JP7112061B2 - 組立構造体 - Google Patents

Description

本発明の一側面は、組立構造体に関する。

様々な形状の組立構造体を相互に連結して任意の形態を作り出すことが可能な組立玩具が、思考力又は情緒等を育む玩具として子供のみならず大人にも広く親しまれている。例えば、特許文献１には、一方の端部が塞がれた円筒部を備える組立構造体が開示されている。この組立構造体では、円筒部が一方端部から突出する３つの円筒状の凸部と、円筒部内に位置する円筒状のボス部と、を有している。円筒部の内周面とボス部との間に他の組立構造体の３つの凸部を嵌め込むことにより、組立構造体を他の組立構造体と連結することが可能である。

特開２０１６－１０１２１９号公報

上述したような組立玩具においては、組立構造体の組み立て方が限定される。

そこで、本発明の一側面は、変化に富んだ組み立て方が可能な組立構造体を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る組立構造体は、一方の端部が塞がれた円筒部を備える組立構造体であって、円筒部は、端部から一方に突出する円柱状の３つの凸部と、当該円筒部内に位置して当該円筒部の内周面との間に他の組立構造体の３つの凸部が嵌め込まれる円筒状のボス部と、を有し、円筒部の内径は、凸部の外径の２倍とボス部の外径との和よりも小さく、他の組立構造体の１つの凸部が、円筒部の外側に配置された状態で、他の組立構造体の残りの２つの凸部がボス部と円筒部の内周面との間に嵌め込まれる。

この組立構造体では、円筒部の内径の内径は、凸部の外径の２倍とボス部の外径との和よりも小さい。つまり、凸部の外径は、円筒部の内周面とボス部との間の距離よりも大きい。したがって、円筒部の内周面とボス部との間に他の組立構造体の凸部が嵌め込まれる場合、当該凸部が円筒部の内周面とボス部とにより挟持されるので、円筒部を他の組立構造体の円筒部と安定して連結することができる。また、他の組立構造体の１つの凸部が、円筒部の外側に配置された状態で、他の組立構造体の残りの２つの凸部がボス部と円筒部の内周面との間に嵌め込まれる。このように、他の組立構造体の３つの凸部を全て嵌め込む方法以外の方法でも、円筒部を他の組立構造体の円筒部と安定して連結することができるので、変化に富んだ組み立て方が可能となる。

本発明の一側面に係る組立構造体では他の組立構造体の２つの凸部がボス部と円筒部の内周面との間に嵌め込まれた状態で、他の組立構造体の残りの１つの凸部が円筒部の外側に当接してもよい。この場合、円筒部の内側及び外側の両方に他の組み立て構造体の凸部が当接するので、円筒部を他の組立構造体の円筒部とより安定して連結することができる。

本発明の一側面に係る組立構造体では、他の組立構造体の１つの凸部が円筒部の外側に配置された状態で、他の組立構造体の残りの２つの凸部がボス部と円筒部の内周面との間に嵌め込まれた場合において、円筒部は、他の組立構造体に対して円筒部の中心軸を回転軸として回転してもよい。この場合、例えば、子供の思考力又は情緒等を更に育むことができる。

本発明の一側面に係る組立構造体では、一方から見て、３つの凸部は、３つの凸部の中心が正三角形の頂点となると共に、円筒部の中心軸が正三角形の重心を通るように配置されてもよい。この場合、ボス部と円筒部の内周面との間に嵌め込まれる２つの凸部として、他の組立構造体の３つの凸部の中から、任意の２つの凸部を選択することができる。

本発明の一側面に係る組立構造体では、円筒部と同形状の円筒部と、一対の円筒部を接続する接続部と、を更に備えてもよい。この場合、組立構造体が一対の円筒部を備えるので、更に変化に富んだ組み立て方が可能となる。

本発明の一側面に係る組立構造体によれば、変化に富んだ組み立て方が可能となる。

実施形態に係る組立構造体を斜め上方から見た斜視図である。 図１の組立構造体を斜め下方から見た斜視図である。 図１の組立構造体の上面図である。 図１の組立構造体の下面図である。 干渉幅について説明するための図である。 組立構造体と他の組立構造体とを連結させた状態を示す平面図である。 干渉幅について説明するための図である。 変形例に係る組立構造体と他の組立構造体とを連結させた状態を示す平面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の一側面に係る実施形態について詳細に説明する。以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、実施形態に係る組立構造体を斜め上方から見た斜視図である。図２は、図１の組立構造体を斜め下方から見た斜視図である。図３は、図１の組立構造体の上面図である。図４は、図１の組立構造体の下面図である。図１～図４に示される本実施形態に係る組立構造体１０は、連結対象となる他の組立構造体１０と共に組立玩具として用いられる。他の組立構造体１０は、例えば組立構造体１０と同形状を有している。組立構造体１０の材質は、強度、耐久性、又は製造のコスト等様々な観点から選択され得る。組立構造体１０の材質として、例えば、ＡＢＳ樹脂又はＰＬＡ樹脂等の樹脂が挙げられる。

組立構造体１０は、一対の円筒部１１と、接続部１２と、を備えている。一対の円筒部１１は、軸方向の一方の端部１１ａが塞がれた円筒状の部材である。一対の円筒部１１は、互いに同形状を有している。一対の円筒部１１は、軸方向が互いに平行となるように配置されている。円筒部１１は、組立構造体１０と他の組立構造体１０とを連結させる際に、連結部として機能する。

接続部１２は、一対の円筒部１１を相互に接続している。接続部１２の軸方向の長さは、円筒部１１の軸方向の長さの略半分である。接続部１２は、一方の円筒部１１の外周面から他方の円筒部１１の外周面まで延びる一対の側面１２ａを有している。一対の側面１２ａは、互いに対向している。一対の側面１２ａは、凹状の円弧面に形成されている。

一対の側面１２ａは、円筒部１１の外周面と同じ径で中心角が９０°の円弧面となっている。一対の側面１２ａ間の距離は、一対の円筒部１１の中間地点で最短となっている。一対の側面１２ａ間の最端距離は、一対の円筒部１１の離間距離と同等である。このため、組立構造体１０及び他の組立構造体１０を互いに裏表反転させて９０°だけ回転させ、接続部１２同士を重ね合せるように、組立構造体１０及び他の組立構造体１０を近接させることで、組立構造体１０及び他の組立構造体１０を十字状に連結することができる。

円筒部１１は、３つの凸部１３と、ボス部１４と、を有している。３つの凸部１３は、端部１１ａから軸方向の一方に突出する円柱状の部材である。本実施形態では、凸部１３は中空の円柱状の部材である。なお、凸部１３は中実の円柱状の部材であってもよい。３つの凸部１３は、例えば、互いに同形状を有している。ボス部１４は、端部１１ａから軸方向の他方に突出する円筒状の部材である。ボス部１４の軸方向の長さは、円筒部１１の軸方向の長さと同等である。ボス部１４は、ボス部１４の中心軸を円筒部１１の中心軸と一致させた状態で、円筒部１１内に位置している。組立構造体１０を他の組立構造体１０と連結する際、組立構造体１０におけるボス部１４の外周面と円筒部１１の内周面との間には、他の組立構造体１０の３つの凸部１３が嵌め込まれる。

ボス部１４は、ボス部１４の内周面が平面となる３つの平面部１５と、ボス部１４の内周面が曲面となる３つの曲面部１６を有している。３つの平面部１５及び３つの曲面部１６は、ボス部１４の円周方向に沿って交互に配置されている。曲面部１６の径方向の厚さは一定値であり、平面部１５の径方向の厚さは当該一定値よりも厚くなっている。

以下では、円筒部１１の軸方向の一方を上方、他方を下方とも言う。上方から見て、３つの凸部１３は、３つの凸部１３の中心１３ａが正三角形の頂点となると共に、当該正三角形の重心Ｇが円筒部１１の中心と重なるように配置されている。上方から見て、３つの凸部１３の中心１３ａは、重心Ｇを中心とし、重心Ｇと中心１３ａとの間の距離を半径とする仮想円ｃ１上に位置していると言える。

図５は、干渉幅について説明するための図である。図５では、組立構造体１０の上面図と、他の組立構造体１０の下面図とが、円筒部１１の中心同士が互いに重なるように、重ね合された状態で示されている。他の組立構造体１０は、組立構造体１０と同形状を有しているので、図５は、図３及び図４を重ね合せた図に相当する。図５に示されるように、他の組立構造体１０の凸部１３は、円筒部１１の内周部分、及びボス部１４の外周部分と干渉するように形成されている。

円筒部１１の内径は、これらの干渉の分だけ、凸部１３の外径の２倍と、ボス部１４の外径との和よりも小さい。つまり、図３～図５に示されるように、連結されていない状態の組立構造体１０及び他の組立構造体１０において、円筒部１１の内径をｄ１、凸部１３の外径をｄ２、ボス部１４の直径をｄ３、凸部１３が円筒部１１と干渉する部分の径方向の幅（干渉幅）をα１、及び、凸部１３がボス部１４と干渉する部分の径方向の幅（干渉幅）をα２とすると、ｄ１は以下のように表される。
ｄ１＝２ｄ２＋ｄ３－２α１－２α２

したがって、組立構造体１０と他の組立構造体１０とを連結する際、組立構造体１０及び他の組立構造体１０は干渉の分だけ弾性変形する。これにより、他の組立構造体１０の凸部１３が円筒部１１の内周面とボス部１４の外周面とにより挟持された状態となるので、組立構造体１０の円筒部１１を他の組立構造体１０の円筒部１１と安定して連結することができる。なお、各干渉幅α１，α２は、例えば０．０２ｍｍ以上０．０８ｍｍ以下に設定することができる。

図４に示されるように、円筒部１１の外径をｄ４、及び円筒部１１の肉厚（径方向の厚さ）をｔとすると、ｄ４は以下のように表される。
ｄ４＝ｄ１＋２ｔ

図３に示される仮想円ｃ１の直径をｄ５、及び３つの凸部１３の外接円ｃ２の直径をｄ６とすると、ｄ５及びｄ６は以下のように表される。
ｄ５＝ｄ４－２ｔ－ｄ２＋２α１
ｄ６＝ｄ１＋２α１＝ｄ５＋ｄ２－２α１

図６は、組立構造体と他の組立構造体とを連結させた状態を示す平面図である。図６では、組立構造体１０が下方、他の組立構造体１０が上方となるように配置されている。図６に示されるように、組立構造体１０と他の組立構造体１０とを連結する際、他の組立構造体１０の１つの凸部１３が、組立構造体１０の円筒部１１の外側に配置された状態で、他の組立構造体１０の残りの２つの凸部１３が組立構造体１０のボス部１４の外周面と円筒部１１の内周面との間に嵌め込まれる。このように、他の組立構造体１０の３つの凸部１３を全て嵌め込む方法以外の方法でも、円筒部１１を他の組立構造体１０の円筒部１１と安定して連結することができるので、変化に富んだ組み立て方が可能となる。これにより、子供の思考力又は情緒等を更に育むことができる。

各寸法は、例えば、ｄ１＝１６．０８ｍｍ、ｄ２＝４．７０ｍｍ、ｄ３＝６．７３ｍｍ、ｄ４＝１８．４０ｍｍ、ｄ５＝１１．４ｍｍ、ｄ６＝１６．１０ｍｍ、ｔ＝１．１～１．２ｍｍとすることができる。

また、他の前記組立構造体１０の２つの凸部１３がボス部１４と円筒部１１の内周面との間に嵌め込まれた状態で、他の組立構造体１０の１つの凸部１３は、組立構造体１０の円筒部１１の外周部分と当接する。このように、他の組立構造体１０における３つの凸部１３が、組立構造体１０の円筒部１１の内側だけでなく外側にも当接するので、組立構造体１０の円筒部１１を他の組立構造体１０の円筒部１１と更に安定して連結することができる。

また、他の組立構造体１０の１つの凸部１３が、組立構造体１０の円筒部１１の外側に配置された状態で、他の組立構造体１０の残りの２つの凸部１３が組立構造体１０のボス部１４の外周面と円筒部１１の内周面との間に嵌め込まれる場合において、円筒部１１は、他の組立構造体１０に対して、円筒部１１の中心軸を回転軸として回転する。この場合において、上方から見て、組立構造体１０の円筒部１１及び他の組立構造体１０の円筒部１１の中心間距離ｄ７は、円筒部１１及び凸部１３の中心間距離、すなわち仮想円ｃ１の半径（ｄ５／２）に等しい。

図７は、干渉幅について説明するための図である。図７では、組立構造体１０の上面図と、他の組立構造体１０の下面図とが重ね合された状態で示されている。図７における組立構造体及び他の組立構造体は、互いに連結される前の状態である。図７に示されるように、他の組立構造体１０の１つの凸部１３は、組立構造体１０の円筒部１１の外周部分と干渉するように形成されている。その干渉幅をα３とすると、上述のようにｄ７＝ｄ５／２である場合、以下の関係が成り立つ。なお、干渉幅α３は、例えば０．０２ｍｍ以上０．０８ｍｍ以下に設定することができる。
ｄ４／２＝ｄ５－ｄ２／２＋α３
ここで、ｄ４／２は円筒部１１の外周面の半径、ｄ５は中心間距離ｄ７の２倍、及び、ｄ２／２は凸部１３の外周面の半径にそれぞれ相当する。

本発明は上述した実施形態に限らず、様々な変形が可能である。

図８は、変形例に係る組立構造体と他の組立構造体とを連結させた状態を示す平面図である。図８に示されるように、変形例に係る組立構造体１０Ａは、３つの凸部１３の配置の点で、組立構造体１０と相違している。組立構造体１０Ａにおいても、他の組立構造体１０Ａの１つの凸部１３が、組立構造体１０Ａの円筒部１１の外側に配置された状態で、他の組立構造体１０Ａの残りの２つの凸部１３が組立構造体１０Ａのボス部１４の外周面と円筒部１１の内周面との間に嵌め込まれる。このように、組立構造体１０Ａにおいても、他の組立構造体１０Ａの３つの凸部１３を全て嵌め込む方法以外の方法でも、円筒部１１を他の組立構造体１０Ａの円筒部１１と安定して連結することができるので、変化に富んだ組み立て方が可能となる。

組立構造体１０，１０Ａは、少なくとも１つの円筒部１１を備えていればよい。

１０，１０Ａ…組立構造体、１１…円筒部、１２…接続部、１３…凸部、１４…ボス部。

Claims (6)

1. 一方の端部が塞がれた円筒部を備える組立構造体であって、
   前記円筒部は、
   前記端部から前記一方に突出する円柱状の３つの凸部と、
   当該円筒部内に位置して当該円筒部の内周面との間に他の前記組立構造体の前記３つの凸部が嵌め込まれる円筒状のボス部と、を有し、
   前記円筒部の内径は、前記凸部の外径の２倍と前記ボス部の外径との和よりも小さく、
   他の前記組立構造体の１つの前記凸部が、前記円筒部の外側に配置された状態で、他の前記組立構造体の残りの２つの前記凸部が前記ボス部と前記円筒部の内周面との間に嵌め込まれ、
   前記ボス部は、内周面が平面となる複数の平面部と、内周面が曲面となる複数の曲面部と、を有し、
   前記複数の平面部及び前記複数の曲面部は、前記ボス部の円周方向に沿って交互に配置されている、組立構造体。
2. 前記複数の曲面部は、前記ボス部の中央に対して凹んだ面である、請求項１に記載の組立構造体。
3. 他の前記組立構造体の２つの前記凸部が前記ボス部と前記円筒部の内周面との間に嵌め込まれた状態で、他の前記組立構造体の残りの１つの前記凸部が前記円筒部の外側に当接する、請求項１又は２に記載の組立構造体。
4. 他の前記組立構造体の１つの前記凸部が前記円筒部の外側に配置された状態で、他の前記組立構造体の残りの２つの前記凸部が前記ボス部と前記円筒部の内周面との間に嵌め込まれた場合において、前記円筒部は、他の前記組立構造体に対して前記円筒部の中心軸を回転軸として回転する、請求項１～３のいずれか一項に記載の組立構造体。
5. 前記一方から見て、前記３つの凸部は、前記３つの凸部の中心が正三角形の頂点となると共に、前記円筒部の中心軸が前記正三角形の重心を通るように配置されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の組立構造体。
6. 前記円筒部と同形状の円筒部と、一対の前記円筒部を接続する接続部と、を更に備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の組立構造体。

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