Brevet FR2513138A1 — publié le 19830325

La présente invention concerne l'utilisation d'un système d'axes non perpendiculaires pour la construction de jeux mathématiques de type "solide articulé". Les solides de ce genre déjà connus ("Rubik's Cube" et ses variantes) sont constitués d'un empilement régulier de petits cubes identiques; ceci oblige à prendre un système d'axes perpendiculaires et limite la variété des jeux qu'on peut ainsi obtenir. De plus, tous les jeux à système d'axes perpendiculaires semblent également difficiles. Le système d'axes selon l'invention permet de réaliser une grande variété de solides essentiellement différents des précédents. Ils sont composés d'un empilement régulier de petits solides de deux types différents : tétraèdres réguliers et octaèdres réguliers. Ces éléments mobiles sont maintenus entre eux par des teno@s autour d'un système d'axes non perpendiculaires formant un "tétrapode régulier". A titre d'illustration. d@s dessins sont fournis. Les figures I à 5 décrivent l'application du système d'axes à la construction d'un tétraèdre tronqué articulé. Les figures 6 à I0 décrivent l'application du système d'axes à la construction d'un cuboctaèdre articulé. Les figures II à I4 représentent plusieurs types de solides articulés dérivés soit du tétraèdre tronqué, soit du cuboctaèdre par addition d'éléments. On va maintenant décrire plus en détail le mode de réalisation de la variante relative au téraèdre tronqué. La figure I décrit la pièce (I) système de quatre axes disposés en tétrapode régulier, c'est à dire selon les quatre axes d'un tétraèdre régulier qui joignent le centre du tétraèdre aux sommets. Ces axes en métal dur sont soudés entre eux au centre, et leurs extrêmités sont filetées. La figure 2 décrit la pièce (2) qui est un octaèdre régulier de côté a, posé sur une de ses faces appelée base. Il est traversé par un axe creux perpendiculaire à la base en son centre, Il est évidé @@@ une @phère de rayon r dont le centre est sur l'axe à l@ distance du centre de la base. (r peut être @hoisi voisin de 6/@ La figure 3 d@crit la piéce (@) qui est un tétra@dre r@gulier de côté a@ évidé par une sphère de ray@n r dont le centre est sur la draite joignant les milioux de deux @rête@ o@@o@é@@, à l'extérieur du t@traè@re, et à ls distance du mili@u de l'@rête la plus éloignée de la s@ Deux portions d'une sphère de neme rayon eftéri?ur r forment des tenons (de largeur environ a ) débordant de part et d'autre du logement sphé- 3 rique ainsi évidé. La figure 4 représente l'assemblage des pièces du tétraèdre tronqué. On enfile les quatre pièces (2) sur le système d'axes (I) leur coté sphé- rique tourné vers l'intérieur. On intercale les six pièces (3) leur côté tenon à l'intérieur. Le tout étant maintenu par quatre ressorts (4) enfilés sur chacune des branches du systeme d'axes (I) et bloqués sur ces branches à laide d'écrous (5). La figure 5 représente le tétraèdre tronqué assemblé. Ce solide, outre les pièces du mécanisme (I), (4), (5), est formé de dix éléments mobiles. En ce qui concerne la variante relative au cuboctaèdre ta figure 6 décrit la pièce (6). C'est une pyramide régulière de côté a, posé sur sa base carrée. Elle est évidée par une sphère de rayon R centrée au sommet de la pyramide ( R est environ égal à 2/3 a ). On fixe dans le logement sphérique ainsi formé et sur deux arêtes ourvilignes opposées, deux petits tenons qui sont des portions de sphère de même rayon - extérieur R. La figure 7 décrit 1.a pièce (7) qui est un tétraèdre régulier de c8té a, posé sur sa "base" et évidé par une sphère de rayon R centrée au sommet du tétraèdre. Ce tétraèdre est travers par un cylindre creux de hauteur h ( h inférieur a a ) dont l'axe est perpendiculaire à la base en son centre. La partie 2 supérieure du cylindre est obturée par un disque percé en son centre. La figure 8 décrit la pièce (8) qui est un tétraèdre régulier de côté a, évidé par une sphère de rayon R centrée au sommet du tétraèdre. Trois portions dtune sphère de meme rayon extérieur R disposés sy@é- triquement forment trois tenons. La figure 9 représente l'assemblage du cuboctaèdre. Les quatre pièces (7) sont enfilées sur le système d'axes (I), faces sphériques vers l'intérieur. On intercale les six pyramides (6) en positionnant les tenons à l'intérieur des tétraèdres (7). Puis on intercale les quatre pièces (8) dans les espaces restés vacants. Le tout étant maintenu par des ressorts (4) enfilés sur la pièce (I) , enfoncés dans les cylindres des pièces (7) et fixés par des é@rous (5). ta figure 10 représente le cuboctaèdre assemblé composé, outre les pièces du mécanisme, de quatorze pièces. D'autres variantes dérivées des deux types précédents @ent maintenant être décrites. La figure II représente le tétraèdre @rticul@ qu'on obtient en rajoutan quatre tétraèdres réguliers de côté a (II) aux quatre coins d'un tétraèdre tronqué. La figure I2 décrit le cube oblique qui s'obtient an rajoutant huit tétraèdres identiques (I2) sur chaqune des huit faces triangulaires du cubo@taèdre. Chaque tétraèdre (I2) a pour base un triangle équilatéral de côté a et pour hauteur La figure I3 décrit l'octaèdre régulier qui s'obtient en rajoutant six pyramides régulières à base @arrée (I3) sur ohacune des faces carrées du cubc@t@@@re. La figure I4 décrit l'octaèdre étoilé qui s'obt@@nt à partir du cuboctaèdre en rajoutant à la fois huit tétraèdres (I2) sur les faces triangulaires du cuboctaèdre et six pyramides régulières (I3) sur les faces carrées du cuboctaèdre. Les dispositife suivant l'invention peuvent être utilisés pour la fabrication de jeux mathématiques selon les modes de ré@lisation pré@édem- ment décrits ou selon des équivalents, ainsi les axes peuvent déborder ou non, la partie centrale être évidée ou non, les pièces m@les peuvent être femelles @@ réciproquement. De plus, par fixation de petits morceaux supplémentaires, on peut donner aux jeux des formes d'ellipsoïd@, d'ovoïde ou d'hémisphère. La variété des formes possibles permet également la réalisation @'objets de nature décorative (sulfures). L'invention @ donc au moins deux utilisations possibles : jeux mathé@@tiques dits de permutation de couleu@ et de formes et/ou @@ fabrication d'objets à usage décoratif. I. Solide @rticulé constit@é d'élé@ents mobiles autour d'un système d'axes rigides caractérisé par le fait que les éléments mobiles sont des tétr@èdres réguliers (3), (7), (8) et d'octa@dres réguliers (2) et (6) se maintenant entre eux par des tenons autour d'un système d'axes non perpendiculaires (I) formant un "tétrapode r@gulier". 2. Solide @rticulé selon la revendication I caractérisé en ca que les axes traversent les quatre octaèdres (2) de manière à réaliser un tétraèdre tronqué à dir élément@ mobiles. 3. Solide articulé selon la revandication I caractérisé on ce que les axes traversent quatre tétr@èdres réguliers (7) de mani@re à constituer un cuboctaèdre régulier à quat@@ze pièces mobiles. 4. Solide articulé selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte @n outre, des tétraèdres (II) disposés aux quatre coins, et solidaires ou non des octaèdres (2) sur lesquels ils sont en a@pui. l@ tout constituant un tétraèdre régulier ayant dix ou quatorze pièces mobiles. 5. Solide artioulé selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte huit tétraèdres supplémentaires (I2) solidaires ou non des pièces (7) et (8) sur lesquels ils sont en appui. Le tout constituant un cube oblique articulé possédant quatorze ou vingt deux pièces mobiler. 6. Solide articulé selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte six pyramides régulières supplémentaires (I3) solidaires ou n@@ des pièces (6) sur lesquelles elles sont en appui. Le tout constitu@nt un octaèdre régulier à @u@torze ou vingt éléments mobiles. 7. Solide articulé selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte à la fois six pyr@mides régulières supplémentaires (I3) et huit tétraèdres supplémentaires (I2) solidaires ou non des pièces sur lesquelles ils sont en appui. La tout constituant un oct@@dre régulier @toilé ayant quatorze, vingt, vingt deux ou vingt huit pièces mobiles. 8. Solide articulé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les évidements et les tenons sont de forme sphérique. 9. Solide articulé selon les revendications I, 2, 3, 4, 5, 6 et 7 caractérisé en ce que les évidements et les tenons sont de forme cylindrique.