專利名稱：具有多邊形鏈節(jié)的可逆伸展結構的制作方法
本申請是1998年9月16日遞交的美國專利09／154，482的部分繼續(xù)申請。
可援引在此以供參考的美國專利4，942，700和5，024，031揭示了一種能構造可逆伸展的、具有各種形狀的構架結構的方法，其中揭示的內(nèi)容已經(jīng)被用于各種用途，包括建筑、公開展示和獨特的可收攏玩具等。
根據(jù)’700專利的揭示，合成的結構是由基本上直線的、但有角度的支柱元件以及可樞轉連接的、較小的轂件構成。帶角度的支柱總是具有基本垂直于結構表面的三個樞轉點。利用’700專利的方法可以構造出具有各種形狀的可收攏結構。然而，為了維持一個合理的構件數(shù)量、具有優(yōu)良的結構整體性以及便于移動，某些特定的形狀更加實用一些。特別是，該方法更適合于那些具有平緩曲率而不是尖角的結構。還有，組成某一特定結構形狀的各構件通常專門用于這種形狀。因此，要制成一些可用于不同形狀結構的可互換構件并不是一件簡單的事情。
根據(jù)本發(fā)明的可逆伸展結構是由若干個環(huán)組件組成的，而這些環(huán)組件是由相互連接的、基本位于結構所在平面或處在平行于結構所在平面的平面內(nèi)的多邊形鏈節(jié)對構成的。環(huán)組件內(nèi)的多邊形鏈節(jié)具有至少三個樞接點。然而，至少一些多邊形鏈節(jié)具有三個以上的樞接點。各鏈節(jié)上的樞接點之一是一個用于連接另一個鏈節(jié)以形成一個鏈節(jié)對的中間樞接點。各鏈節(jié)還具有至少一個內(nèi)樞接點和一個外周樞接點。內(nèi)樞接點用于連接相鄰的鏈節(jié)對，以形成環(huán)組件。最后，環(huán)組件可以通過各外周接點相互結合和／或連接于其它鏈節(jié)對來形成各種結構。
在本發(fā)明的另一個較佳實施例中，鏈節(jié)對可以通過轂件連接于一個環(huán)組件內(nèi)的相鄰鏈節(jié)對，所述轂件連接在兩個鏈節(jié)對各自的內(nèi)樞接點上。類似地，轂件可以通過外周樞接點將環(huán)組件連接到一起或者連接于其它鏈節(jié)對，藉以形成各種結構。在本發(fā)明的另一個實施例中，樞接點被設計成活鉸鏈(livinghinge)。
根據(jù)本發(fā)明構造而成的結構具有特別有利的性質(zhì)，包括a)能采用高剛度的材料而不是容易彎曲或扭曲的機械鏈節(jié)，從而允許進行平滑和靈活的張開過程；b)采用了緊湊、結構上有利的并且低廉的接頭，即簡單的樞接點；c)由于結構的所有移動都是因為實際的展開過程而造成的，在結構內(nèi)沒有柔性，因而可以在結構的收攏和展開的過程中保持其強度和穩(wěn)定性；d)具有很寬范圍的幾何結構；e)可以借助與鏈節(jié)相連續(xù)的靈便的鉸鏈來低成本地制造該結構；f)便于利用必須的組件來組裝具有很多不同形狀的結構；和g)通過將鏈節(jié)布置在一個立體的矩陣內(nèi)而產(chǎn)生一個‘空間填滿(space-filling)’結構。
下面將結合附圖來進一步地描述本發(fā)明。附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的基本的多邊形鏈節(jié)元件的平面圖；圖2-3是相互鏈接的一對多邊形鏈節(jié)的平面圖；圖4-6是根據(jù)本發(fā)明的多邊形鏈節(jié)的一種平面環(huán)組件的平面圖，它們分別處于收攏、部分張開和完全張開的位置；圖7-9是根據(jù)本發(fā)明的多邊形鏈節(jié)的另一種平面環(huán)組件的平面圖，它們分別處于收攏、部分張開和完全張開位置；圖10-12是根據(jù)本發(fā)明的多邊形鏈節(jié)的一種立體環(huán)組件的立體圖，它們也分別處于三個位置；圖13-15是根據(jù)本發(fā)明的多邊形鏈節(jié)的一種立體的可逆伸展結構的立體圖，它們分別處于收攏、部分張開和完全張開位置；圖16是根據(jù)另一個實施例的多邊形鏈節(jié)組件的平面圖；圖17-19是本發(fā)明的一個利用了如圖16所示的一對多邊形鏈節(jié)組件的平面實施例的平面圖，它們分別處于部分張開、完全張開和收攏位置；圖20-21是根據(jù)本發(fā)明的一個圓柱形的多邊形鏈節(jié)組件的立體圖，它們分別處于收攏和張開位置；圖22-24是根據(jù)本發(fā)明的一個具有二十面體形狀的利用了多邊形鏈節(jié)的立體可逆伸展結構的立體圖，它們分別處于收攏、部分張開和完全張開的位置；圖25A示出了一個多邊形鏈節(jié)；圖25B示出了一對鏈節(jié)；圖25C示出了一個環(huán)組件；圖26示出了處于收攏位置的結構900；圖27示出了處于完全張開位置的結構900；
圖28示出了由單種材料構成的一對鏈節(jié)；圖29示出了八個鏈節(jié)對組成的一個環(huán)組件；圖30示出了由三十二個多邊形鏈節(jié)對組成的結構1000；圖31示出了處于完全張開位置的結構1000；圖32-34分別示出了處于收攏位置、部分張開位置和完全張開位置的環(huán)組件1200；圖35A和35B示出了另一個實施例，其中轂件被一個球一槽型配置所代替；圖36-37示出了本發(fā)明的另一個實施例，它是一個三角形環(huán)組件，具有若干個其本身樞轉連接于多邊形鏈節(jié)的外周角樞轉點；圖38-39是本發(fā)明的上述實施例處于其閉合和打開狀態(tài)的立體圖；圖40示出了外周角部接點的細節(jié)；圖41-42是一個處于閉合和張開狀態(tài)的方形環(huán)組件的前視圖；圖43-44是所述方形環(huán)組件的立體圖；圖45-50示出了具有特殊外周角部接點的環(huán)形組件是如何充當用于制造可逆伸展結構的“(喀嗒一聲)卡配”一套構件中的一個部件的；圖51-52示出了一個處于閉合和打開狀態(tài)的棱柱形結構；圖53-54示出了用于制造可逆伸展結構的一套構件中的另一個部件，即可以附連于環(huán)組件的剪形對；圖55-56分別示出了結合有所述剪形對的一個棱柱形結構的閉合和打開狀態(tài)；圖57-59示出了將兩個環(huán)組件連接成疊置狀態(tài)的情況，并示出了將分開的轂件附連到環(huán)組件上以提供附加連接點的裝置。
本發(fā)明涉及一種通過連接至少三個鏈節(jié)對而形成的新的可逆伸展環(huán)組件，以及憑借多個相互連接的環(huán)組件和／或鏈節(jié)對而產(chǎn)生的可逆伸展結構。每個鏈節(jié)對包括兩個鏈節(jié)(多邊形鏈節(jié))，每個鏈節(jié)都是具有三個或多個角的多邊形形狀；一中間接點；以及一靠近所述三個或多個角中的至少兩個的角部樞接點。中間接點用于將兩個鏈節(jié)相互連接起來。角部樞接點包括至少一個內(nèi)角部樞接點和至少一個外周角部樞接點。為了形成環(huán)組件，每個鏈節(jié)對通過它的至少一個內(nèi)角部樞接點連接于至少兩個相鄰的鏈節(jié)對。
當環(huán)組件單獨存在時，鏈節(jié)的外周角部接點不與任何東西連接。然而，這些外周角部接點可以將各環(huán)組件相互連接起來和／或將環(huán)組件連接于鏈節(jié)對而形成可伸展結構。
本發(fā)明的多邊形鏈節(jié)可以用熟悉本技術領域的人員所能確定的任何合適的材料制成。合適材料的例子包括金屬、塑料和木材。
根據(jù)本發(fā)明形成的環(huán)組件可以伸展或收縮。在很多情況下，環(huán)組件的外周幾何形狀在所有位置上都保持恒定，只是在尺寸上有變化。每個環(huán)組件可以由通過鏈節(jié)對的外周角部接點的相互交叉而形成的一圈線段來確定。該特性是由于這樣來構造環(huán)組件而造成的，即，在相應于環(huán)組件的處于某一位置上的兩個特殊的鏈節(jié)對的任何兩個線段之間所形成的角度與在相應于環(huán)組件的處于其它任何位置上的同樣兩個鏈節(jié)對的兩個線段之間類似形成的角度是相同的。
要找到樞接點的正確位置以獲得該特殊性質(zhì)，涉及兩個方面。
首先，必須獲得一種能使環(huán)組件自由收攏(即不會鎖住)的鏈節(jié)配置方式。這種可收攏的能力并不是保證有的。例如，通過應用公式來確定一普通平面環(huán)組件的自由度，結果將是負的，這表示一種過度確定(即鎖定)狀態(tài)。
因此，可收攏能力取決于特定的幾何條件。當構造一個平面環(huán)組件時，一種有助于確定樞接點可能位置的方法是，畫出一個四邊形，它是將一個鏈節(jié)對的中間接點連接于其內(nèi)角部接點中的兩個，然后將這兩個內(nèi)角部接點連接于相鄰鏈節(jié)對的中間接點。按照一種通常的構造，類似地在一個環(huán)組件內(nèi)畫出的所有四邊形都應該是平行四邊形。
如果這些平行四邊形都相似(具有相同的角度)，那么該環(huán)組件就肯定能收攏。然而，也可以借助不相似的平行四邊形來構造可收攏的環(huán)組件，實際上可以借助四邊形來形成可收攏的環(huán)組件，甚至用完全不是平行四邊形的四邊形來形成可收攏的環(huán)組件。這些變化型的構造需要其它的幾何結構，這要通過更深一步的研究和調(diào)查才能發(fā)現(xiàn)。
一旦構造出一個可收攏的環(huán)組件，就必須考慮外周角部接點的位置。目的是為了當環(huán)組件收攏時，能確保經(jīng)過成對外周角部接點畫出的線段能在相互之間維持一個恒定的角度。
在一種尋找可收攏環(huán)組件之構造規(guī)則的類似方式中，我們可以發(fā)現(xiàn)用于定位總是在工作的外周角度接點的規(guī)則。例如，如果一特定可收攏環(huán)組件內(nèi)的每個鏈節(jié)對都是由外周和內(nèi)角部接點的相對位置相同的兩個多邊形鏈節(jié)組成，則線段之間的角度將保持恒定。通常，形狀相似但尺寸不同的成對多邊形鏈節(jié)也具有上述性質(zhì)。然而，還有另外可供選用的配置。
如上所述，對環(huán)組件的功能和本發(fā)明的結構而言，樞接點的位置是非常重要的。然而，鏈節(jié)的外形的重要性稍低，而設計方面顯得更重要。本技術領域的普通技術人員應該明白，只要樞轉孔相同，鏈節(jié)可以采取絕大多數(shù)可能的幾何形狀。因此，幾何形狀的選擇可以是一種有創(chuàng)造性的選擇。然而，熟悉本技術領域的人員應該清楚，某些特定的多邊形形狀可能會限制結構到達完全張開或完全收攏位置的能力，根據(jù)本發(fā)明的各環(huán)組件或結構具有很多應用，包括醫(yī)療裝置、玩具、建筑設計和展示。
現(xiàn)請參見各附圖，圖1中示出了一個具有三角形形狀和四個樞轉孔的鏈節(jié)10。樞轉孔2位于鏈節(jié)的中間區(qū)域，在文中稱作“中間接點”，樞轉孔4、6和8靠近鏈節(jié)的角部。虛線25將角部樞轉孔4、6和8的中心點(在文中稱作“角部接點”)連接起來，形成一個三角形。
參見圖2，圖1所示的多邊形鏈節(jié)10通過中間接點2樞接于一第二多邊形鏈節(jié)20。鏈節(jié)10和20具有基本相同的形狀和樞接孔位置。一虛線24經(jīng)過成對角部接點4、14的中心點。類似地，虛線26經(jīng)過6、16，而虛線28經(jīng)過8、18。線24、26和28所形成的三角形30的形狀與圖1中虛線三角形25的形狀相同。
圖3示出了鏈節(jié)對10、20圍繞它們的中心接點相對樞轉到一個新位置上的情況。其中示出了分別經(jīng)過成對的角部接點4、14； 6、16；8、18的三根虛線34、36和38。虛線34和36所形成的夾角等于圖2中的虛線24和26所形成的夾角。同樣地，虛線36、38和38、34所形成的夾角分別等于圖2中虛線26、28和28、24所形成的夾角。因此，三角形35與圖2中的三角形30具有相同的形狀，只是尺寸比較大。
參見圖4，通過形成一個由多邊形鏈節(jié)40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90和95所構成的環(huán)組件38，就能將可伸展的直角三角形擴展成一個可伸展的六邊形。這些多邊形鏈節(jié)通過中心接點41、51、61、71、81和91連接成六個鏈節(jié)對49、59、69、79和99。環(huán)組件38是這樣形成的，即，將每個上層的內(nèi)角部接點接合于兩側的兩個相鄰下層多邊形的相鄰內(nèi)角部接點。這些內(nèi)角部接點很容易從圖5中看到。
因此，參見圖5，環(huán)組件38在張開到一個不同位置的同時，可維持由每個多邊形的外接點的連線所限定的總的六邊形形狀，如下文所述。在這個新的位置上，更容易看到相鄰的多邊形鏈節(jié)是如何連接的。例如，鏈節(jié)對49通過兩個角部接點42和43連接于鏈節(jié)對59。由于這些角部接點位于環(huán)組件39的內(nèi)部，所以被稱作內(nèi)角部接點。同樣地，鏈節(jié)對59和69通過內(nèi)角部接點52和53相互連接。類似地，鏈節(jié)對69、79；79、89；89、99；和99、49分別通過內(nèi)角部接點62、63；72、73；82、83；和92、93相互連接。
一虛線44經(jīng)過角部接點46和48。當環(huán)組件38處于張開位置時，這兩個角部接點靠近環(huán)組件的外邊緣。此類接點是環(huán)組件的外周角部接點。同樣地，一虛線54經(jīng)過外周角部接點56和58，而虛線64、74、84和94則分別經(jīng)過外周角部接點66、68；76、78；86、88；和96、98。這些經(jīng)過外周角部的虛線可限定如上所述的張開的六邊形100的各邊緣。
參見圖6，環(huán)組件38進一步張開到另一個位置，同時維持一總的六邊形形狀。虛線47、57、67、77、87和97分別經(jīng)過外周角部接點46、48；56、58；66、68；76、78；86、88；和96、98，形成了六邊形105。兩個六邊形100和105的相同之處在于，虛線47和57之間的夾角等于圖5中的虛線44和54之間的夾角。同樣地，相應于圖6中任何兩個鏈節(jié)對的虛線之間的夾角等于如圖5所示的相應于同樣兩個鏈節(jié)對所形成的夾角。
現(xiàn)請參見圖7，其中示出了由六個多邊形鏈節(jié)110、120、130、140、150和160組成的另一個三角形環(huán)組件108。這些多邊形鏈節(jié)分別通過中間接點114、134和154結合成三個鏈節(jié)對119、139和159。鏈節(jié)110、120在接點134處結合成一個鏈節(jié)對119。鏈節(jié)130、140在接點114處結合成一個鏈節(jié)對139，而鏈節(jié)150、160在接點154處結合成一個鏈節(jié)對159。在圖8中，環(huán)組件108像圖4-6所示的那樣張開至另一個位置，并保持總的三角形形狀。鏈節(jié)對119通過內(nèi)角部接點131和141連接于鏈節(jié)對139，鏈節(jié)對139通過內(nèi)角部接點161連接于鏈節(jié)對159，而鏈節(jié)對159通過內(nèi)角部接點121和151連接于鏈節(jié)對119。
如圖8所示，環(huán)組件的三角環(huán)外周輪廓線170包括線段114、134和154。虛線114經(jīng)過外周角部接點115和125，虛線134和154分別經(jīng)過外周角部接點135、145和155、165。
在圖9中，環(huán)組件108處于進一步張開的位置。虛線117、137和157分別經(jīng)過成對的外周角部接點115、125；135、145；和155、165，形成了一個尺寸大于圖8所示環(huán)170的三角環(huán)180。
虛線段117、137之間的夾角等于圖8中虛線114、134之間的夾角。類似地，虛線137、157和虛線157、117之間的夾角分別等于圖8中的虛線134、154和154、114之間的夾角。
圖中所示的環(huán)組件都是通過將相鄰的鏈節(jié)對在內(nèi)樞轉點上直接結合而形成的。結果是一個環(huán)組件的所有鏈節(jié)對都處在平行的平面上。還可以通過在相鄰鏈節(jié)對的內(nèi)角部樞接點之間引入轂件來相對增大環(huán)組件的尺寸。請參見圖10所示的環(huán)組件208，其中利用諸如299的轂件將每個鏈節(jié)對連接于相鄰的鏈節(jié)對。此外，借助各轂件，可以在一單個連接點上鏈節(jié)兩個以上的鏈節(jié)對。
除了轂件之外，環(huán)組件208完全類似于上述的其它環(huán)組件。實際上，應該認識到，圖10-12所示的環(huán)組件類似于圖4-6所示的環(huán)組件。在圖4-6中，沒有轂件，并且各鏈節(jié)對處在相互平行的平面上。在圖10-12中，各轂件將同樣的鏈節(jié)對定位在非平行的平面上。環(huán)組件208包含多邊形鏈節(jié)，每個鏈節(jié)都具有三個蓋接點和一個中間接點，它們借助這些接點連成鏈節(jié)對249、259、269、279、289和299。
轂件可以是具有至少兩個彼此不同軸的、分開的樞接點的連接材料。轂件可以具有角度，或者可以是直的。各轂件樞接點的軸線可以相互平行、垂直或形成其它角度。每一種變化都是對環(huán)組件的創(chuàng)造性設計元件造成影響，例如對其運動范圍造成影響。
轂件的尺寸及其所用的材料也會對環(huán)組件的耐用性造成影響。
圖11示出了在環(huán)組件208張開至另一個位置的同時，穿過多邊形鏈節(jié)各外周接點的直線維持相同的多邊形形狀。可以看到，鏈節(jié)對249樞轉連接于轂件252和253，這兩個轂件再連接于鏈節(jié)對259。同樣地，鏈節(jié)對259通過轂件262和263連接于鏈節(jié)對269。類似地，鏈節(jié)對269、279；279、289；289、299；和299、249分別通過轂件272、273；282、283；292、293；和242、243連續(xù)地連接。如上所述，這些轂件可以在相鄰鏈節(jié)對的平面之間引入一定的角度。
虛線344、354、364、374、384和394分別處在與它們相應的鏈節(jié)對349、359、369、379、389和399的平面上，并且形成了一個立體的環(huán)400。這些直線都穿過相應連接的外周角接點用于鏈節(jié)對249的接點240、245；用于鏈節(jié)對259的接點250、255；用于鏈節(jié)對269的接點260、265；用于鏈節(jié)對279的接點270、275；用于鏈節(jié)對289的接點280、285；和用于鏈節(jié)對299的接點290、295。
在圖12中，環(huán)208進一步地張開至另一個位置。虛線444、454、464、474、484和494分別經(jīng)過多邊形鏈節(jié)240、245；250、255；260、265；270、275；280、285；和290、295。與上述的其它環(huán)組件一樣，這些線段形成了一個環(huán)450，其尺寸大于圖11所示的環(huán)400。然而，虛線444和454之間的夾角等于圖11中的虛線344和354之間的夾角。同樣地，形成在相應于圖12中的任何兩個相鄰鏈節(jié)對的虛線之間的夾角等于類似地形成在圖11中的同樣兩個相鄰鏈節(jié)對的虛線之間的夾角。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的環(huán)組件可以用來形成立體的封閉結構。在某些情況下，只要將兩個或更多些環(huán)組件連接起來即可。在另一些情況下，需要將附加的鏈節(jié)對連接于環(huán)組件來封閉整個結構。
通常，環(huán)組件和／或鏈節(jié)對是如上所述的那樣在外周樞接點上相互連接。不必總是要用所有可用的外周樞接點。然而，要進行相互連接只能采用外周角部接點。雖然直接用樞轉連接以及如下所述的活鉸鏈連接也是可行的，但各環(huán)組件之間的互聯(lián)通常會涉及到轂件。
重要的且需注意的是，外周角部接點只是相對于某一給定的環(huán)組件而言。一旦將一結構組裝完畢，就可以任意地選擇鏈節(jié)對來勾畫環(huán)組件的外輪廓線，因為該結構是固定對稱的。
參見圖13，其中示出了處于張開位置的結構500。結構500是由互鎖的環(huán)組件內(nèi)的20個鏈節(jié)對構成的，每個鏈節(jié)對包括兩個多邊形鏈節(jié)。結構500內(nèi)的一個環(huán)組件510包括五個鏈節(jié)對520、530、540、550和560。鏈節(jié)對520通過兩個轂件522和523可樞轉地連接于鏈節(jié)對530。類似地，鏈節(jié)對530、540、550和560分別通過轂件532、533；542、543；和552、553一個接一個地相互連接。鏈節(jié)對560通過轂件562和563連接于鏈節(jié)對520。應該可以認識到，環(huán)組件510類似于圖10-12所示，只是它僅采用了五個鏈節(jié)對，并且各轂件具有不同的角度。
按照本發(fā)明的結構可以像一個創(chuàng)造性設計的構件一樣包括一具有連續(xù)表面的結構。如圖13所示，在收攏位置上，結構500可形成一基本封閉和連續(xù)的表面。連續(xù)程度取決于鏈節(jié)的多邊形形狀、環(huán)組件內(nèi)的鏈節(jié)數(shù)量和各轂件的角度。
圖14示出了張開至一較大位置的結構500。虛線524經(jīng)過鏈節(jié)對520的外周角部接點。類似地，虛線534、544、554和564分別經(jīng)過鏈節(jié)對530、540、550和560的外周角部接點。虛線段524、534、544、554和564形成了一個五邊形的環(huán)。
在圖15中，結構500進一步地張開。虛線524、534、544、554和564分別經(jīng)過鏈節(jié)對520、530、540、550和560的外周角部接點，形成了一個五邊形的環(huán)580，其尺寸大于圖14中的環(huán)570。形成在相應于圖15中的任何兩個相鄰鏈節(jié)對的虛線之間的角度等于類似形成在相應于圖14中的同樣兩個鏈節(jié)對的虛線之間的角度。在這個完全張開的位置上，可以看到另一個由組成結構500的各多邊形鏈節(jié)所形成的另一個創(chuàng)造性設計的構件。即，各鏈節(jié)對分開，并產(chǎn)生五邊形的開口。
除了上述的用于互聯(lián)的簡單樞接點之外，無論是轂件連接還是直接連接，都可以包括活鉸鏈連接?；钽q鏈是一材料的柔性部分，它與該材料的兩個或多個硬質(zhì)部分相連續(xù)，并將硬質(zhì)部分連接起來。硬質(zhì)部分的尺寸變化將使柔性部分發(fā)生變化。圖16示出了一片材料601，該材料由可充當多邊形鏈節(jié)的三角形硬質(zhì)區(qū)域構成，這些硬質(zhì)區(qū)域通過材料的可充當角部接點的較薄的柔性區(qū)域連接起來。雖然有很多材料都適合用作本發(fā)明的活鉸鏈，并且熟悉本技術領域的人員很容易就能確定該材料，但可以相信聚丙烯和nitemol是特別適合于形成活鉸鏈的材料。
圖17示出了由上述的一片材料601和與其鏡像對稱的另一片材料602組成的一個平面結構600。片材601通過36個樞接點接合于片材602，從而產(chǎn)生36個鏈節(jié)對。圖19示出了這種結構的收攏位置。這些鏈節(jié)對布置在互鎖的環(huán)組件內(nèi)。這樣的一個環(huán)組件605是由六個鏈節(jié)對610、620、630、640、650和660組成。虛線615經(jīng)過鏈節(jié)對610的外周角部接點。類似地，虛線625、635、645、655和665分別經(jīng)過鏈節(jié)對620、630、640、650和660的外周角部接點。
雖然圖18示出了可用在內(nèi)角部樞接點上的活鉸鏈，但也可以將活鉸鏈用在中間樞接點上。下文中結合圖28說明了一個具有活鉸鏈中間樞接點的鏈節(jié)對的例子。
在圖18中，結構600處在一個張開較大的位置上。虛線616經(jīng)過鏈節(jié)對610的外周角部接點。類似地，虛線626、636、646、656和666分別經(jīng)過鏈節(jié)對620、630、640、650的外周角部接點。虛線616和626之間的夾角等于圖17中的虛線615和625之間的夾角，然而，與前圖所示的環(huán)組件不同，由于在收攏和張開時各邊緣的尺寸不是成正比地變化，因而該環(huán)組件在收攏和張開時的形狀也是變化的。類似地，虛線626、636；636、646；646、656；和656、666之間所形成的夾角分別等于圖17中的虛線625、635；635、645；645、655；和655、665之間的夾角。
圖20所示的結構700也是由兩片材料701和702構成。與圖16所示的片材601、602相似，片材701、702是由可充當多邊形鏈節(jié)的材料的三角形硬質(zhì)區(qū)域構成，這些鏈節(jié)由可充當角部接點的材料的較薄柔性區(qū)域連接。片材701和702已通過多個中間樞接點相互結合，并且形成為圓筒形。
圓筒形結構可以通過將非常類似于圖17-19所示的環(huán)組件的兩個相對的平行邊緣相互結合而形成。或者，可以通過從具有非常類似于圖16的鏈節(jié)缺口的連續(xù)的圓筒形材料來形成兩個圓筒。將一個圓筒圍繞一通過中間樞接點結合的第二圓筒來布置。還有第三種方法是，從具有活鉸鏈中間樞接點的單個圓筒形材料上切除鏈節(jié)對。熟悉本技術領域的人員應該可以認識到同樣落入本發(fā)明的精神和保護范圍內(nèi)的其它實施例。
可以看到，在收攏位置上，組成結構700的多邊形鏈節(jié)對形成了一個非常類似于圖13所示的連續(xù)表面。圖中有六根虛線710、720、730、740、750和760分別經(jīng)過鏈節(jié)對的六個外周角部接點。
圖21示出了處于張開位置的結構700，該結構保持其總的圓筒形形狀。六根虛線715、725、735、745、755和765經(jīng)過六個鏈節(jié)對的外周角部接點。虛線715和725之間的夾角等于如圖20所示的虛線710和720之間的夾角。類似地，圖21中相應于任何兩個相鄰鏈節(jié)對的虛線之間的夾角等于圖20中相應于同樣兩個鏈節(jié)對的虛線之間的夾角。
圖22示出了由互聯(lián)的若干個環(huán)組件構成的另一個結構800，它處于收攏位置。該結構由20個環(huán)組件構成，其中的一個環(huán)組件810類似于圖8所示的環(huán)組件108。
圖23示出了結構800處于部分張開位置的情況。可以看到，環(huán)組件810是由三個鏈節(jié)對820、830和840組成。虛線825經(jīng)過鏈節(jié)對820的外周角部接點，而虛線835和845則分別經(jīng)過鏈節(jié)對830和840的外周角部接點。
圖24示出了結構800處于完全張開位置的情況，其中虛線826經(jīng)過鏈節(jié)對820的外周角部接點，而虛線836和846則分別經(jīng)過鏈節(jié)對830和840的外周角部接點。虛線826和836之間的夾角等于圖23中所示的虛線825和835之間的夾角。同樣地，圖24中其它相鄰虛線之間的夾角等于圖23中類似虛線之間的夾角。
圖25A示出了一個多邊形鏈節(jié)901，它具有一個中間樞接點957、兩個內(nèi)樞接點954和956和一個外周樞接點955。
圖25B示出了由兩個多邊形鏈節(jié)901和902組成的鏈節(jié)對903，所述的兩個鏈節(jié)分享中間樞接點957。圖中還示出了分別用于多邊形鏈節(jié)901和902的內(nèi)樞接點952、956、958和959。最后，用于鏈節(jié)902和903的外周樞接點分別是954和955。
圖25C示出了一個處于部分張開位置的環(huán)組件910。環(huán)組件910由四個鏈節(jié)對903、913、923和933組成，每個鏈節(jié)對包括兩個多邊形鏈節(jié)。一虛線906經(jīng)過屬于鏈節(jié)對903的外周接點954和955。類似地，虛線916、926和936分別經(jīng)過外周接點964、965和974、975以及984、985，形成了一個四邊形。
環(huán)組件910(圖26)說明了各鏈節(jié)對相互連接的另一種實施例。不是所有的內(nèi)角部接點都是由相鄰的鏈節(jié)對形成的，某些內(nèi)角部接點連接于非相鄰的鏈節(jié)對。
具體地說，鏈節(jié)對903(圖27)通過其內(nèi)角部接點958連接于相鄰的鏈節(jié)對913，并通過內(nèi)角部接點956連接于相鄰的鏈節(jié)對933。然而，鏈節(jié)對903還通過兩個內(nèi)角部接點952和959連接于非相鄰的鏈節(jié)對923。
圖26示出了處于張開位置的結構900。該結構由六個鏈節(jié)對組成，其中之一是環(huán)組件910。
圖27示出了處于完全張開位置的結構900。虛線907經(jīng)過鏈節(jié)對903的外周角部接點。同樣地，虛線917、927和937分別經(jīng)過鏈節(jié)對913、923和933的外周角部接點。虛線907和917之間的夾角等于圖25C中的虛線906和916之間的夾角。類似地，圖27中相應于任何兩個相鄰鏈節(jié)對的虛線之間的夾角等于圖25C中相應于同樣兩個鏈節(jié)對的虛線之間的夾角。
圖28示出了由單件材料制成的一個鏈節(jié)對1001，該材料被切割成兩個多邊形鏈節(jié)1002和1003。中間接點1004由與鏈節(jié)1003和1004形成一體的柔性材料區(qū)域構成。通過使中間接點1004撓曲，就可以讓鏈節(jié)1003相對于鏈節(jié)1004轉動。
在圖29中，環(huán)組件1005由八個鏈節(jié)對1011、1021、1031、1041、1051、1061、1071和1081組成。類似于圖28所示的鏈節(jié)對1001，每個鏈節(jié)對都是由通過一中心接點連接的兩個多邊形鏈節(jié)組成，中心接點是由與多邊形鏈節(jié)相連續(xù)的一個柔性材料區(qū)域構成。
鏈節(jié)對1071通過兩個內(nèi)角部接點1022和1023連接于相鄰的鏈節(jié)對1081。接點1022是由與鏈節(jié)1072和1082相連續(xù)的一個柔性材料區(qū)域構成。同樣地，接點1023與鏈節(jié)1073和1083相連續(xù)。
因此，環(huán)組件1005是由單件材料構成的，該材料包括可作為多邊形鏈節(jié)的剛性區(qū)域和可作為樞接點的柔性區(qū)域。
如圖29所示，一虛線1015經(jīng)過鏈節(jié)對1011的外周角部接點。類似地，虛線1025、1035、1045、1055、1065、1075和1085分別經(jīng)過鏈節(jié)對1011、1021、1031、1041、1051、1061、1071和1081的外周角部接點，形成了一個由虛線圍成的八邊形環(huán)。
在圖30中，結構1000由32個多邊形鏈節(jié)對組成，每個鏈節(jié)對都類似于圖28所示的鏈節(jié)對1001。這些鏈節(jié)對被分成每組8個共四個組。結構1000的環(huán)組件之一1005處于完全張開位置。
結構1000是由一單件材料制成，該材料包括可作為多邊形鏈節(jié)的剛性區(qū)域和可作為角部接點或中間接點的相對柔性區(qū)域。
在圖31中，結構1000處于完全張開位置，虛線1016經(jīng)過鏈節(jié)對1011的兩個外周中間接點。類似地，虛線1026、1036、1046、1056、1066、1076和1086分別經(jīng)過鏈節(jié)對1021、1031、1041、1051、1061、1071和1081的外周接點。環(huán)組件1005的外周接點是接合于相鄰環(huán)組件1006(在圖中以陰影區(qū)域來表示)的活鉸鏈接點。
虛線1016和1026之間的夾角等于圖29中的虛線1015和1025之間的夾角。同樣地，圖31中每根虛線與其相鄰虛線所成的夾角等于圖30中的相應虛線之間的夾角。
可以看到鏈節(jié)對1051的內(nèi)角部接點樞轉接合于相鄰鏈節(jié)對1061的內(nèi)角部接點。此外，各內(nèi)角部接點接合于屬于相鄰環(huán)組件1006的鏈節(jié)對1091和1101，該相鄰環(huán)組件如圖31中的陰影部分所示。因此，屬于鏈節(jié)對1051、1061、1091和1101的每個多邊形鏈節(jié)對與其它三個多邊形鏈節(jié)相接合。因此，結構1000中的多邊形鏈節(jié)之間的類似的多個接點就形成了一個鏈節(jié)對的立體矩陣。
圖32示出了處于收攏位置的環(huán)組件1200。環(huán)組件1200部分地由四個鏈節(jié)對1210、1230、1250和1270組成。除了這四個鏈節(jié)對之外，環(huán)組件1200還包含八個連接鏈節(jié)1221、1222、1241、1242、1261、1262、1281和1282。
圖33示出了處于部分張開位置的環(huán)組件1200。鏈節(jié)對1210由兩個多邊形鏈節(jié)1211和1212組成，這兩個鏈節(jié)對通過中間接點1215連接。鏈節(jié)1211具有一將它連接于多邊形鏈節(jié)1272的內(nèi)角部接點1213，鏈節(jié)1212通過角部接點1214連接于鏈節(jié)1231。類似地，鏈節(jié)對1230、1250和1270分別通過它們的內(nèi)角部接點相互連接。
除了所述的內(nèi)角部連接點之外，組成環(huán)組件1200的四個鏈節(jié)對通過八個附加的連接用鏈節(jié)相互連接。具體地說，鏈節(jié)對1210通過可相互樞轉的連接鏈節(jié)1221和1282連接于鏈節(jié)對1270。類似地，鏈節(jié)對1270通過鏈節(jié)1281和1262連接于鏈節(jié)對1250。除了這四個連接點之外，還可以看到，連接鏈節(jié)1221可樞轉地附連于連接鏈節(jié)1222。同樣地，連接鏈節(jié)1241、1242和1261、1262和1281、1282可樞轉地相互連接。因此，八個連接鏈節(jié)形成了一個在八個位置上可樞轉地連接于四個鏈節(jié)對的閉合環(huán)。每個連接鏈節(jié)具有連接于一個多邊形鏈節(jié)的樞轉連接點，每個連接鏈節(jié)具有一個中間接點和兩個末端接點，并且通過其末端接點之一連接于相鄰的鏈節(jié)，從而形成一個閉合環(huán)。這八個連接鏈節(jié)可以使環(huán)組件的運動同步。這在多邊形鏈節(jié)只通過單個內(nèi)角部接點連接(如對組件1200)的情況下是必要的。
虛線1218經(jīng)過屬于鏈節(jié)對1210的外周接點1216和1217。類似地，虛線1238、1258和1278分別經(jīng)過鏈節(jié)對1230、1250和1270。
圖34示出了處于完全張開位置的環(huán)組件1200。虛線1219、1239、1259和1279分別經(jīng)過鏈節(jié)對1230、1250和1270的外周接點。虛線1219和1239之間的夾角等于圖33中的虛線1218和1238之間的夾角。這種夾角的相似性對其它虛線也是一樣的。
圖35A和35B示出了四個環(huán)組件，圖35A中的環(huán)組件處于收攏狀態(tài)，而圖35B中的環(huán)組件處于張開狀態(tài)。在該實施例中，環(huán)組件之間的接點包括如圖中1301和1302所示的、分開的轂件，這些轂件將相鄰的組件連接于每個多邊形鏈節(jié)的外周接點，它們可以是球或承座。該實施例允許環(huán)組件直接連接，不需要分開的轂件。該特定實施例可以減少構件數(shù)量(即沒有轂件)，并且由于各組件之間的力傳遞是直接而不是間接進行的，所以具有理想的結構特性。
圖36示出了由多邊形鏈節(jié)1401、1402、1403、1404、1405和1406組成的三角形環(huán)組件1400。外周角部接點1411是一個可樞轉地連接于鏈節(jié)1401的分開的構件。樞接點的軸線基本位于鏈節(jié)1401所在的平面。類似地，外周角部接點1412、1413、1414、1415和1416分別可樞轉地連接于多邊形鏈節(jié)1402、1403、1404、1405和1406，每根軸線都位于相應鏈節(jié)所在的平面內(nèi)。虛線1410經(jīng)過六個外周角部接點。
圖37示出了處于打開狀態(tài)的環(huán)組件1400。經(jīng)過所有六個外周角部接點的虛線1420所包含的夾角類似于虛線1410所成的夾角。
圖38和39示出了處于收攏和張開狀態(tài)的環(huán)組件的立體圖。
圖40是具有相應外周角部接點1413、1414的鏈節(jié)1403、1404的立體圖。角部接點1413具有一連接于鏈節(jié)1403的樞接點，其軸線基本位于鏈節(jié)1403所在的平面內(nèi)。因此，角部接點可以如箭頭1432所示的那樣轉動。角部接點1414以類似的方式可樞轉地連接于鏈節(jié)1404，并且如箭頭1431所示的那樣轉動。
圖41和42示出了本發(fā)明的另一個實施例，即分別處于收攏和張開狀態(tài)的方形環(huán)組件1500。與圖32-34所示的環(huán)組件1200相似，環(huán)組件是由八個多邊形鏈節(jié)和八個附加的連接鏈節(jié)組成。
圖42示出了分別樞轉連接于多邊形鏈節(jié)1501和1502的外周角部接點1511和1512。所述樞接點的軸線基本位于這兩個多邊形鏈節(jié)所在的平面內(nèi)。
圖41和42還示出了分別經(jīng)過環(huán)組件1500的各外周角部接點的虛線1510和1520。虛線1501和1520包含彼此相似的夾角。
圖43和44分別是處于收攏和張開狀態(tài)的環(huán)組件1500的立體圖。
圖45至圖50示出了環(huán)組件1400和1500是如何作為用于建造可逆伸展結構的一組構件的。在圖45中，將環(huán)組件1400放到靠近環(huán)組件1500的位置，使角部接點1413靠近角部接點1511。類似地，接點1414靠近1512。
圖46示出了角部接點1414壓到角部接點1512上的情況。隨著接點1414受壓，兩個柔性區(qū)域1415、1416擴開，而接點1512的兩個柔性區(qū)域1515、1516被壓到一起。
圖47示出了角部接點1414和1512已經(jīng)對準并相互結合后的情況，這兩個接點都已經(jīng)彈回到其未受力的狀態(tài)。于是，接點1414和1512就可以如箭頭1622所示的那樣彼此相對的轉動。已經(jīng)相互連接的外周角部接點1414和1512的組合可以被認為是形成了一個組合的轂件1650。所述組件具有由箭頭1621、1622、1623表示的三根交叉的軸線，就其運動范圍而言，基本上可以作為一個球接頭。
圖48示出了已經(jīng)連接起來的環(huán)組件1400和1500，角部接點1511和1512分別連接于接點1413和1414，從而分別形成了組合的轂件1650、1651。環(huán)組件1400可以如箭頭1620所示的那樣相對于環(huán)組件1500自由地樞轉。
圖49示出了已經(jīng)相對于環(huán)組件1500樞轉的環(huán)組件1400，因而在兩個環(huán)組件的平面之間形成了一個夾角。組合的轂件1650、1651可以如箭頭1630和1640所示的那樣相互面對地受到擠壓。
圖50示出了在組合的轂件1650、1651已經(jīng)被擠在一起之后，環(huán)組件1400和1500處于張開狀態(tài)的情況。
圖51示出了兩個三角形環(huán)組件1401、1402，它們通過其外周角部接點連接于三個方形環(huán)組件1501、1502、1503，從而形成了一個棱柱形結構1600。圖44示出了處于收攏狀態(tài)的結構1600。
圖52示出了處于張開狀態(tài)的結構1600。
圖53示出了由兩個相互樞轉連接的鏈節(jié)1731和1732組成的剪形對，所述樞接點位于各鏈節(jié)的中心區(qū)域內(nèi)。端部樞接點1710和1711本身樞轉連接于鏈節(jié)1732；末端樞接點1720和1721樞轉連接于鏈節(jié)1731。所有的端部接點都能圍繞剪形對1700所在平面內(nèi)的軸線樞轉。
圖54是剪形對1700的立體圖，其中箭頭1725和1726分別表示端部接點1710和1720的轉動軸線。
圖55示出了處于收攏位置的棱柱形結構1750。結構1750是由三個方形的環(huán)組件1501、1502、1503；兩個三角形的組件1401、1402；和六個剪形對1700、1701、1702、1703、1704和1705組成。環(huán)組件1402在兩個點上分別連接于三個剪形對1700、1701、1702，這些剪形對再在兩個點上分別連接于三個環(huán)組件1501、1502和1503。同樣地，環(huán)組件1401分別在兩個點上連接于剪形對1703、1704、1705，這些剪形對再在兩個點上分別連接于環(huán)組件1501、1502和1503。
圖56示出了處于張開狀態(tài)的結構1750?？梢钥吹降氖牵郊拥募粜螌κ菇Y構1750尺寸相對于圖52所示的處于張開狀態(tài)的結構1600變大。
圖57示出了兩個相鄰的方形環(huán)組件1501、1502，每個組件所在的平面相互平行。組件1501、1502之間是八個管形件1800。所述管形件可以通過壓配在組件1501、1502中的結構(例如柱1505)上而附連于組件1501、1502。
圖57還示出了兩個分開的轂件1530、1531，它們可以通過壓配在諸如柱1506之類的結構上而附連于環(huán)組件1501。
在圖58中，環(huán)組件1501、1502通過八個管形件1800相互連接，因而八個多邊形鏈節(jié)中每一個都連接于組件1502中的一個相應多邊形鏈節(jié)對。這兩個環(huán)組件相互平行，形成了一個層疊結構。
圖58還示出了附連于組件1501的分開的轂件1530、1531，以便為環(huán)組件提供附加的連接點。
圖59示出了處于張開狀態(tài)的環(huán)組件1501、1502，其中管形件1800可以使兩個組件的運動同步。
應該理解，雖然已經(jīng)通過本說明書和權利要求書對本發(fā)明進行了非限制性的描述，但在不偏離本發(fā)明精神和實質(zhì)的情況下還可以作出各種變型和改動。
權利要求
1．一種能可逆伸展的環(huán)組件，包括多個具有多邊形形狀的鏈節(jié)，所述鏈節(jié)有三個或多個角部、一個中間樞接點和多個角部樞接點，所述多個角部樞接點中的至少兩個樞接點分別靠近所述三個或多個角部中的至少兩個，所述多個角部樞接點包括至少一個內(nèi)角部樞接點和至少一個靠近所述環(huán)組件外邊緣的外周角部樞接點；所述多個鏈節(jié)中的每一個鏈節(jié)都在所述中間樞接點上連接于所述多個鏈節(jié)中的另一個鏈節(jié)，從而形成一個鏈節(jié)對，所述環(huán)組件包括至少三個鏈節(jié)對；所述至少三個鏈節(jié)對中的每一個鏈節(jié)對都通過至少一個所述內(nèi)角部樞接點而連接于至少另外兩個鏈節(jié)對；其中，所述環(huán)組件具有一由若干個線段組成的特別的多邊形外輪廓，每個線段都是由經(jīng)過所述鏈節(jié)對之一的兩個外周角部接點的直線構成，所述線段的數(shù)量等于所述環(huán)組件內(nèi)的鏈節(jié)對的數(shù)量；以及相應于在環(huán)組件的某個給定位置上的特定的兩個鏈節(jié)對的任何兩個線段之間的夾角等于相應于在環(huán)組件的任何其它位置上的同樣兩個鏈節(jié)對的線段之間類似形成的夾角，因而由線段組成的環(huán)的尺寸隨著所述環(huán)組件的伸展而增大，隨著環(huán)組件的收攏而減小。
2．如權利要求1所述的環(huán)組件，其特征在于，相鄰的兩個鏈節(jié)對之間的所述接點是所述相鄰鏈節(jié)對的所述內(nèi)角部樞接點之間的直接樞接點。
3．如權利要求1所述的環(huán)組件，其特征在于，該環(huán)組件還包括一個或多個轂件，用于連接所述相鄰鏈節(jié)對的所述內(nèi)角部樞接點。
4．一種能從收攏位置可逆地伸展至張開位置、并且在這兩個位置之間還有部分張開位置的結構，包括至少兩個如權利要求1所述的環(huán)組件，這兩個環(huán)組件通過所述外周角部樞接點相互連接。
5．如權利要求1所述的結構，其特征在于，該結構還包括一個或多個具有至少一個外周樞接點的鏈節(jié)對，這些鏈節(jié)對通過所述外周樞接點連接于所述環(huán)組件。
6．如權利要求4所述的結構，其特征在于，該結構具有立體形狀。
7．如權利要求6所述的結構，其特征在于，該結構還包括多個環(huán)組件，這些環(huán)組件通過它們的所述鏈節(jié)的角部接點相互連接，所述多個環(huán)組件的所述接點中的至少一個將三個或多個所述鏈節(jié)結合起來，從而形成一個可逆伸展的立體鏈節(jié)矩陣。
8．如權利要求6所述的可逆伸展立體結構，其特征在于，如權利要求1所述的環(huán)組件中的至少一個包括至少兩個位于不同平面內(nèi)的鏈節(jié)對，所述環(huán)組件的任何兩個鏈節(jié)對的任何兩個平面之間的夾角在所述結構的任何位置上都基本保持恒定。
9．如權利要求1所述的環(huán)組件，其特征在于，它還包括至少一個片材，所述片材包括多個可形成環(huán)組件鏈節(jié)的剛性區(qū)域以及可形成所述環(huán)組件的角部樞轉接點的薄的柔性區(qū)域，所述各剛性區(qū)域通過一個或多個所述薄的柔性區(qū)域連接在一起。
10．如權利要求9所述的環(huán)組件，其特征在于，該環(huán)組件還包括兩個片材，所述兩個片材通過多個中間樞接點相互連接。
11．如權利要求10所述的環(huán)組件，其特征在于，所述中間接點是活鉸鏈。
12．一種用于構筑一個或多個可逆伸展結構的玩具構造組件，包括多個如權利要求1所述的環(huán)組件，所述環(huán)組件包括用于連接所述多個環(huán)組件中的任何兩個的外周角部接點，所述多個環(huán)組件可以用各種組合方式組裝到一起，藉以形成各種形狀的可逆伸展結構。
13．一種用于構筑一個或多個可逆伸展結構的玩具構造組件，包括多個組裝成鏈節(jié)對的鏈節(jié)，每個鏈節(jié)均為多邊形形狀，具有三個或多個角部、一個中間接點、和靠近至少一個所述角部以便將兩個相鄰鏈節(jié)樞轉連接起來的至少一個角部樞接點。
14．如權利要求13所述的玩具構造組件，其特征在于，它還包括一個或多個轂件，每個所述轂件由所述鏈節(jié)中的兩個或多個共享而作為一個樞轉連接點。
15．如權利要求13所述的玩具構造組件，其特征在于，它還包括至少兩個具有至少三個角部樞接點的鏈節(jié)。
16．一種能可逆伸展的環(huán)組件，包括多個具有多邊形形狀的鏈節(jié)，所述鏈節(jié)有三個或多個角部、一個中間樞接點和多個角部樞接點，所述多個角部樞接點中的至少兩個樞接點分別靠近所述三個或多個角部中的至少兩個，所述多個角部樞接點包括至少一個內(nèi)角部樞接點和至少一個靠近所述環(huán)組件外邊緣的外周角部樞接點；所述多個鏈節(jié)中的每一個鏈節(jié)都在所述中間樞接點上連接于所述多個鏈節(jié)中的另一個鏈節(jié)，從而形成一個鏈節(jié)對，所述環(huán)組件包括至少三個鏈節(jié)對；所述至少三個鏈節(jié)對中的每一個鏈節(jié)對都通過所述另外兩個鏈節(jié)對中每一個鏈節(jié)上的至少一個所述內(nèi)角部樞接點而連接于所述至少兩個鏈節(jié)對，所述外周角部樞接點包括一種球和承槽的配置。
17．如權利要求1所述的環(huán)組件，其特征在于，它還包括一由連接鏈節(jié)組成的附加環(huán)，所述各連接鏈節(jié)均為細長形狀，并且都具有一中間接點和兩個端部接點，其中每個連接鏈節(jié)的每個端部接點可樞轉地連接于一個相鄰的連接鏈節(jié)，從而形成一個環(huán)；以及每個連接鏈節(jié)的每個中間接點可樞轉地連接于所述環(huán)組件內(nèi)的一個多邊形鏈節(jié)。
18．一種能可逆伸展的環(huán)組件，包括多個具有多邊形形狀的鏈節(jié)，所述鏈節(jié)有三個或多個角部、一個中間樞接點和多個角部樞接點，所述多個角部樞接點中的至少兩個樞接點分別靠近所述三個或多個角部中的至少兩個，所述多個角部樞接點包括至少一個內(nèi)角部樞接點和至少一個靠近所述環(huán)組件外邊緣的外周角部樞接點；所述多個鏈節(jié)中的每一個鏈節(jié)都在所述中間樞接點上連接于所述多個鏈節(jié)中的另一個鏈節(jié)，從而形成一個鏈節(jié)對，所述環(huán)組件包括至少三個鏈節(jié)對；以及所述至少三個鏈節(jié)對中的每一個鏈節(jié)對都通過至少一個所述內(nèi)角部樞接點而連接于至少其它兩個鏈節(jié)對。
19．如權利要求2所述的環(huán)組件，其特征在于，所述外周角部樞接點本身具有一連接于其相應多邊形鏈節(jié)對的樞接點，所述樞接點的軸線基本位于所述多邊形鏈節(jié)對所在的平面內(nèi)。
20．如權利要求19所述的環(huán)組件，其特征在于，每個外周角部樞接點具有一個或多個柔性區(qū)域，當所述角部樞接點的所述柔性區(qū)域與屬于另一個環(huán)組件的角部樞接點的柔性區(qū)域接觸時，它應該能彈性變形，接著，隨著兩個角部樞接點的相互對準，所述的兩個柔性區(qū)域彈回其原來未受力的狀態(tài)，因而在所述兩個外周角部樞接點之間形成一樞轉連接，從而形成了一個可作為一具有三根交叉轉動軸線的球接頭的轂件。
21．如權利要求12所述的用于構筑可逆伸展結構的玩具構造組件，其特征在于，它包括多個如權利要求20所述的環(huán)組件。
22．如權利要求12所述的用于構筑可逆伸展結構的玩具構造組件，其特征在于，它還包括至少一個剪形對，所述剪形對是由在一中間樞接點上樞轉連接的兩個鏈節(jié)組成，所述兩個鏈節(jié)中的每個鏈節(jié)的兩端都具有一末端樞接點，用于可樞轉地連接于其相應的鏈節(jié)，所述樞轉連接的軸線大致位于由所述剪形對形成的平面內(nèi)。
23．如權利要求12所述的玩具構造組件，其特征在于，還包括至少一個剪形對，其中，每個剪形對的每個末端樞接點均具有一個或多個柔性區(qū)域，因此，當所述角部樞接點與屬于如權利要求20所述的環(huán)組件的角部樞接點接觸時，它應該能彈性變形，接著，隨著兩個角部樞接點的相互對準，所述的兩個柔性區(qū)域彈回其原來未受力的狀態(tài)，因而在所述兩個外周角部樞接點之間形成一樞轉連接，從而形成了一個可作為一具有三根交叉轉動軸線的球接頭的轂件。
24．如權利要求12所述的用于構筑可逆伸展結構的玩具構造組件，其特征在于，它還包括用于將兩個環(huán)組件連接成疊置狀態(tài)的裝置。
25．如權利要求12所述的用于構筑可逆伸展結構的玩具構造組件，其特征在于，它還包括若干個分開的轂件，它們可以附連于各環(huán)組件上的點，藉以提供附加的連接點。
全文摘要
借助由相互連接的多邊形鏈節(jié)所構成的若干個環(huán)組件來形成可逆伸展的結構。每個環(huán)組件具有多邊形鏈節(jié),每個鏈節(jié)具有至少三個樞接點,至少一些多邊形鏈節(jié)具有三個以上的樞接點。每個多邊形鏈節(jié)均具有一中間樞接點,用于連接另一個鏈節(jié)而形成一個鏈節(jié)對。每個鏈節(jié)還具有至少一個內(nèi)樞接點和一個外周樞接點。內(nèi)樞接點用于將鏈節(jié)對連接于相鄰鏈節(jié)對,以形成一環(huán)組件。環(huán)組件可以通過外周樞接點相互結合和/或結合于其它鏈節(jié)對,以形成各種結構。
文檔編號E04B1/32GK1281742SQ9912459
公開日2001年1月31日 申請日期1999年12月23日 優(yōu)先權日1999年7月27日
發(fā)明者查理斯·霍夫曼 申請人:查理斯·霍夫曼