DE102008033007B3

DE102008033007B3 - Quaderförmiges flaches Bauelement insbesondere Spielbaustein

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Publication number: DE102008033007B3
Application number: DE102008033007A
Authority: DE
Inventors: Konstantin Erich Schlagintweit
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2028-07-15
Also published as: DE202009009431U1; CH699128B1; AT11466U1; CH699128A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein quaderförmiges, flaches Bauelement (1), insbesondere einen Spielbaustein, umfassend einen Träger (10) einer Längenabmessung L, einer Breitenabmessung B und einer Dickenabmessung D sowie zwei die Dickenabmessung D begrenzenden Oberflächen (11), welche jeweils mit einem die Haftreibung des Trägermaterials übertreffenden Material (20) beschichtet sind, so dass sich für den beschichteten Träger (10) eine Dickenabmessung D ergibt ... Um den Sitz bereits zu komplexen Strukturen verschränkter Bauelemente (1) korrigieren und Aufstellungen nach dem Kartenhausprinzip realisieren zu können ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Beschichtungsmaterial (20) aus der Gruppe klettfreier Materialien mit einem Haftreibungskoeffizienten µ0 zwischen etwa 0,7 und 1,1 zu wählen und die Kanten (21) des jeweiligen Beschichtungsmaterials (20) entlang der Breitenabmessung B und/oder der Längenabmessung L des Trägers (10) angefasst auszubilden ... Durch die bislang einzigartige Verbindung insbesondere verschränkt aufgebauter Strukturen mit denen nach dem Kartenhausprinzip aufgebauter eignet sich die vorliegende Erfindung als anspruchsvolles Konstruktionsspielzeug wie kein anderes.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein quaderförmiges, flaches Bauelement, insbesondere einen Spielbaustein, umfassend

– einen Träger einer Längenabmessung L, einer Breitenabmessung B und einer Dickenabmessung d,
– sowie zwei die Dickenabmessung d begrenzenden Oberflächen, welche jeweils mit einem die Haftreibung des Trägermaterials übertreffenden Material beschichtet sind, so dass sich für den beschichteten Träger eine Dickenabmessung D ergibt,

Seit jeher sind Bauklötze vor allem für Kleinkinder pädagogisch wertvoll. Der prinzipiell gestaltungsoffene Charakter des Spiels mit Bauklötzen schult eine Vielzahl motorischer, sensorischer und intellektueller Fähigkeiten. Auch grundlegende Erlebnismomente wie Neugier, Exploration, Herausforderung, Erfolg und Niederlage sind im Spiel mit Bauklötzen angelegt. Meist sind Bauklötze Teil von Bausätzen mehr oder weniger aufeinander abgestimmter Einheiten unterschiedlicher Form und Größe. Sie werden ausschließlich durch (ggf. einfaches) Stapeln zu neuen Objekten arrangiert, was der Altersgruppe gemäß ist.
Weitaus seltener sind Bausätze anzutreffen, welche mit nur ein und demselben Bausteintyp die Konstruktion verschiedener Objekte gestatten. Sie sind für Kleinkinder weniger geeignet, da sie eine intensivere gedanklich-visuelle Auseinandersetzung erfordern. Dabei bietet gerade eine gewisse Beschränkung der Möglich keiten einen besonderen Reiz, was Bauklötze auch für ältere Kinder und sogar Erwachsene interessant machen kann, wie am Beispiel der sog. Kapla-Bausteine ersichtlich ist.
Als Spielbaustein fast unbekannt sind jedoch Bauelemente, die nicht nur einheitliche Abmessungen aufweisen, sondern aufgrund ihrer Seitenverhältnisse über das reine Stapelprinzip hinausgehen. Bekannt sind beispielsweise Bauelemente, deren Seitenverhältnisse L, B und d bzw. D so bemessen sind, dass wenigstens 2,5 N oder 3 N gleichartige Bauelemente zumindest zu einer frei tragenden Bogenstruktur mit N in einer von Auflager zu Auflager reichenden Hüllkurve liegenden Ecken zusammengesetzt werden können, wobei N eine natürliche Zahl ist und mindestens 2, vorzugsweise mindestens 3, beträgt, und wobei bei der Bestimmung der Anzahl gleichartiger Bauelemente mittels des Terms 2,5 N im Fall einer Dezimalzahl als Ergebnis dieses auf die nächste natürliche Zahl aufzurunden ist.
Vergleichbare frei tragende Bogenstrukturen gehen auf eine Idee von Leonardo da Vinci (1452-1519) zurück, der in seinem Codex Atlanticus (um 1480) eine transportable Brücke aus Rundhölzern skizzierte, welche heute als Leonardo-Brücke bekannt ist. Das Verhältnis von Länge zu Radius der Rundhölzer war so bemessen, dass 3 N in etwa gleichartiger Rundhölzer zu einer frei tragenden Bogenstruktur mit N in einer von Auflager zu Auflager reichenden Hüllkurve liegenden Ecken zusammengesetzt werden konnten. In der Praxis mussten die Rundhölzer jedoch durch Stricke gegen das Verrutschen gesichert werden.
Im Landesmuseum für Technik und Arbeit in Mannheim kann heutzutage sich jedermann im Bau einer Leonardo-Brücke üben. Die Brücke besteht nur aus ebenen Holzbrettchen einer Längenabmessung L, einer Breitenabmessung B und einer Dickenabmessung d, zusammengefügt ohne Klebstoff oder Verbindungselemente. Die Seitenverhältnisse L, B und d der Holzbrettchen sind so bemessen, dass 2,5 N oder 3 N gleichartige Brettchen sich durch ihr eigenes Gewicht und durch Reibung gegenseitig festhalten und so einen halbwegs stabilen Bogen mit N in einer von Auflager zu Auflager reichenden Hüllkurve liegenden Ecken bilden. Zwar reichen nach Angaben des Museums zum Aufbau einer solchen frei tragenden Bogenstruktur zwei Hände. Gleichwohl ist zumindest ab einer gewissen Größe der Brücke ein hohes Maß an Geschicklichkeit Voraussetzung, da bei Neigungen von etwa 30° „Holz auf Holz” bereits rutscht oder anders ausgedrückt, der Haftrei bungskoeffizient μ₀ eines trockenen Materialpaares „Holz auf Holz” mit gewöhnlich etwa 0,5 verhältnismäßig gering ist. Holzbrettchen mit zwei die Dickenabmessung d begrenzenden glatt gestalteten Oberflächen wie die im Landesmuseum Mannheim provozieren daher ein Verrutschen derselbigen, bevor die Konstruktion hinreichend Stabilität erreicht, ähnlich wie man dies anschaulich während des Aufbaus von Kartenhäusern erleben kann, wozu vorgenannte Holzbrettchen freilich weder gedacht noch geeignet sind.
Komplexere Strukturen als Bögen wie insbesondere die Erweiterung des Bauprinzips zum Ringschluss sind mit bekannten flachen, quaderförmigen Bauteilen nur aus Holz sodenn auch ebenso wenig realisierbar, wie mit solchen aus anderen Materialien geringer Haftreibung. Daran würde auch die präzise Kooperation mindestens zweier Personen wenig ändern. Vielmehr sind entweder weitere technische Hilfsmittel und/oder besondere Ausgestaltungen der Bauelemente nötig.
So wird beispielsweise in der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2005 000 914 U1 die nötige Stabilität für die vor allem als Sportgerät vorgestellte, dem bekannten Rhönrad ähnelnden, Struktur durch Verwendung wenigstens zweier Typen an Bauelementen mit zueinander unterschiedlicher Geometrien sowie mittels Formschlussbereiche in Gestalt zusätzlich stabilisierender Kerben erreicht.
Soweit man sich dennoch den mathematisch-pädagogischen Reiz, welches die Konstruktion verschiedener Objekte mit nur ein und demselben Bausteintyp bietet, erhalten mag, findet man am Zentrum für Mathematik der Technischen Universität München (TUM) im Rahmen der Ausstellung ix-quadrat bereits identisch geformte, aus länglichen Holzlatten gefertigte Bauklötze einer Längenabmessung L, einer Breitenabmessung B und einer Dickenabmessung d ausgelegt, bei welchen die zwei die Dickenabmessung d begrenzenden Oberflächen mit Filzklebestoff bzw. d-c-fix-Velours-Klebefolie bezogen sind, welche die Rutschfestigkeit der Klötze dergestalt erhöhen, dass neben Ringschluss und Brückenbogen auch sog. Kuppeldächer aufbaubar sind {vgl. Richter-Gebert, Jürgen (März 2007): Ein Drunter und Drüber-Mathematik von statischen Konstruktionen spielerisch erfahren. Während beim Filz ungeordnet verschlungene Fasern bewirken, dass bei gleicher Materialpaarung „Filz auf Filz” erst bei einer Neigung von 60° rutscht, stehen bei Velours die Fasern sogar senkrecht zur Oberfläche. Durch die gegenseitige Verzahnung der Fasern ergibt sich hier eine noch weit höhere Rutschfestigkeit.
Diesem Vorteil steht jedoch der Nachteil gegenüber, dass beim Aufbau allein kraftschlüssig selbsttragender Strukturen wie die zuvor benannten wie „Klett” wirkendes Textil (insb. Filz, Velours oder dergleichen haken- und/oder schlaufenförmige Fasern) die seitliche Verschiebbarkeit bereits verschränkter Bauelemente derart stark einschränkt, dass deren Korrigierbarkeit letztlich verhindert ist.
Schließlich sind, ebenso wie die bereits oben benannten unbeschichteten Klötze des Landesmuseum Mannheim auch die beschichteten Klötze der TUM für ergänzende Anwendungen wie Aufstellungen nach dem Kartenhausprinzip weder gedacht noch geeignet.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Bauelement, insb. einen Spielbaustein, bereitzustellen, welches den Bau auch komplex-verschränkter Strukturen wie Kuppeln, Bögen und/oder Rad etc. gestattet, ohne dabei auf die Korrigierbarkeit bereits verschränkter Bauelemente verzichten zu müssen. Alternativ oder kumulativ zu verschränkbaren Strukturaufbauten soll ein bevorzugtes Bauelement insbesondere auch dergestalt ausgebildet sein, dass ein Aufbau von Solo-, Ergänzungs- und/oder Anbauten nach dem Kartenhausprinzip ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Bauelement bzw. einen Spielbaustein gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße quaderförmige flache Bauelement baut auf gattungsgemäßen Bauelementen dadurch auf,

– dass das Beschichtungsmaterial aus der Gruppe klettfreier Materialien gewählt ist;
– dass das jeweilige Beschichtungsmaterial eines ersten beschichteten Bauelements in Anlage mit einem zweiten beschichteten Bauelement einen Haftreibungskoeffizienten μ₀ zwischen etwa 0,7 und 1,1 aufweist; und
– dass die Kanten des jeweiligen Beschichtungsmaterials entlang der Breitenabmessung B des Trägers und/oder entlang der Längenabmessung L des Trägers dergestalt angefast ausgebildet sind, dass die Kanten des jeweiligen Beschichtungsmaterials maximal bis zur jeweiligen Oberfläche des Trägers angefast sind.

Dabei sind mit „klettfreien Materialien” all diejenigen Materialien bezeichnet, die nicht aufgrund ihrer Art und Oberflächenbeschaffenheit klettverschlussähnliche Verbindungen, also lösbare mechanische Verhakungen („Verklettungen”), eingehen können. In seiner gängigsten Anwendung an Kleidungsstücken, Schuhen und Ähnlichem ist der Klettverschluss bekanntlich ein textiles, fast beliebig oft zu lösendes Verschlussmittel, das auf dem Prinzip von Klettenfrüchten beruht. Die Haftreibung des Trägermaterials übertreffende Beschichtungsmaterialien jedoch, die bewusst auf mechanische Verzahnungen verzichten, gestatten vorteilhaft ein Verschieben selbst bereits komplex verschränkter Bauelemente und insoweit deren Korrigierbarkeit, so dass sogar von idealen Aufbaulinien ersichtlich abweichend angefangene Strukturaufbauten problemlos fertig gestellt werden können, was Frustrationstoleranzen zu heben hilft.
Bevorzugt sind daher Beschichtungsmaterialien jeweils mit einer Rutschfestigkeit dergestalt, dass zwei aufeinanderliegende Bauelemente mit materialgleichen oder ggf. auch unterschiedlich beschichteten Oberflächen auch bei Anstellwinkeln α zwischen 35° und 50°, insbesondere zwischen 40° und 48°, vorzugsweise um etwa 45°, nicht verrutschen.
Auf eine horizontale Ebene bezogen sind jeweils Beschichtungsmaterialien eines ersten beschichteten Bauelements bevorzugt, welche in Anlage (Materialpaarung) mit einem zweiten materialgleichen oder ggf. auch unterschiedlich beschichteten Bauelement einen Haftreibungskoeffizienten μ₀ zwischen insbesondere 0,8 und 1,0; vorzugsweise um etwa 0,9, aufweisen.
Dementsprechend können als Beschichtungsmaterialien insbesondere Kork (Phellem) bzw. vergleichbare die Haftreibung des Trägermaterials übertreffende Pflanzenfasern (Zellstoffe) und/oder Moosgummi bzw. vergleichbare Schaumstoffe, Verwendung finden.
Je nach verwendetem Träger- und/oder Beschichtungsmaterial und/oder angestrebtem Strukturaufbau, weist das jeweilige Beschichtungsmaterial beispielsweise eine Dicke zwischen 0,8 und 2,0 mm, insbesondere zwischen 0,9 und 1,5 mm, vorzugsweise von etwa 1,0 mm auf.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind die Kanten des jeweiligen Beschichtungsmaterials zumindest entlang der Breitenabmessung B des Trägers angefast ausgebildet. Die Anfasung der Kanten allein des Beschichtungsmaterials zumindest entlang der Breitenabmessung B des Trägers sorgt vorteilhaft für eine höhere Anlagefläche gegeneinander oder anders aneinander gelehnt aufgestellter Bauelemente, was die Gefahr eines Verrutschens insbesondere nach dem Prinzip sog. Kartenhäuser, also teils gegeneinander lehnend, teils aufeinander liegend, in Solo-, Ergänzungs- und/oder Anbauten aufgestellter Bauelemente minimiert.
Der Freiheitsgrad an Aufstellungsmöglichkeiten lässt sich vorteilhaft erhöhen, wenn bevorzugt auch die Kanten des jeweiligen Beschichtungsmaterials entlang der Längenabmessung L des Trägers angefast ausgebildet sind. Insbesondere lassen sich dann die Bauelemente auch über ihre Längsseits gegeneinander lehnend aufstellen.
Um statt Kanten möglichst rutschfeste Auflageflächen vorzufinden ist darauf zu achten, dass die Anfasung der Kanten tatsächlich nur das jeweilige Beschichtungsmaterial erfasst. Mit anderen Worten sind die Kanten des Beschichtungsmaterial erfindungsgemäß maximal bis zur jeweiligen Oberfläche des Trägers angefast ausgebildet.
Der Fasenwinkel β der Kanten des jeweiligen Beschichtungsmaterials kann für alle Kanten einheitlich mit vorzugsweise 45° oder unterschiedlich, insbesondere zwischen 30° und 60° liegend, bevorzugt zwischen 40° und 50°, ausgebildet sein.
So haben sich insbesondere für zwei im spitzen Winkel über die Kanten entlang der Breitenabmessung B des Trägers gegeneinander lehnende Bausteine Fasenwinkel β von 30° bewährt. Die zu einer 30° Fase jeweils spiegelsymmetrische Kante auf der gleichen und der gegenüberliegenden Oberfläche weist vorzugsweise einen Fasenwinkel β von 60° auf. Die verbleibende, zur ersten 30° Fase punktsymmetrische Kante auf der gegenüberliegenden Oberfläche weist bevorzugt wiederum eine 30° Fase auf. Die paarweise Anordnung verschieden abgefaster Kanten von 30° und 60° fördert vorteilhaft den Aufbau äußerst stabiler Strukturen nach dem Kartenhausprinzip.
Für Anwendungen als Mitbringsel oder Werbegeschenk insb. für Erwachsene Personen kann als Träger ein Metallkern aus z. B. Edelstahl Verwendung finden.
Soweit klassische Spielanwendungen insb. für Kinder im Vordergrund stehen haben sich als Trägermaterialen insbesondere Bambus, Eschenholz, Birkenholz, Kunststoffe, Kohlefasern (Karbon) und/oder dergleichen bruchfeste und zähelastische Materialien bewährt.
Insbesondere aus Bambus oder Holz gefertigte Träger können massiv oder im Verbund, beispielsweise aus Sperrholzplatten, ausgebildet sein. Der Träger kann auch als Kunststoffspritzteil ebenfalls massiv oder wenigstens teilweise als Hohlkörper ausgebildet sein. Auch die Verwendung von Kohlefaser-(Karbon)-Werkstoffen ist denkbar.
Für die Erstellung von zu Bogen- und/oder Ringen kombinierten und/oder nach dem Kartenhausprinzip aufgestellten komplexen Strukturen haben sich Bauelemente mit einem Verhältnis von Längenabmessung L zu Breitenabmessung B zwischen 5 und 20 bewährt. Ästhetisch besonders ansprechende Strukturen ergeben sich, wenn dass Verhältnisse von Längenabmessung L zu Breitenabmessung B etwa 6 entspricht, da unbeschadet der Konstruktionsmöglichkeiten insbesondere bei Bogen- oder Ringstrukturen parallel liegende Bauelemente stets bis zur vollen Auflagebreite eines Bauelements ineinandergeschoben werden können.
Für die Kombination von Ring-, Bogen-, Kuppel- und/oder Kartenhausstrukturen gleichermaßen geeignet haben sich schließlich Bauelemente mit aufeinander angestimmten Seitenverhältnissen bewährt, bei denen das Verhältnis Dickenabmessung D zu Breitenabmessung B des Bauelements beispielsweise zwischen 0,5 und 0,1 liegt, insbesondere zwischen 0,2 und 0,3, vorzugsweise etwa 0,23, beträgt, wobei der zuletzt genannte Wert einer bevorzugten Eignung der Bauelemente mit L/B = 6 entspricht, nämlich dem Bau eines 16-eckigen Ringschlusses.
Die vorliegende Erfindung eignet sich durch die bislang einzigartige Verbindung insbesondere von Bogenstruktur und Kartenhausprinzip als anspruchsvolles Konstruktionsspielzeug, das aufgrund der – scheinbar – begrenzten Möglichkeiten nicht nur Denkvermögen, Logik und Fantasie herausfordert, sondern auch ein begreifendes Verstehen grundlegender Prinzipien aus Geometrie und Mechanik ermöglicht. Zudem fördert das Spiel mit erfindungsgemäßen Bauelementen die Konzentrationsfähigkeit, Feinmotorik sowie die Kooperation mit anderen, weshalb es sich insbesondere auch als therapeutisches und pädagogisches Spielzeug eignet.
Zusätzliche Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Hand eines beispielhaften Bauelementes und daraus gebildeter Strukturen, auf welche die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, und in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben.
Darin zeigen schematisch:
1 ein quaderförmiges flaches Bauelement in einer Vorder-, Seiten-, Drauf- sowie perspektivischen Ansicht;
2 die Verwendung einer Vielzahl identischer Bauelemente gemäß 1 in zwei komplex-verschränkten Ring-Strukturen;
3 die Verwendung einer Vielzahl identischer Bauelemente gemäß 1 in zwei komplex-verschränkten Kuppeldach-Strukturen;
4 die Verwendung einer Vielzahl identischer Bauelemente gemäß 1 in vier Solo-, Ergänzungs- und/oder Anbauten nach dem Kartenhausprinzip; und
5 bis 10 die Verwendung einer Vielzahl identischer Bauelemente gemäß 1 in beispielhaften Anwendungen eines Mix aus komplexverschränkter Strukturen und Solo-, Ergänzungs- und/oder Anbauten nach dem Kartenhausprinzip.
Bei der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
1a zeigt ein quaderförmiges flaches Bauelement 1 in einer Vorder-, Seiten- und Draufsicht; 1b in einer perspektivischen Ansicht. Das Bauelement 1 besteht in seinem Kern aus einem Träger 10 einer Längenabmessung L, einer Breitenabmessung B und einer Dickenabmessung d. Der Träger 10 kann aus Metall, Kunststoff oder Holz gefertigt sein. Je nach verwendetem Werkstoff kann der Träger 10 massiv oder im Verbund und/oder wenigstens teilweise als Hohlkörper ausgebildet sein. Dargestellt ist ein massiver Träger 10 aus Holz, vorzugsweise aus Eschen- oder Birkensperrholz oder aus Bambus. Erkennbar begrenzen zwei Oberflächen 11 die Dickenabmessung d des Trägers 10. Um auch bereits zu komplexen Strukturen (vgl. 2 ff.) verschränkte Bauelemente 1 noch korrigieren zu können sind die Oberflächen 11 jeweils mit einem die Haftreibung des Trägermaterials 10 übertreffenden aber klettfreien Material 20, insbesondere beidseitig mit Kork (Phellem), beschichtet.
Die Dicke des Beschichtungsmaterials 20 hängt vom verwendeten Material des Trägers 10 ab. Grundsätzlich gilt: je höher die Biegesteifigkeit des Trägermateri als 10 desto größer kann die Dicke der Beschichtung 20, bzw. umso dünner kann das Trägermaterial 10 gewählt werden. Für Träger 10 mit Längenabmessungen kleiner 20 cm, Breitenabmessungen B kleiner 4 cm und Dickenabmessungen kleiner 1 cm haben sich Beschichtungsdicken 20 zwischen 0,8 und 2,0 mm, insbesondere zwischen 0,9 und 1,5 mm, vorzugsweise von etwa 1,0 mm bewährt, wobei sich für den beschichteten Träger 10 jeweils eine Dickenabmessung D ergibt.
Längenabmessung L, Breitenabmessung B und Dickenabmessung D definieren zugleich die Abmaße des Bauelements 1 und sind unter der Maßgabe L > B ≥ D vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, dass sich in Kontakt zweier einheitlich ausgeführter Bauelemente 1 ein so hoher Haftreibungskoeffizient μ₀ ergibt, dass 3 N oder auch nur 2,5 N einheitlich ausgeführte quaderförmige Bauelemente 1 nicht nur zu der eingangs genannten frei tragenden Bogenstruktur sondern auch zu einer allein kraftschlüssig selbsttragenden N-eckigen Ringstruktur 30 kombinierbar sind, wobei dann N eine gerade Zahl ist und mindestens 6, vorzugsweise jedoch 16, beträgt.
2a zeigt beispielhaft eine 2,5 N-eckige Ringstruktur 30 aus (2,5·16 =) 40 identischen Bauelementen 1 mit einer inneren 31 und zwei äußeren 32 Laufflächen.
2b zeigt beispielhaft eine 3N-eckige Ringstruktur 30 aus (3·16 =) 48 identischen Bauelementen 1 mit zwei inneren 31 und zwei äußeren 32 Laufflächen.
Erkennbar umfassen die in 2 gezeigten selbsttragenden Ringstrukturen 30 2,5 N bzw. 3 N Bauelemente 1, wobei N der Bauelemente 1 die beiden äußeren Laufflächen 32 der Struktur 30 bilden, N/2 (2a) bzw. N (2b) weitere Bauelemente 1 die wenigstens eine (2a) bzw. die zwei (2b) inneren Laufflächen 31 der Struktur 30 bilden und N weitere Bauelemente 1 äquatorial und zu jenen zwischen den Laufflächen 31 und 32 angeordnet sind, um paarweise die äquatorialen Bauelemente 1 mit den Bauelementen 1 der Laufflächen 31 und 32 zum Kraftschuss zu bringen. Da vorgenannte Konstruktionen erst mit der Vollen dung zum Ringschluss 30 stabil werden, erfordert ihr Aufbau ein hohes Maß an Geschicklichkeit bzw. präzise Kooperation mindestens zweier Personen. Schon deshalb eignet sich das Bauelemente 1 in geeigneten Abmessungen und ausreichender Anzahl eines Satzes von vorzugsweise 40 oder 48 Bauelementen 1 gut als therapeutisches oder pädagogisches Konstruktionsspielzeug. Ein zusätzlicher mathematisch-pädagogischer Reiz ergibt sich aus dem Umstand, dass praktisch die komplette Information zur Ringstruktur 30 bereits in den Seitenverhältnissen L > B > D des einzelnen Bauelements 1 steckt.
Während sich eine Leonardobrücke aus verschränkten Bauelementen 1 quasi nur in eine Richtung und maximal bis zu einem Ringsschluss 30 ausbreitet, erstrecken sich sog. Kuppeldächer 40 über eine Fläche:
3a zeigt beispielhaft ein sog. „Iglu”, aufgebaut aus 40 identisch gefertigten Bauelementen 1.
3b zeigt eine sog. „Kuppel”, aufgebaut aus 35 identisch gefertigten Bauelementen 1.
In beiden Beispielen führt ein Verschränkungsprinzip, bei dem stets wenigstens 4 oder wie dargestellt wenigstens 6 Bauelemente 1 gegenseitig miteinander verschränkt werden, dazu, dass die jeweilige Kuppel-Konstruktion 40 schnell an Stabilität und Höhe gewinnt.
Um alternativ oder kumulativ zum Aufbau von Kuppel- 40 oder Bogenstruktur einschließlich Ringschluss 30 auch andere, nur aus sich selbst heraus frei- und/oder selbstragende komplexe Strukturen aufbauen zu können, sind erfindungsgemäß bevorzugt die Kanten 21 des Beschichtungsmaterials 20 zumindest entlang der Breitenabmessung B, vorzugsweise auch entlang der Längenabmessung L, des Trägers 10 angefast ausgebildet.
1 zeigt auch, wie die Oberflächen 11 des Trägers 10 durchgängig mit einem die Haftreibung erhöhenden Material 20 in einer solchen Dicke beschichtet sind, dass die Kanten 21 zumindest entlang der Breitenabmessung B und vorzugsweise auch entlang der Längenabmessung L jeweils angefast ausgebildet sind, im gezeigten Ausführungsbeispiel unter einem bevorzugten Fasenwinkel β von 45°.
Durch die Anfasung der Kanten 21 des Beschichtungsmaterials 20 zumindest entlang der Breitenabmessung B des Trägers 10 lassen sich besagte Bauelemente 1 nicht nur zu Kuppel- 40, Bogen- und Ringstrukturen 30 kombinieren sondern vorteilhaft erstmals auch nach dem Prinzip sog. Kartenhäuser 50, also teils gegeneinander lehnend, teils aufeinander liegend, aufstellen, wobei je nach Übung und Kenntnis der Bauprinzipien der Aufbau in der Tat beeindruckender Strukturen aus völlig identischen Bauelementen 1 ermöglicht ist:
4a zeigt beispielhaft ein sog. „Kartenklotzhaus”, aufgebaut aus 54 identisch gefertigten Bauelementen 1;
4b zeigt beispielhaft eine sog. „Flügelbrücke”, aufgebaut aus 49 identisch gefertigten Bauelementen 1, wobei eine der beiden seitlichen, als Stütze dienenden Bauelemente 1 entbehrlich ist;
4c zeigt beispielhaft ein sog. „Großornament”, aufgebaut aus 56 identisch gefertigten Bauelementen 1; und
4d zeigt beispielhaft ein sog. „Brezelmonster”, aufgebaut aus 80 identisch gefertigten Bauelementen 1.
In 4a und 4b ist auf etwa halber Höhe gut erkennbar, wie ein bevorzugtes Beschichtungsmaterial 20 dergestalt rutschfest ist, dass zwei aufeinanderliegende Bauelemente 1 auch bei Anstellwinkeln α zwischen 35° und 50° nicht verrutschen, obgleich oberhalb sich teils beachtliche Strukturaufbauten anschließen.
Mehr noch als in 4 zeigen die nachfolgenden Anwendungsbeispiele, wie überraschenderweise insbesondere die Verbindung von Bogenstruktur und Kartenhausprinzip zu weiteren beeindruckenden Struktur-Aufbauten führt:
5 zeigt beispielhaft ein sog. „Kissen”, aufgebaut aus 60 identisch gefertigten Bauelementen 1;
6 zeigt beispielhaft einen sog. „Liegestuhl”, aufgebaut aus 40 identisch, gefertigten Bauelementen 1;
7 zeigt beispielhaft ein sog. „Harmonikahaus”, aufgebaut aus 40 identisch gefertigten Bauelementen 1;
8 zeigt beispielhaft ein sog. „Vogelhaus”, aufgebaut aus 33 identisch gefertigten Bauelementen 1;
9 zeigt beispielhaft zwei Türme, nämlich einerseits einen „Chinaturm” (9a), aufgebaut aus 52 identisch gefertigten Bauelementen 1 und andererseits einen „schiefen Turm” (9b), aufgebaut aus 39 identisch gefertigten Bauelementen 1; und
10 zeigt beispielhaft einen sog. „Tausendfüßler”, aufgebaut aus etwa 58 identisch gefertigten Bauelementen 1.
Obgleich die Anzahl der verwendeten Bauelemente 1, die zum Aufbau vorstehender Ausführungsbeispiele benötigt werden, jeweils mit angegeben sind, sei nochmals hervorgehoben, dass eine Vielzahl an Bauwerken jeweils aus dem gleichen Satz 2,5 N bzw. 3 N, vorzugsweise einheitlich, ausgebildeter Bauelemente 1 aufbaubar ist, wobei bevorzugt N = 16 gewählt ist.
Die Wesentlichen Aspekte bevorzugter Bauelemente 1 lassen sich abschließend wie folgt zusammenfassen: Um den Sitz bereits zu komplexen Strukturen 30 oder 40 verschränkter Bauelemente 1 korrigieren zu können ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Beschichtungsmaterial 20 aus der Gruppe klettfreier Materialien zu wählen. Soweit alternativ oder kumulativ hierzu auch Aufstellungen nach dem Kartenhausprinzip 50 gewünscht sind, ist erfindungsgemäß bevorzugt vorgeschlagen, zumindest die Kanten 21 des jeweiligen Beschichtungsmaterials 20 zumindest entlang der Breitenabmessung B des Trägers 10 angefast auszubilden.
Durch die bislang einzigartige Verbindung insbesondere verschränkt aufgebauter Strukturen mit denen nach dem Kartenhausprinzip aufgebauter eignet sich die vorliegende Erfindung als anspruchsvolles Konstruktionsspielzeug wie kein anderes. Vielmehr fordert es aufgrund der – scheinbar – begrenzten Möglichkeiten nicht nur Denkvermögen, Logik und Fantasie heraus, sondern ermöglicht auch ein begreifendes Verstehen grundlegender Prinzipien aus Geometrie und Mechanik. Schließlich fördert das Spiel mit erfindungsgemäßen Bauelementen 1 die Konzentrationsfähigkeit, Feinmotorik sowie die Kooperation mit anderen, weshalb es sich insbesondere auch als therapeutisches und pädagogisches Spielzeug eignet.

1: Bauelement, Spielbaustein
10: Träger; Trägermaterial
11: Oberfläche
20: die Haftreibung erhöhendes Material; Beschichtungsmaterial
21: Kanten des Beschichtungsmaterials 20
d: Dickenabmessung des unbeschichteten Trägers 10
D: Dickenabmessung des beschichteten Trägers 10
B: Breitenabmessung des beschichteten wie unbeschichteten Trägers 10
L: Längenabmessung des beschichteten wie unbeschichteten Trägers 10
N: Anzahl der Ecken
30: Ringstruktur
31: innere Lauffläche(n) der Ringstruktur 30
32: äußere Laufflächen der Ringstruktur 30
40: Kuppeldach
50: ganz oder teilweise nach dem Kartenhausprinzip aufgebaute Strukturen
α: Anstellwinkel zweier beschichteter, aufeinander liegender Bauelemente 1
β: Fasenwinkel der Kanten 21 des Beschichtungsmaterials 20

Claims

Quaderförmiges flaches Bauelement (1), insbesondere Spielbaustein, umfassend – einen Träger (10) einer Längenabmessung L, einer Breitenabmessung B und einer Dickenabmessung d, – sowie zwei die Dickenabmessung d begrenzenden Oberflächen (11), welche jeweils mit einem die Haftreibung des Trägermaterials übertreffenden Material (20) beschichtet sind, so dass sich für den beschichteten Träger (10) eine Dickenabmessung D ergibt, wobei das Verhältnis Längenabmessung L zu Breitenabmessung B des Bauelements (1) zwischen 5 und 20 liegt; und wobei das Verhältnis Dickenabmessung D zu Breitenabmessung B des beschichteten Bauelements (1) zwischen 0,5 und 0,1 liegt; dadurch gekennzeichnet, – dass das Beschichtungsmaterial (20) aus der Gruppe klettfreier Materialien gewählt ist; – dass das jeweilige Beschichtungsmaterial (20) eines ersten beschichteten Bauelements (1) in Anlage mit einem zweiten beschichteten Bauelement (1) einen Haftreibungskoeffizienten μ₀ zwischen etwa 0,7 und 1,1 aufweist; und – dass die Kanten (21) des jeweiligen Beschichtungsmaterials (20) entlang der Breitenabmessung B des Trägers (10) und/oder entlang der Längenabmessung L des Trägers (10) dergestalt angefast ausgebildet sind, dass die Kanten (21) des jeweiligen Beschichtungsmaterials (20) maximal bis zur jeweiligen Oberfläche (11) des Trägers (10) angefast sind.
Bauelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial (20) dergestalt rutschfest ist, dass zwei aufeinanderliegende beschichtete Bauelemente (1) auch bei Anstellwinkeln α zwischen 35° und 50°, insbesondere zwischen 40° und 48°, vorzugsweise um etwa 45°, nicht verrutschen.
Bauelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Beschichtungsmerial (20) dem ersten beschichteten Bauelements (1) in Anlage mit dem zweiten beschichteten Bauelement (1) einen Haftreibungskoeffizienten μ₀ zwischen insbesondere 0,8 und 1,0; vorzugsweise um etwa 0,9; aufweist.
Bauelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtungsmaterialien (20) Kork (Phellem) bzw. vergleichbare die Haftreibung des Trägermaterials (10) übertreffende Pflanzenfasern (Zellstoffe) und/oder Moosgummi bzw. vergleichbare Schaumstoffe, Verwendung finden.
Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Beschichtungsmaterial (20) zwischen 0,8 und 2,0 mm, insbesondere zwischen 0,9 und 1,5 mm, vorzugsweise etwa 1,0 mm dick ist.
Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten (21) des jeweiligen Beschichtungsmaterials (20) zumindest entlang der Breitenabmessung B des Trägers (10) angefast ausgebildet sind.
Bauelement (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Kanten (21) des jeweiligen Beschichtungsmaterials (20) entlang der Längenabmessung L des Trägers (10) angefast ausgebildet sind.
Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fasenwinkel β der Kanten (21) des jeweiligen Beschichtungsmaterials (20) für alle Kanten (21) einheitlich oder unterschiedlich zwischen 30° und 60° liegt, insbesondere zwischen 40° und 50°, vorzugsweise 45° beträgt.
Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einer 30° Faserkante (21) des Beschichtungsmaterials (20) jeweils spiegelsymmetrische Kante (21) auf der gleichen und der gegenüberliegenden Oberfläche (11) einen Fasenwinkel β von 60° aufweist, wobei die verbleibende, zur ersten 30° Fasenkante (21) punktsymmetrische Kante (21) auf der gegenüberliegenden Oberfläche (11) wiederum eine 30° Fase aufweist.
Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägermaterial (10) ein Metall, insbesondere Edelstahl, Verwendung findet.
Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägermaterial (10) Bambus, Eschenholz, Birkenholz, Kunststoffe, Kohlefasern (Karbon) und/oder ein dergleichen bruchfestes und zäh-elastisches Material Verwendung findet.
Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (10) massiv, im Verbund und/oder wenigstens teilweise als Hohlkörper ausgebildet ist.
Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis Längenabmessung L zu Breitenabmessung B des Bauelements (1) vorzugsweise etwa 6 beträgt.
Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis Dickenabmessung D zu Breitenabmessung B des beschichteten Bauelements (1) insbesondere zwischen 0,2 und 0,3, vorzugsweise etwa 0,23, beträgt.
Satz an Bauelementen (1), welcher 2,5 N oder 3 N, vorzugsweise einheitlich, ausgebildete Bauelemente (1) nach einem der vorherigen Ansprüche umfasst, wobei insbesondere N = 16 ist.
Verwendung eines Satzes an Bauelementen (1) gemäß Anspruch 15 in einer selbsttragenden N-zackigen Ringstruktur (30).
Verwendung eines Satzes an Bauelementen (1) gemäß Anspruch 15 in einer selbsttragenden Kuppelstruktur (40).
Verwendung eines Satzes an Bauelementen (1) gemäß Anspruch 15 in einer nach dem Kartenhausprinzip aufgebauten Struktur (50).