包括比如圆盘)可以和相应的杆状联接件的公的部分配对起来，以允许杆状联接件对部件部分的锁定/连接。除此之外，圆盘14可以具有一定的几何形状，使得通过将它们插入到一个切口并且打开它们来锁定到位。在图41中示出了本发明的又一实施例。在该实施例中，部件部分470中的突起(或突出物)480和用在其他实施例中的切口(如图2)具有同样的使用功能。这时，切口可插入元件14 (或者在这个例子中的突起连接元件)能放置在相邻的部件上的一个或多个突起480上(如图41所示)，因此，能够将杆状联接件10和部件部分470连接起来。在图41中突起连接元件示出为圆柱形，但它可以是准圆柱形或其他任何形状。这里可以是它们中的一个或多个。在图41中示出的部件470只在其一个边上有突起480，但这样的突起(像切口)可以在任何多的边上。在许多实施例中，部件部分的每个边上要么有像480的突起要么有切口。在又一实施例中，该突起可以在带有部件部分上合适的突起连接元件的杆状联接件上。在又一实施例中，在面板上能有一个或多个突起(或突出物)。杆状联接件或其他物体能直接连至面板。
这里使用的术语“部件”，“部件部分”和“部分”都有同样的意思，并且指的是在图2中的带切口的部件部分，在图36和图37中的切口可插入元件，在图41和图42中的突起连接元件，突起(或突出物)，用来连接部件到杆状联接件上，或者其他任何连接部部分件到杆状联接件上的方式。专业术语“杆状联接件连接元件”包括前面提到的四种单元类型的，也包括其他任何提供连接到杆状联接件上的连接。本发明包含任何这些杆状联接件连接元件类型替代在任何形式或实施例中讨论的或在此处隐含的或能轻易从此处讨论演绎出的任何其他杆状联接件连接元件的使用。类似地，术语“杆状联接件”指的是带有能将该杆状联接件连接至部件和任何其他将该杆状联接件连接至部件的切口可插入元件(比如图I和图38所示的)、突起连接元件(图41和图42)、切口(如在图36和图37中)，突起(未示出)。专业术语“部件连接元件”包括前面提到的四种单元类型，也包括其他提供连接到部件上的任何方式。本发明包含任何这些部件连接元件类型替代在任何形式或实施例中讨论的或在此处隐含的或能轻易从此处讨论演绎出的任何其他部件连接元件的使用。超过突起连接元件14的杆状联接件12的延伸部分(如图41所示)是可选的，并 且本发明包含不带有一个或两个这样的延伸部分的杆状联接件10。比如杆状联接件10可以只是圆柱，比如图42中的内部有杆12或者和杆12做成一体的单元14或和单元14相同的物体(如在图42中所标柱的)。在任何实施例中，部件部分连接元件(如图41和图42中的突起连接元件)可以是圆柱形、准圆柱形、圆盘形、部分圆柱形、部分准圆柱形、部分圆盘形或其他任意合适形状。不管部件连接元件是什么形状，它可以在杆内部或跟杆做成一体的或跟杆相同的物体。当我们在此参考杆和任意部件部分连接元件时，这种参考既包含杆和部件部分连接元件是同一物体的实施例，也包含它们是不同物体的实施例。因此，本发明包含比如或相似于图42中的替代突起连接元件的用于切口可插入元件的杆状联接件10的形式，因为，它们都是部件部分连接元件。它也包含这种在部件中作为杆状联接件连接元件(比如，突起连接元件或切口可插入元件)的形式的使用。但作为这种形式的一个例子，图42中的圆柱形突起连接元件14可以是正方形(或其他任何类型)部件部分的一部分，而不是杆状联接件的一部分。图43示出了本发明的另一实施例，它带有一个在第三维度上远超过正方形部件80表面的平面上的面板86。在图43中，面板示出为孩子们的字母块，其上带有刻在最外面字母“A”。任何字母和数字可以刻在面板上，因此本发明可以用来帮助孩子学习他们的字母ABC和数字。其他的形状、符号、动物和字符也可以刻在面板上。面板可以在面板表面的第三维度上延伸到任何合理的长度，并且可以是任何形状。它们也可以在部件二维表面内沿部件边界外面延伸。在本发明的另一实施例中，线路和印刷电路可以成为部件、杆状联接件和引导接头的一部分。当这些部分被用来构建组件时，线路和印刷电路可以用来安装发光二极管或其他灯、驱动电动机或电扇、功率扬声器等等。扣接或者别的将部件部分和杆状联接件连接在一起的连接可以使电路完整并因此使得例如发光二极管、发动机、电扇、扬声器等立即产生功能。优选的实施例包含准圆柱形的引导接头16。然而，这里使用的术语“引导接头”应当是指具有图I中引导接头的功能的任何形状。准圆柱形和圆柱形引导接头是引导接头的特殊形式。引导接头可以是本发明的有用的部分但不是必须的。实施例可能包含引导接头也可能不包含。如果接头具有铰接功能，那么引导接头可以称为铰接导向。引导接头这个术语是指铰接连接或非铰接连接。尽管切口可插入元件(图I中360度圆盘14)和引导接头(图I中准圆柱形引导接头16)跟杆状联接件10的主轴是有效同轴的，但它们并不需要和杆状联接件是有效同轴的，也不需要它们相互这样。本发明包含了带有杆和部件部分连接元件的杆状联接件，附接在带有或不带有引导接头的杆上或和它做成一体的。它也包含带有杆和引导接头的杆状联接件，附接在杆上或和它做成一体的。它也包含单一的部件部分连接元件和杆。这个部件连接元件可以放置在沿杆轴向或其他的方向的任何地方。同样的，引导接头可以放置在沿杆轴向或其他的方 向的任何地方。部件部分连接元件也可以有相似于这里许多图中示出的用于引导接头16的形状或者其他任何这里示出的具有相同功能的合适的形状。本发明包含了杆状联接件至部件部分的连接，其允许像铰链那样使部件部分相对于杆状联接件在角度方向上关于杆状联接件的长轴旋转。同样地，它包含杆状联接件至部件部分的连接，其锁住(比如阻止)部件部分相对于杆状联接件在角度方向上关于杆状联接件长轴的旋转。本发明进一步包含由几何形状和杆状联接件连接元件组成的部件。杆状联接件和每一个部件或它们的任何子部件可以由合适的材料做成，包括但不限于塑料、金属、木头、陶瓷和橡胶。它们可能是任何的尺寸和形状的，并且事实上不同尺寸的部件可以在相同的结构中组装在一起。切口和突起可以是任何合适的尺寸和形状。本发明本质上包含可以通过杆状联接件将其组装到二维(在第三维尺寸上薄)或三维结构中的二维部件(在第三维尺寸上薄)。它也包含可以通过杆状联接件将其组装到三维结构中的三维部件(在第三维尺寸上不薄)。尽管图中显示了很多细节，但这些细节对于本发明来说不是必须的。附图仅仅显示了本发明的具体案例或实施例。在权利要求中列举出来了本发明的重要的元件。尽管本专利申请的标题使用了 “玩具”这个词，并且这个词贯穿在整个说明书中，但本发明不局限于玩具，而是应用于任何和所有结构或其他用途。因此，可以看出本发明相对于在上面的“背景技术”部分详细描述的现有技术来说具有显著的和新的优点。尽管上述的说明书包含很多具体的实施例，但是读者不应将这些理解为对本发明的范围的限制，而仅仅是本发明优选实施例的举例而已。本领域的技术人员能够预想到的许多其他的可能性也包含在本发明的范围内。相应地，本发明的覆盖范围不限于在此描述的实施例，而应由所附的权利要求及其等同物确定。
权利要求
1.一种装置，包括 a)部件部分，其具有预定的形状和杆状联接件连接元件，以及 b)杆状联接件，其由杆和部件部分连接元件组成， 其中，所述部件部分连接元件中的至少部分实质上径向地远离所述杆的中心轴，且其中所述杆状联接件和所述部件部分可以通过所述部件部分连接元件和所述杆状联接件连接元件连接，以形成结构或部分结构，使得所述部件部分和所述杆状联接件在所述结构中能够相对彼此旋转， 由此，孩子们和其他人可以构建用于包括仅仅为了好玩的多种目的的结构性组件。
2.根据权利要求I所述的装置，其中所述部件部分连接元件是切口可插入元件或突起可连接元件。
3.根据权利要求I所述的装置，其中所述部件部分连接元件包括圆盘的至少一部分。
4.根据权利要求I所述的装置，其中所述部件部分连接元件是圆盘，所述圆盘具有大于所述圆盘的垂直于所述圆盘的轴向尺寸的最大尺寸的轴向长度。
5.根据权利要求I所述的装置，其中所述部件部分连接元件是圆盘，所述圆盘具有大 于所述圆盘的垂直于所述圆盘的轴向尺寸的最大尺寸的轴向长度，其中所述杆的一端和所述部件部分连接元件的一端是事实上共平面的，且其中所述杆和所述部件部分连接元件是有效地一体的。
6.根据权利要求I所述的装置，其中所述部件部分连接元件包括，至少部分地，为椭圆形或其他非圆形形状的边缘。
7.根据权利要求I所述的装置，其中所述部件部分连接元件是在所述杆状联接件上的切口或在所述杆状联接件上的突起。
8.根据权利要求I所述的装置，其中所述杆状联接件连接元件是在所述部件部分上的切口。
9.根据权利要求I所述的装置，其中所述杆状联接件连接元件是在所述部件部分上的关起。
10.根据权利要求I所述的装置，还包括为提供连接稳定性而连接至所述杆状联接件或与所述杆状联接件一体的装置。
11.根据权利要求I所述的装置，还包括为提供连接稳定性而连接至所述杆状联接件或与所述杆状联接件构成一体的装置，其中所述装置为了提供连接稳定性包括引导接头，其中所述引导接头具有圆柱形或类圆柱形的形状。
12.根据权利要求I所述的装置，包括 a)为提供稳定性而连接至所述杆状联接件或与所述杆状联接件一体的装置，其中提供稳定性的所述装置是引导接头，且 b)连接至所述引导接头的第二杆状联接件，其中所述两个杆状联接件的轴是非同轴的。
13.根据权利要求I所述的装置，其中所述杆状联接件由两个所述部件部分连接元件组成。
14.根据权利要求I所述的装置，还包括用于防止所述杆状联接件相对于所述部件部分旋转的装置。
15.根据权利要求I所述的装置，还包括具有预定的形状和尺寸的面板，其中所述面板连接至所述部件部分。
16.根据权利要求I所述的装置，还包括具有预定的形状和尺寸的面板，其中所述面板连接至所述部件部分，且其中所述面板的形状实质上是三维的。
17.根据权利要求I所述的装置，还包括具有预定的形状和尺寸的面板，其中所述面板连接至所述部件部分，且其中所述面板包含选自以下组中的元件，所述组由以下元件组成贴花纸、字母、数字、玩具人物、镜子、轴、旋钮、插头、螺纹塞、杆、突起、块、杆状联接件、人造花、真花、棒、棒棒糖、旗子、鱼、糖果、闪闪发光物、熔岩灯咕、孔、画、激光标记、图片、纹身、手写页、印刷页、蜡纸、图像、鼓膜和其他的面板。
18.根据权利要求I所述的装置，还包括具有预定的形状和尺寸的面板，其中所述面板连接至所述部件部分和第二部件部分。
19.根据权利要求I所述的装置，其中选自由以下元件构成的组中的元件连接至所述杆状联接件或与所述杆状联接件构成一体的一部分，这些元件包括球体、钩子、螺丝眼、吸盘、螺纹杆、磁铁、汽笛、弹簧、铰链、玩具、公仔、棒棒糖、轮轴、车轮、人造花、真花、手电筒、发光二级管以及泡沫棒。
20.根据权利要求I所述的装置，还包括至所述部件部分的附件，其中所述附件选自以下组，所述组由以下元件组成贴花纸、字母、数字、玩具人物、镜子、轴、车轮、旋钮、插头、螺纹塞、杆、突起、块、人造花、真花、棒、棒棒糖、旗子、鱼、糖果、闪闪发光物、熔岩灯咕、画、激光标记、图片、纹身、手写页、印刷页、腊纸、图像、发光二级管、手电筒、泡沫棒、公仔、人造花、真花、球体、钩子、螺丝眼、吸盘、磁铁、汽笛、弹簧、铰链、玩具以及鼓膜。
21.根据权利要求I所述的装置，还包括第二部件部分，其中所述第二部件部分连接在所述第一部件部分内。
22.根据权利要求I所述的装置，还包括扩展的杆状联接件，所述杆状联接件由四个部件部分连接元件组成，所述四个部件部分连接元件被布置成允许将两个部件部分沿所述扩展的杆状联接件的轴向连接至所述扩展的杆状联接件。
23.根据权利要求I所述的装置，还包括两个附加的杆状联接件，其中所述两个附加的杆状联接件在它们的端部柔性地或刚性地连接，以共用公共轴。
24.根据权利要求I所述的装置，还包括附加的多个杆状联接件，其中，所述附加的多个杆状联接件彼此柔性地或刚性地连接，且其中所述附加的多个杆状联接件的轴并不共用公共轴。
25.根据权利要求I所述的装置，还包括用于限制所述部件部分相对于所述杆状联接件角运动的装置。
26.根据权利要求I所述的装置，还包括角度限制部件，其中所述角度限制部件连接至所述杆状联接件或所述部件部分且限制所述部件部分相对于所述杆状联接件的角运动。
27.根据权利要求I所述的装置，包括至少一个杆状联接件，其中，绳、筋、线或其他柔性的绳状元件穿过所述至少一个杆状联接件的内部。
28.根据权利要求I所述的装置，其中所述杆状联接件包括乐器。
29.根据权利要求I所述的装置，其中所述部件部分包括乐器。
30.根据权利要求I所述的装置，还包括a)多个杆状联接件 b)多个部件部分，以及 c)多块反射材料 其中，所述多块反射材料安装在所述多个部件部分、所述多个杆状联接件或连接至部件部分的面板中的至少一些上，且其中所述多块反射材料设置使日光有效地转向至公共的聚焦区。
31.根据权利要求I所述的装置，还包括电子电路，其中所述电子电路为发光二级管、其他光源、电机、风扇、扬声器或其他电子装置供电，其中所述电子装置连接至部件部分、杆状联接件或引导接头。
32.根据权利要求I所述的装置，还包括 a)多个杆状联接件，其中每个所述杆状联接件由引导接头和两个圆盘状的部件部分连接元件组成，和 b)多个部件部分，每个所述部件部分由引导接头切口、由切口组成的杆状联接件连接元件、锁定元件和缓冲切口组成，其中至少一些部件部分具有从以下组选出的形状，所述组包含三角形、正方形、矩形、菱形、五边形、六边形、八边形、长方体、圆柱体、部分圆柱体和四面体。
33.一种装置，包括 a)部件部分，其具有预定的形状和杆状联接件连接元件，以及 b)杆状联接件，其由杆和与位于所述杆的一端处的插口不同的部件部分连接元件组成， 其中所述杆状联接件和所述部件部分可以通过所述部件部分连接元件和所述杆状联接件连接元件连接，以形成结构或部分结构，使得所述部件部分和所述杆状联接件在所述结构中可以相对彼此旋转， 由此，孩子们和其他人可以构建用于包括仅仅为了好玩的多种目的的结构性组件。
34.一种用于结构性组件的方法，包括 a)形成部件部分，所述部件部分具有预定的形状和杆状联接件连接元件， b)构建杆状联接件，所述杆状联接件由杆和部件部分连接元件组成， c)将所述杆状联接件和所述部件部分通过所述部件部分连接元件和所述杆状联接件连接元件连接，以形成结构或部分结构， 其中所述部件部分连接元件中的至少一部分实质上径向地远离所述杆的中心轴，且其中所述部件部分和所述杆状联接件在所述结构中可以相对于彼此旋转， 由此，孩子们和其他人可以构建用于包括仅仅为了好玩的多种目的的结构性组件。
35.根据权利要求33所述的用于结构性组件的方法，还由以下步骤组成 a)构建多个杆状联接件，其中每个所述杆状联接件具有引导接头和两个由圆盘组成的部件部分连接元件，和 b)形成多个部件部分，每个部件部分具有引导接头切口、由切口组成的杆状联接件连接元件、锁闩元件和缓冲切口，其中所述多个部件部分中的至少一些部件部分具有从以下组选出的形状，所述组包含三角形、正方形、矩形、菱形、五边形、六边形、八边形、长方体、圆柱体、部分圆柱体和四面体。
36.根据权利要求33所述的用于结构性组件的方法，还包括将面板连接至所述部件部分，其中所述面板包含选自以下组中的元件，所述组由以下元件组成贴花纸、字母、数字、玩具人物、镜子、轴、旋钮、插头、螺纹塞、杆、突起、块、杆状联接件、人造花、真花、棒、棒棒糖、旗子、鱼、糖果、闪闪发光物、熔岩灯咕、孔、画、激光标记、图片、纹身、手写页、印刷页、蜡纸、图像、鼓膜和其他的面板。
全文摘要
本发明涉及一种低成本的适合作为玩具的结构性建筑组装，其使用由带有附属的圆盘(14)或可插入几何形状的部件部分(30、80、180)的切口(31)中的类似装置的杆(12)组成的杆状联接件(10)。多于一个部件部分能够连接至同一杆状联接件，并且这些部件部分能够相对于杆轴旋转。该联接件的设计允许构建多种尺寸、形状和类型的稳定的结构，并且能够在此类组合结构的不同部分之间轻易地实现铰接。
文档编号A63H33/10GK102883787SQ201180022651
公开日2013年1月16日 申请日期2011年5月4日 优先权日2010年5月13日
发明者罗伯特·D·克劳布, 理查德·F·罗丝, 布赖恩·D·克劳布, 苏珊·克劳布, 约瑟夫·乔治 申请人:创新玩具有限公司