Brevet FR2560908A1 — publié le 19850913

2S60908 Connecteur pour structures tridimensionnelles La présente invention concerne d'une manière géné- rale des structures tridimensionnelles et plus particuliè- rement un organe d'assemblage ou connecteur apte à être utilisé en un point formant noeud d'une telle structure. L'édification de structures tridimensionnelles pose un certain nombre de problèmes. En premier lieu le système adopté doit se prêter à un assemblage progressif des diffé- rents modules sur l'étendue de surface couverte par les structures tridimensionnelles. Des tolérances de fabrica- tion pour les éléments constitutifs de structures tridimen- sionnelles doivent être prévues de façon à réduire à un minimum le risque d'une accumulation d'erreurso De manière analogue il devrait être possible d'interchanger des élé- ments constitutifs et, au besoin, de remplacer des membru- res ou barres formant treillis défectueuses d'une manière relativement aisée. Un autre genre de problème se pose lorsque les membrures et barres formant treillis sont mises en prise au moyen de filetages avec des connecteurs aux endroits formant noeuds. Ceci est dû au fait que les filets de vis présentent des tolérances serrées et qu'en cas d'utilisation d'une main-d'oeuvre non qualifiée les filets risquent d'être arrachés. Une autre difficulté réside en ce que les connecteurs peuvent être soumis à des couples considérables lorsque les éléments de structure filetés sont serrés. Divers exemples de tels connecteurs sont donnés dans les brevets français 2 136 936, 2 250 395 et 2 430 535, le brevet américain 4 355 918, le brevet européen 53 582 et le brevet allemand 3 019 787. La présente invention a pour objet de créer un connecteur perfectionné. Selon l'invention il est prévu un connecteur pour structures tridimensionnelles qui comprend deux demi- coquilles intérieures, deux demi-coquilles extérieures qui recouvrent respectivement au moins en partie les demi- coquilles intérieures, et des moyens pour assujettir les demi-coquilles les unes aux autres, les demi-coquilles intérieures comportant des parties spécialement conformées qui peuvent être mises en prise avec des extrémités d'élé- ments allongés, et au moins une demi-coquille intérieure et une demi-coquille extérieure présentant des parties spécia- lement conformées qui peuvent être mises en prise avec des extrémités d'éléments allongés. Les parties spécialement conformées prévues sur les coquilles intérieures peuvent être des creux susceptibles d'être mis en prise avec des parties de forme complémentai- re prévues aux extrémités des éléments allongés. Les creux peuvent être des évidements hémisphériques. Les parties spécialement conformées des demi- coquilles intérieures peuvent être opposées les unes aux autres et peuvent former des logements sphériques enfermés pour des parties en forme de rotule prévues aux extrémités des éléments allongés. Chaque demi-coquille intérieure peut comporter deux parties spécialement conformées de ce genre qui sont alignées entre elles de sorte que les éléments allongés s'étendent en ligne et dans des sens opposés à partir de la coquille. De préférence, chaque demi-coquille intérieure et une demi-coquille extérieure correspondante présentent respectivement plusieurs évidements qui se placent les uns en regard des autres lorsque les demi-coquilles sont assujetties entre elles. Les évidements définissent de préférence des logements sphériques pour des parties en forme de rotule prévues aux extrémités des éléments allongés. Chaque demi-coquille extérieure peut présenter plusieurs fentes s'étendant respectivement en direction des logements sphériques pour permettre aux éléments allongés d'être amenés dans la position angulaire correcte par rapport à la demi-coquille. Les logements sphériques peuvent être espacés de 1200 les uns par rapport aux autres en plan et les éléments allongés peuvent s'étendre à partir de la coquille en faisant entre eux des angles de 60 . Chaque coquille extérieure peut présenter une face intérieure qui est légèrement concave et une face extérieu- re qui est légèrement convexe. Chaque coquille intérieure et la coquille extérieu- re correspondante peuvent être assujetties entre elles d'une manière appropriée quelconque, par exemple au moyen d'un boulon. Les deux ensembles de demi-coquilles intérieure et extérieure peuvent également être fixés l'un à l'autre d'une manière appropriée quelconque. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on utilise un organe qui est placé entre les deux demi-coquilles intérieures opposées et des moyens de fixation qui sont mis en prise avec les demi-coquilles et cet organe. Les moyens de fixation peuvent comprendre un premier dispositif qui est mis en prise avec ledit organe et les deux demi-coquilles extérieures et un second dispositif qui est mis en prise avec ledit organe et les deux demi-coquilles intérieures. Les deux dispositifs cités peuvent être des rondel- les ou bagues coniques ou en forme de cuvette par lesquel- les passe ledit organe. L'invention est décrite plus en détail ci-après à l'aide d'un exemple en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue du côté extérieur d'une demi-coquille extérieure utilisée dans le connecteur selon l'invention; la figure 2 est une vue de la demi-coquille extéri- eure montrant sa face intérieure; les figures 3 et 4 montrent respectivement de la même manière une demi-coquille intérieure utilisée dans le connecteur selon l'invention; la figure 5 est une vue en coupe de la coquille des figures 3 et 4, suivant la ligne 5-5 de la figure 3; la figure 6 montre, en coupe transversale, une partie d'un connecteur assemblé selon l'invention; et la figure 7 montre, en coupe transversale, à l'état assemblé un connecteur selon une seconde forme de réalisa- tion de l'invention.. Les figures 1 et 2 montrent une demi-coquille exté- rieure 10 utilisée dans le connecteur selon l'invention. La demi-coquille extérieure présente une face extérieure 12 légèrement convexe ou s'étendant vers l'extérieur et une face intérieure 14 légèrement concave ou évidée. Un trou 16 est.formé centralement à travers la coquille. La face intérieure 14 présente trois évidements hémisphériques 18 qui y sont ménagés autour du trou 16. Des fentes 20 sont formées respectivement dans les évidements de façon à former entre elles des angles en plan de 120 . La demi-coquille 10 présente un creux 22 formé dans sa périphérie et qui est entouré d'une demi-bague 24 dont la surface extérieure est conique. Les figures 3, 4 et 5 montrent une demi-coquille intérieure 26 qui présente une face extérieure 28 et une face intérieure 30. Un trou 32 est formé à travers la coquille. Des évidements hémisphériques 34 sont ménagés dans la face extérieure 28 à peu près symétriquement autour du trou 32. Dans la face intérieure 30 est ménagé un creux allongé 36. A l'endroit o il croise le trou 32 le creux s'agrandit de façon à former un évidement hémisphérique 38. Une demi-bague 40 est formée sur la périphérie de la coquille autour du creux 36. La surface extérieure de la demi-bague est sensiblement conique. La face intérieure 30 présente deux évidements hémisphériques 42 ménagés dans celle-ci de part et d'autre du creux allongé 36. Des rainures 44 alignées entre elles s'étendent jusque dans les évidements 42 et ce respective- ment de côtés opposés., Pour assembler un connecteur selon l'invention il est utilisé deux demi-coquilles extérieures 10, deux demi-coquilles intérieures 26 et, comme représenté sur la figure 6, deux vis 46, deux écrous 48, deux rondelles res- pectives 50 et 52 coniques ou en forme de cuvette et une cheville de positionnement 54. La figure 6 montre une partie d'un connecteur selon l'invention partiellement en coupe. Elle montre également une extrémité d'une membrure 56, c'est-à-dire un élément de structure, qui est en prise avec le connecteur. La membrure comprend un tube allongé 58 et une rotule 60 s'étendant à partir d'un col 62 qui est fixé à une extrémité du tube 58 Les barres formant treil- lis, c'est-à-dire les éléments de structure transversaux, utilisés dans la structure tridimensionnelle présentent une construction semblable. Une demi-coquille extérieure 10 et une demi-coquil- le intérieure 26 sont conçues pour s'assembler comme repré- senté sur la figure 6. Lorsque ces éléments constitutifs sont correctement orientés l'un par rapport à l'autre les évidements 18 dans la face intérieure 14 de la coquille extérieure 10 se trouvent en regard des évidements 34 pré- vus dans la face extérieure 28 de la demi-coquille intéri- eure 26. Les jeux d'évidements en regard forment des loge- ments ou cavités sphériques qui sont destinés à recevoir les rotules 60 des barres formant treillis. D'abord on fait passer les cols 62 des barres for- mant treillis à travers les fentes 20 de la demi-coquille extérieure de sorte que les rotules 60 se logent dans les évidements 18. La demicoquille extérieure est alors reliée à une demi-coquille intérieure de façon que les rotules soient retenues à l'intérieur des logements sphériques. On fait passer la vis 46 à travers les trous alignés 16 et 32, puis l'écrou 48 est serré sur la vis pour assujettir les deux demi-coquilles l'une à l'autre. Deux autres demi- coquilles intérieure et extérieure sont assemblées de la même manière avec des barres formant treillis- Les deux ensembles de demi-coquilles sont ensuite ajustés l'un à l'autre à l'aide de la cheville de positionnement 54. Cette cheville comporte une partie centrale 64 en forme de bulbe qui s'ajuste de manière appropriée dans les évidements hémisphériques étendus 38 ménagés dans les faces intérieu- tes des deux demi-coquilles intérieures. Ainsi les deux jeux d'éléments constitutifs se trouvent correctement disposés l'un par rapport & l'autre. La cheville comporte un premier tronçon fileté 66 qui s'étend à partir de la partie en forme de bulbe et un second tronçon fileté 68 qui s'étend dans le sens opposé a partir de la partie en forme de bulbe. Le tronçon 68 est placé dans les creux 22 des demi-coquilles extérieures. Lorsque les deux jeux de demi-coquilles sont mis en prise avec la cheville de positionnement 54 les faces inté- rieures 30 des deux demi-coquilles intérieures se placent l'une en regard de l'autre et les évidements 42 forment des logements sphériques qui reçoivent respectivement les rotu- les 60 de deux éléments formant membrures. Les cols 62 se trouvent alors dans les rainures 44 des deux demi-coquilles intérieures. On fait passer la rondelle conique 50 le long du tronçon de cheville 66 de sorte qu'elle s'engage sur la bague conique formée par les deux demi-bagues 40 des deux demi-coquilles intérieures. De la même manière la rondelle conique 52 est amenée a passer le long du tronçon de che- ville 68 et s'ajuste sur la bague formée par les deux demi- bagues 24 des deux demi-coquilles extérieures. Des écrous serrés respectivement sur les deux tronçons de la cheville assujettissent les rondelles coniques alors dans leur posi- tion et fixent en même temps les deux jeux de demi-coquil- les l'un à l'autre. Le mode de réalisation de l'ensemble formant con- necteur de l'invention décrit ci-dessus est destiné en particulier a la construction de structures tridimension- nelles sur la base de modules tétraédriques. Les demi- coquilles extérieures 10 du connecteur permettent à deux jeux de trois éléments de structure de modules tétraédri- driques adjacents d'être respectivement reliés entre eux, alors que les demi-coquilles intérieures relient deux membrures entre elles. Les demi-coquilles du connecteur peuvent être réalisées d'une manière appropriée quelconque mais sont obtenues de préférence par une opération de forgeage. Ceci permet de fabriquer les demi-coquilles à la fois en masse et avec un haut degré de précision et réduit à un minimum la main-d'oeuvre spécialisée nécessaire au cours du pro- cessus de production. Etant donné que les éléments formant membrures et les éléments formant treillis ne sont pas fi- letés, les rotules des éléments peuvent être aisément disposés dans les logements sphériques des demi-coquilles. Les problèmes d'alignement sont réduits à une minimum grace à l'utilisation de joints à rotule qui permettent d'ajuster la position angulaire des éléments de structure par rapport aux demi-coquilles. Les joints à rotule réduisent également à un minimum des couples subis par les coquilles au cours de la construction de la structure tridimensionnelle. Il est en outre particulièrement aisé de remplacer les élé- ments formant membrures qui s'engagent dans les évidements 42 des demicoquilles intérieures. Les rondelles coniques 50 et 52 sont retirées des coquilles de sorte que les deux demi-coquilles intérieures peuvent être séparées et l'élément formant membrure défectueux est alors retiré du connecteur. Les rondelles 50 et 52 ne sont pas nécessairement de forme conique car des rondelles en forme de cuvette de diverses formes pourraient être utilisées à leur place. Il n'est pas non plus essentiel que la cheville 54 présente la forme particulière illustrée car elle peut être remplacée par un boulon classique. Suivant une autre variante chaque ensemble formé d'une vis 46 et d'un écrou 48 est remplacé respectivement par un seul boulon-46 qui s'engage au moyen d'un filetage dans le trou respectif 32, ménagé dans la demi-coquille intérieure, lequel est taraudé en conséquen- ce. Des variantes de ce type sont représentées sur la figure 7 o des éléments constitutifs correspondants sont désignés par les mêmes chiffres de référence que ceux utilisés sur les figures 1 à 6. REVENDICATIONS 1 - Connecteur pour structures tridimensionnelles qui est caractérisé en ce qu'il comprend deux demi-coquil- les intérieures (26), deux demi-coquilles extérieures (10) qui recouvrent respectivement au moins en partie les demi- coquilles intérieures, et des moyens (46) pour assujettir les demi-coquilles les unes aux autres, les demi-coquilles intérieures (26) comportant des parties spécialement conformées (42) qui peuvent être mises en prise avec des extrémités (60) d'éléments allongés (58), et au moins une demi-coquille intérieure (26) et une demi-coqui1le extéri- eure (10) présentant des parties spécialement conformées (18,. 34) qui peuvent être mises en prise avec des extrémi- tés d'éléments allongés. 2 - Connecteur selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que chaque demi-coquille intérieure (26) et la demi-coquille extérieure (10) correspondante sont fixées l'une à l'autre et en ce qu'il comprend des moyens (54, 50 et 52) pour fixer les deux jeux de demi-coquilles intéri- eure et extérieure l'un à l'autre. 3 Connecteur selon la revendicaiton 2, caractérisé en ce que les moyens de fixation (54, 50, 52) comprennent un organe (54) qui est disposé entre les deux demi-coquil- les intérieures opposées, un premier dispositif (52) qui est mis en prise avec l'organe (54) et les deux demi- coquilles extérieures (10), et un second dispositif (50) qui est mis en prise avec l'organe (54) et les deux demi-coquilles intérieures (26). 4 Connecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux dispositifs (50, 52) sont respectivement des rondelles en forme de cuvette par lesquelles passe l'organe (54). - Connecteur selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que les parties spécialement conformées (42) des demicoquilles intérieures (26) sont des creux, ces creux ménagés dans les deux demi- coquilles intérieures (26) étant placés en regard l'un de l'autre et formant des logements qui peuvent venir en prise avec des parties spécialement conformées complémentaires (60) prévues aux extré- des éléments allongés. 6 - CCï6teur selon l'une- quelconque dcs rvnçd i - catior ---précédentes, caractérisé en ce que chaque demi- coquille intérieure (26) et une demi-coquille extérieure (10) correspondante présentent plusieurs évidements (18, 34) qui sont respectivement disposés les uns en regard des autres lorsque les demicoquilles sont assujetties l'une à l'autre. 7 - Connecteur pour structures tridimensionnelles, caractérisé en ce qu'il. comprend deux demi-coquilles inté- rieures (26) et deux demi-coquilles extérieures (10), des moyens (46) pour fixer les deux demi-coquilles intérieures (26) respectivement aux deux demi-coquilles extérieures (10), chaque demi-coquille intérieure (26) et la demi- coquille extérieure (10) correspondante présentant des par- ties spécialement conformées opposées (18, 34) qui peuvent être mises en prises avec des extrémités (60) d'éléments allongés, et d'autres moyens (54, 50, 52) pour assujettir les quatre demi-coquilles les unes aux autres alors que les deux demi-coquilles intérieures (26) sont disposées en regard l'une de l'autre, lesdits autres moyens comprenant un premier dispositif de fixation (52) qui peut être mis en prise avec les deux demicoquilles extérieures (10), un second dispositif de fixation (50) qui peut être mis en prise avec les deux demi-coquillles intérieures (26), et un organe (54) qui peut être mis en prise avec les deux dispositifs de fixaton (52, 50), les deux demi-coquilles intérieures (26) présentant des parties spécialement conformées opposées (42) qui peuvent être mises en prise avec des extrémités (60) d'éléments allongés (58).