组装式结构件用的结构块和组装式结构件的制作方法

本实用新型涉及一种组装式结构件及该组装式结构件用的结构块，特别涉及能够自由组装成各种造型的组装式结构件及该组装式结构件用的结构块。

背景技术：

在例如玩具、模型、家具、工具和建筑物等领域，存在组装式的结构件，其利用可以相互组装的许多个简单构件组装出各种造型。例如CN202951255U公开了一种插接式的积木，如图1所示，其由积木单元和插接转动组件构成。在积木单元的侧壁上开有与插接通孔连通的长条形开口。插接转动组件包括两个插接键，插接键与积木单元的插接通孔形状、结构、大小相互匹配，两个插接键之间通过转动轴转动连接。相比搭接的传统积木，利用CN 202951255U中公开的结构，在组装后形成的造型结构不容易散开，并且能够实现多种造型。

图1示出了CN 202951255U中的积木，图1中的左侧为积木单元，图1中的右侧为插接转动组件。该积木单元的顶面、底面、左面和右面中均开设了截面呈大致缺口圆形的接合槽，并且四个接合槽的延伸方向彼此平行。插接转动组件包括两个插接键和连接在两个插接键之间的转动轴。两个插接键通过转动轴转动连接。但是，图1所示的积木单元中，有两个表面(正面和背面)是不能用于组装的，因而在组装时使用者必须先调整好积木单元的姿势，使得具有接合槽的一个表面与插接键相对应。在组装具有相互垂直的构造时，需要通过将连接件的两个插接键转动成相互垂直才能够实现这种相互垂直的构造。因此，图1所示的这种积木的组装自由度不够高，并且组装操作麻烦，不能灵活地组装成各种造型。

CN 202951255U中的积木单元和插接转动组件能够实现的造型种类的多样性仍然存在进一步提高的余地。

技术实现要素：

实用新型要解决的问题

本实用新型的目的在于提供一种提高了组装自由度的组装式结构件及该组装式结构件用的结构块，利用本实用新型能够更加灵活地组装成各种造型。

需要说明的是，在这里，术语“组装自由度”表示结构块与连接件相互组装和拆卸时的容易程度和通过组装结构块与连接件形成造型的多样性。组装自由度越高，意味着结构块与连接件越容易相互组装和拆卸，并且组装后能够获得的造型的模式也越多。

用于解决问题的方案

为实现上述目的，本实用新型的一个方面提供一种组装式结构件用的结构块，所述结构块呈六面体状，其特征在于，所述结构块的各表面均开设有两个接合槽，所述接合槽从所在表面的一边延伸到所在表面的与所述一边相对的另一边，从而贯穿所在表面，并且在同一表面开设的两个所述接合槽的延伸方向彼此垂直，其中，在与所述接合槽的延伸方向垂直的截面内，所述接合槽的截面形状在槽顶部的宽度小于所述接合槽的截面形状的宽度的最大值。

在本实用新型的上述组装式结构件中，结构块的每个表面均开设有两个延伸方向彼此垂直的接合槽，因此结构块的每个表面都可以适用于连接件从不同的方向进行组装，这样的结构块在进行组装造型时具有非常高的组装自由度，能够对结构块灵活地进行组装，从而能够实现复杂的造型模式。因此，可以降低组装操作时的难度，这尤其有利于供低龄幼儿进行组装作业。

优选地，所述结构块为长方体或正方体。结构块为长方体或立方体时，组装后的造型能够具有紧凑且美观的结构。

优选地，所述接合槽均穿过其所在的表面的中心，并且垂直于所述表面的一条边。这种接合槽实际上沿着其延伸方向将所在的表面分成了四个对称的部分，因而在利用结构块进行组装时，很容易将结构块的姿势调整为与周围的结构块相同的姿势，从而降低了组装时的操作难度，提高了组装自由度。另外，当结构块为正方体时，其六个表面的结构完全一致，在进行组装时，因此在组装时无需再考虑结构块的空间姿势。因此，使得结构块具有更高的组装自由度。

优选地，所述接合槽的所述截面形状为梯形、缺口圆形、T字形和扇形中的一种。

优选地，在所述结构块的至少一个表面中开设有轴孔，所述轴孔的延伸方向与所述轴孔所在表面的法线方向平行。利用连接轴将两个开设有轴孔的结构块连接在一起时，可以使这两个结构块分别相对于彼此绕着连接轴转动预定的角度，从而可以组装出具有能够转动的造型或能够调整部件角度的造型。

本实用新型的另一方面提供一种组装式结构件，其特征在于，所述组装式结构件包括上述任一种结构块和用于连接所述结构块的连接件，其中，所述连接件具有用于与所述接合槽接合的接合部，并且所述接合部具有与所述接合槽的所述截面形状对应的截面形状。

连接件的接合部具有与接合槽的截面形状对应的截面形状，所以当连接件的接合部与接合槽接合在一起时，不能沿结构块的与连接件相配合的表面的法线方向拔出连接件。

优选地，所述连接件包括双接合部连接件，所述双接合部连接件包括沿着所述连接件的长度方向平行延伸的两个所述接合部。利用双接合部连接件，不仅可以沿着连接件的长度方向将多个结构块串联组装到一起，还可以在双接合部连接件的同一个位置处并联组装两个结构块，从而进一步提高本实用新型的组装自由度。

优选地，在通过所述双接合部连接件使两个所述结构块并联组装的情况下，该两个所述结构块彼此面对面贴合。利用双接合部连接件使得两个结构块可以彼此面对面贴合，从而可以实现紧凑且美观的结构造型。

优选地，所述双接合部连接件包括在两个所述接合部之间的连接部。在接合部之间设置有连接部时，可以通过调整连接部的长度、形状、硬度等方便地对结构块之间的组装姿势做出调整，从而获得更加丰富的造型。

优选地，在垂直于所述双接合部连接件的长度方向的截面内，两个所述接合部的截面形状的几何中心与所述连接部的截面形状的几何中心不在同一条直线上。由于两个接合部与连接部之间的截面形状几何中心之间的这种关系，可以使得多个结构块通过双接合部连接件相互并联组装成一定的弧形或曲线形状，从而获得更加丰富的造型。

优选地，所述连接部为可弯曲部，使得在两个所述结构块通过一个所述双接合部连接件并联组装的情况下，该两个所述结构块能够彼此相对摆动。当连接部为可弯曲部时，通过双接合部连接件彼此并联组装的两个结构块可以在一定的角度范围内彼此相对摆动，从而方便获得更加丰富的造型，同时还可以使组装后的结构体具有一定的活动自由度。

优选地，所述连接部为沿着与所述接合部的长度方向垂直的方向延伸的转轴并且与两个所述接合部分别以可转动的方式连接，使得所述接合部能够绕着所述转轴转动。利用两个能够绕着转轴转动的接合部，可以允许两个组装在一起的结构体的相对转动。

优选地，所述连接件包括单接合部连接件，所述单接合部连接件由一个所述接合部构成。优选地，在所述单接合部连接件的所述接合部插入所述接合槽时，所述接合部封闭所述接合槽，所述接合部的位于所述接合槽的槽顶部的顶面与所述接合槽所在表面平齐。利用单结合部连接件，可以在使多个结构体组装在一起的同时填平结构体的与单结合部连接件接合的表面，从而使组装后的造型更美观。

优选地，在垂直于所述连接件的长度方向的截面内，所述接合部的高度小于或等于所述接合槽的槽深。接合部的高度与接合槽的槽深之间的这种关系，能够保证该接合部在接合到接合槽中时不会从接合槽所在的表面露出，从而避免了与相邻结构件产生位置干涉或引起造型外观的劣化。

优选地，一个所述连接件的长度比一个所述接合槽的长度长。当一个连接件的长度比一个接合槽的长度长时，无论该连接件在接合槽中如何移动，都可以保证连接件的至少一部分从接合槽中伸出，从而方便组装作业。

优选地，在所述双接合部连接件的一个所述接合部中开设有横向的装配槽，所述装配槽具有与所述接合部的所述截面形状对应的截面形状。利用开设在接合部中的横向的装配槽，可以将两个连接件沿相互垂直的方向组装在一起，从而便于组装出具有相互垂直的结构的造型。

实用新型的效果

本实用新型的组装式结构件及该组装式结构件用的结构块具有高的组装自由度，因此利用本实用新型能够更加灵活地组装成各种造型。

附图说明

图1是现有技术的一种积木中的积木单元和插接转动组件的结构示意图。

图2A是本实用新型的第一实施方式中的结构块的主视图，图2B是图2A中的结构块的斜向立体图。

图3A是本实用新型的第一实施方式中的第一连接件的横截面图，图3B是图3A中的第一连接件的斜向立体图。

图4A是本实用新型的第一实施方式中的第二连接件的横截面图，图4B是图4A中的第二连接件的斜向立体图。

图5A是本实用新型的第一实施方式中的第三连接件的横截面图，图5B是图5A中的第三连接件的斜向立体图。

图6A是利用本实用新型的第一实施方式组装成的一个示例性造型的平面图，图6B是图6A中的示例性造型的斜向立体图。

图7是利用多个图6A和图6B中示出的示例性造型组装成的结构体的斜向立体图。

图8是利用本实用新型的第一实施方式组装成的另一个示例性造型的立体图。

图9A和图9B示出了本实用新型的第一实施方式中的第四连接件，其中，图9A示出了第四连接件的分解立体图，图9B示出了第四连接件的组装状态立体图。

图10A和图10B示出了本实用新型的第一实施方式中的第五连接件，其中，图10A示出了第五连接件的主视图，图10B示出了第五连接件的斜向立体图。

图10C、图10D和图10E示出了第五连接件与其它连接件装配的状态。

图11A是本实用新型的第二实施方式中的结构块的主视图，图11B是图10A中的结构块的斜向立体图。

图12A是利用本实用新型的第二实施方式组装成的一个示例性造型的主视图，图12B是图12A中的示例性造型的立体图。

图13A是本实用新型的第三实施方式中的结构块的主视图，图13B是图13A中的结构块的斜向立体图。

图14A和图14B是本实用新型的第四实施方式中的结构块的斜向立体图。

附图标记说明

11、结构块；111、接合槽；21、第一连接件；211、第一接合部；212、第二接合部；22、第二连接件；23、第三连接件；231、第一接合部；232、连接部；233、第二接合部；A、第一接合部231的几何中心；B、连接部232的几何中心；C、第二接合部233的几何中心；24、第四连接件；241、第一接合部；2410、轴孔；242、第二接合部；2420、轴孔；243、转轴；25、第五连接件；251、装配槽；12、结构块；121；接合槽；13、结构块；131、接合槽；14、结构块；141、六角形轴孔；142；圆形轴孔。

具体实施方式

以下参照附图说明本实用新型的具体实施方式。

第一实施方式

本实用新型的第一实施方式是一种组装式结构件，其包括图2A和图2B所示的结构块11以及用于与结构块11组装的连接件。首先结合图2A和图2B说明本实施方式中的结构块11。

结构块11为六面体状，例如可以是长方体或正方体。图2B中示出了结构块11为正方体的示例。在结构块11的各表面中均开设有一个接合槽111，接合槽111在其所在的表面中沿着该表面的中心线延伸贯穿该表面。从图2B容易看出，在结构块11的任意两个相邻表面开设的接合槽111的延伸方向彼此垂直。

容易理解，结构块11的接合槽111的这种相互垂直关系实际上使得正方体状的结构块11任意两个平行表面中的接合槽111彼此平行。另外，结构块11的接合槽111的这种相互垂直关系还具有如下的优点：当将一个结构块11的一个表面的姿势调整为与另一个结构块11的一个表面的姿势相同时，这两个结构块11的其余各个表面的姿势也对应相同。例如，当将两个结构块11的前表面调整为图2A所示的姿势时，这两个结构块11的其它五个表面也与图2A所示的姿势对应相同。

因此，在将多个结构块11组装在一起时，只要将相互组装的两个结构块11的一个表面调整为相同的姿势，就可以保证这两个结构块11的整体姿势相同，从而方便在组装时调整各个结构块11的姿势，使组装操作更为容易。

接合槽111的在与接合槽111的延伸方向垂直的截面内的形状(以下简称为横截面形状)具有如下特点：在槽顶部的宽度小于接合槽111的截面形状的宽度的最大值。此处，槽顶部是指与接合槽所在表面的开口对应的位置。这种结构的截面形状能够防止后述的连接件在与接合槽111组装后在接合槽所在表面的法线方向上被拔出。以下，在没有特别说明的情况下，构件的横截面形状均是指在垂直于该构件的延伸方向的截面内的截面形状。

接合槽111的横截面形状在图2A和图2B中均示例性地示出为梯形。但是，也可以是缺口圆形、T字形、扇形或多边形等的其它形状，只要这种横截面形状符合上述特点即可。

图3A和图3B示出了本实施方式的第一连接件21，图4A和图4B示出了本实施方式的第二连接件22，图5A和图5B示出了本实施方式的第三连接件23，图9A和图9B示出了本实施方式的第四连接件24，图10A和图10B示出了本实施方式的第五连接件25。各个连接件21、22、23、24和25的长度均比一个接合槽111的长度长，并且各个连接件21、22、23、24和25均具有用于与接合槽111接合的接合部。各个连接件21、22、23、24和25的接合部均具有与接合槽111的横截面形状对应的横截面形状，并且各接合部在该横截面内的高度均小于或等于接合槽111的槽深。

第一连接件21为双接合部连接件，其具有两个彼此形成为一体的接合部，即第一接合部211和第二接合部212。第一接合部211和第二接合部212沿着第一连接件21的长度方向平行延伸。

图3A示出了第一连接件21的横截面形状，图3B示出了第一连接件21的斜向立体图。在通过一个第一连接件21的第一接合部211和第二接合部212使两个结构块11并联组装时，由于第一接合部211和第二接合部212彼此之间没有任何间距，所以此时该两个结构块11彼此面对面贴合。

图4A示出了第二连接件22的横截面形状，图4B示出了第二连接件22的斜向立体图。第二连接件22为单接合部连接件，其由一个接合部构成。实际上，如果将第一连接件21沿图3A所示的截面形状的中心线上下分开，使得第一接合部211和第二接合部212彼此独立，则第一接合部211和第二接合部212均可以被看作是第二连接件22。

多个结构块11可以串联地组装于一个第二连接件22。第二连接件22还可以用来填平结构块11的表面上的接合槽111，也就是说，在将第二连接件22的接合部插入接合槽111时，第二连接件22的接合部会封闭接合槽111，并且第二连接件22的接合部的位于接合槽111的槽顶部的顶面与接合槽111所在的表面大致平齐。

图5A示出了第三连接件23的横截面形状，图5B示出了第三连接件23的斜向立体图。如图5A所示，第三连接件23包括第一接合部231、第二接合部233和连接在第一接合部231与第二接合部233之间的连接部232。由于连接部232的存在，使得两个结构块11分别组装到第一接合部231和第二接合部233之后彼此不贴合。因此，连接部232可以用来调整相互并联组装的不同结构块11之间的间距。

在如图5A所示的示例性横截面中，第一接合部231的几何中心A、连接部232的几何中心B和第二接合部233的几何中心C不在同一条直线上，这使得彼此并联组装的两个结构块11的相邻表面之间彼此并不平行，而是形成一定的夹角。因此，当多个结构块11通过连接部23彼此并联组装时，就可以形成弧形或曲线形的造型。

另外，为了实现将多个结构块11组装成弧形或曲线形的造型，还可以对连接部23进行变型。例如，可以用通过柔性材料制成的可弯曲部(未图示)来替代图5A中示出的连接部232，使得第一接合部231和第二接合部233通过可弯曲部连接在一起。此时，通过对可弯曲部施加一定的力，可以使第一接合部231和第二接合部233彼此相对摆动，从而形成弧形或曲线形的造型。

在采用了可弯曲部连接第一接合部231和第二接合部233的情况下，三个几何中心A、B、C的位置关系可以不限于图5A中示出的情形。此时，即使在未受力的状态下三个几何中心A、B、C位于同一条直线上，也可以保证组装后形成弧形或曲线形的造型。

图6A和图6B示出了利用多个连接部23使多个结构块11相互并联组装成圆形造型的示例。图6A和图6B中所示的造型中，还示出了呈直线状排列的多个结构块11，这是利用第一连接件21或第二连接件22与结构块11配合实现的。但是，为了突出连接部23的作用，在图6A和图6B中没有示出第一连接件21和第二连接件22。

通过灵活使用第一连接件21、第二连接件22和第三连接件23，可以将多个结构块11组装形成具有复杂造型的结构体，例如组装成图7所示的结构体。在图7中，点M示意性地示出了在结构体的表面敞开的接合槽111的位置。可以用第二连接件22填平处于点M位置的接合槽111，从而获得更加美观的外观。点N示意性地示出了处于结构体内部的接合槽111的位置。可以用第一连接件21与处于点M位置的接合槽111接合，从而获得牢固的组装结构。图8示出了仅利用第一连接件21和第二连接件22来组装多个结构块11形成靠背椅的示例。

容易理解，利用第一实施方式中的结构块11、第一连接件21、第二连接件22和第三连接件23进行组装，可以实现各种造型。图6A、图6B、图7和图8中的造型都仅用于示例目的，而非以任何方式限定本实用新型的技术范围和适用范围。

图9A和图9B示出了本实施方式的第四连接件24。第四连接件24包括相互独立的第一接合部241和第二接合部242，以及沿着与第一接合部241和第二接合部242的长度方向垂直的方向延伸的转轴243。除了分别开设有轴孔2410、2420之外，第一接合部241和第二接合部242与图4A、图4B所示的第二连接件22没有区别。

作为连接部的转轴243插入到第一接合部241的轴孔2410和第二接合部242的轴孔2420中，使得第一接合部241和第二接合部242均可以如图9B所示绕着转轴243转动。在利用第四连接件24的第一接合部241和第二接合部242将两个结构块11并联组装在一起时，能够使这两个结构块11相对于彼此绕着转轴243转动，从而可以实现更高的组装自由度。

图10A和图10B示出了第五连接件25。第五连接件25与第一连接件21的区别在于，在第五连接件25的一个接合部中开设有横向的装配槽251。装配槽251具有与接合槽111对应的形状。因此，可以将其它连接件插入到装配槽251中。

图10C、图10D和图10E示出了一个第五连接件25和一个第一连接件21相互装配的状态。利用第五连接件25可以直接与其它连接件装配的特点，能够实现更高的组装自由度。容易理解，除了第一连接件21以外，本实用新型的各种连接件22、23、24均可以与第五连接件25装配，第五连接件25之间也可以彼此装配。

第二实施方式

以下结合图11A和图11B说明本实用新型的第二实施方式。在以下说明中，与第一实施方式中相同的部件将采用相同的附图标记，并省略重复说明。

本实用新型的第二实施方式是一种组装式结构件，其包括图11A和图11B所示的结构块12以及用于与结构块12组装的连接件。第一实施方式中的各种连接件21、22、23、24和25均可以应用于本实施方式的结构块12。因此，以下将主要说明结构块12的特点，不再重复说明各种连接件21、22、23、24和25。

结构块12可以是长方体或正方体形状，图11B中示出了正方体形状的结构块12。结构块12与结构块11的区别在于：结构块12的每个表面中均形成有相互垂直的两个接合槽121，接合槽121均穿过其所在的表面的中心，并且垂直于所在表面的一条边。换言之，两条相互垂直的接合槽121分别沿其所在表面的两条相互垂直的中心线延伸。接合槽121具有和接合槽111相同的截面形状，因此，能够与接合槽111接合的各种连接件21、22、23、24和25也能够以类似的方式与接合槽121接合。

图11A所示的结构块12为正方体形状，结构块12的每个表面均具有相同的构造。因为结构块12的每个表面都有相互垂直的两个接合槽121，因此结构块12的每个表面都可以适用于连接件从不同的方向进行组装。这样，在进行组装造型时，结构块12的组装自由度比结构块11的组装自由度更高。利用结构块12能够实现更加复杂的造型模式。

图12A和图12B示出了利用结构块12组装成具有三维曲面的复杂造型的示例，图12A是主视图，图12B是立体图。可以清楚地看到，利用连接件23，可以将多个结构块12组装形成不同方向上的弧形曲线，进而形成具有三维曲面的复杂造型。在图12B中，可以看到一部分结构块12形成了直线状的结构，这是利用第一连接件21、第二连接件22或者第五连接件25与结构块12组装实现的。

图12A和图12B所示的仅为利用了结构块12组装而成的造型的示例，而非以任何方式限定本实施方式的技术范围和适用范围。可以利用结构块12与合适的连接件组装形成其它各种造型。例如，利用结构块12与连接件21、22、23相互组装，完全可以实现与图6A、图6B、图7和图8相似的造型。此外，还可以利用上述任意连接件将结构块11和结构块12组装在一起。

第三实施方式

以下结合图13A和图13B说明本实用新型的第三实施方式。在以下说明中，与第一实施方式中相同的部件将采用相同的附图标记，并省略重复说明。

本实用新型的第三实施方式是一种组装式结构件，其包括图13A和图13B所示的结构块13以及用于与结构块13组装的连接件。第一实施方式中的各种连接件21、22、23、24和25均可以应用于本实施方式的结构块13。因此，以下将主要说明结构块13的特点，不再重复说明各种连接件21、22、23、24和25。

结构块13具有长方体或正方体的外形，其每个表面均具有一个接合槽131。结构块13与结构块11的区别在于：接合槽131的延伸方向与其所在表面的一边形成大于0°且小于90°的斜角。

图13A中示出了具有正方体外形的结构块13，并且接合槽131沿其所在表面的对角线贯穿该所在表面。利用呈斜角延伸的接合槽131与各种连接件21、22、23、24和25的组装，可以形成具有斜角的结构造型，从而进一步丰富组装后的造型的模式。

本实施方式的结构块13也可以与结构块11和/或结构块12混合组装。

第四实施方式

以下结合图14A和图14B说明本实用新型的第四实施方式。在以下说明中，与第一实施方式中相同的部件将采用相同的附图标记，并省略重复说明。

本实用新型的第四实施方式是一种组装式结构件，其包括图13A和图13B所示的结构块14以及用于与结构块14组装的连接件。第一实施方式中的各种连接件21、22、23、24和25均可以应用于本实施方式的结构块14。因此，以下将主要说明结构块14的特点，不再重复说明各种连接件21、22、23、24和25。

结构块14与结构块11的区别在于：在结构块14的一个表面形成有轴孔，该轴孔的延伸方向与轴孔所在表面的法线方向平行。这样，两个具有轴孔的结构块14可以通过未图示的连接轴接合在一起，从而能够使这两个结构块14彼此绕着连接轴转动预定的角度。容易理解，利用具有轴孔的结构块14，可以组装出具有能够转动的造型或能够调整部件角度的造型。

图14A示出了六角形轴孔141的情形，图14B示出了圆形轴孔142的情形。但是，轴孔不限于图示的示例，还可以是其它形状的轴孔，例如正方形、椭圆形等。

另外，以上说明的结构块12和13也可以以与结构块14相同的方式，在一个表面形成有轴孔，从而具有和结构块14相同的技术效果。

以上结合具体实施方式说明了本实用新型的组装式结构件用的结构块和组装式结构件。容易理解，本实用新型的技术思想可以用于玩具、模型、家具、工具和建筑物等领域。另外，需要说明的是，所述实施方式中说明的结构块11、12、13、14以及连接件21、22、23、24和25的边角处均设置有倒角结构，以防止尖锐的边缘对使用者造成伤害。

尽管已经参照示例性实施方式说明了本实用新型，但是应当理解，本实用新型不限于所公开的示例性实施方式。权利要求书的范围应符合最宽泛的解释，以包含所有的这些变型、等同结构和功能。