Brevet FR2606805A1 — publié le 19880520

"Eléments de blocs de construction avec joints d'une structure à trois dimensions, tels que des polygones, pol\èdres ou analogues" L'invention concerne un ensemble d'élé- ments pour la construction d'une grande variété d'objets à trois dimensions. Plus précisément, l'invention concerne un ensemble d'éléments permettant, en les multipliant, de construire des solides quelconques tels que des polygones et des polyèdres, pour les mettre à la disposition d'un constructeur. Jusqu'à maintenant, pour construire une charpente à trois dimensions, les joints et les poutres utilisés sont conçus et fabriqués à l'avance, suivant cette charpente. Lorsqu'on utilise ce procédé de cons- truction classique, il faut augmenter la variété et le nombre des éléments, ainsi que leurs formes et leurs tailles, de sorte que ces éléments non seulement conduisent à une augmentation des coûts de production et du temps nécessaire pour bâtir une charpente, mais encore ne conviennent pas pour une utilisation générale du fait qu'ils sont fabriqués cas par cas. L'invention a pour but de créer un nouvel ensemble d'éléments pour construire une grande variété d'objets à trois dimensions, permettant de supprimer complètement les difficultés et les inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, l'invention concerne des éléments de construction avec joints d'une structure à trois dimensions, éléments caractérisés en ce qu'ils comprennent des poutres formant les bords, des plaques polygonales formant les faces, et des joints munis de bras reliant ces poutres et/ou ces plaques polygonales les unes aux autres de manière à former une structure voulue. D'autres améliorations sont caractérisées en ce que les poutres et les plaques polygonales sont munies de supports, et ern ce qu'on donne une forme sphérique aux extrémités des bras des joints, de façon que l'un quelconque de ces supports puisse s'engager ou se dégager librement de ses extrémités, que les joints sont réalisés sous au moins deux formes dans un matériau élastique, de manière à pouvoir s'utiliser seuls ou en association avec les autres joints, pour relier les poutres et/ou les plaques polygonales, que les supports sont munis de moyens d'accrochage de l'extrémité sphérique des bras des joints, que des crochets sont utilisés de chaque côté des plaques polygonales de manière à maintenir les poutres par leurs côtés. A l'inverse de l'art antérieur indiqué ci-dessus, l'invention a permis de construire librement des polygones ou des polyèdres quelconques en utilisant un petit nombre de types de poutres standard, de plaques polygonales et de joints standard, dans lesquels les poutres sont destinées à former les bords,et les plaques polygonales sont destinées à former les faces d'une struc- ture à trois dimensions, des supports étant prévus pour ces deux types d'éléments de manière à maintenir les bras des joints. Par suite, malgré le fait que les poutres, les plaques polygonales et les joints sont standardisés sous un petit nombre de formes, on peut construire un grand nombre de structures polygonales ou en polyèdres, par multiplication des éléments standardisés ci-dessus, ces structures ne risquant jamais de se rompre à moins de leur appliquer des forces extrêmement fortes. L'invention sera décrite en détails ci- apres en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un joint complètement encerclé; - la figure 2 est une vue en perspective d'un joint semi-encerclé; - la figure 3 est une vue en perspective d'une poutre; - la figure 4 est une vue en perspective d'une plaque triangulaire du type de la plaque polygonale mentionnée ci-dessus; - la figure 5 est une illustration repré- sentant l'accouplement de deux joints complètement encerclés - la figure 6 est une illustration repré- sentant l'accouplement d'un joint complètement encerclé et d'un joint semi-encerclé; - la figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'une poutre; - la figure 8 est une vue en coupe agrandie d'un support de poutre; - la figure 9 est une vue en plan du dessous de la plaque triangulaire de la figure 4; - la figure O10 est une illustration repre- sentant un processus de montage d'une structure en forme de tétraèdre régulier; et - les figures 11 et 12 représentant une variante de réalisation d'un joint complètement encerclé." Les figures 1 à 4 sont des vues en perspec- tive de deux types de joints, d'une poutre et d'une plaque triangulaire. Sur les figures, les références 1 et 2 désignent respectivement un joint complètement encerclé et un joint semi-encerclé qui sont indispensables pour la construction de structures à trois dimensions. Le joint complètement encerclé 1 comporte un noyau annulaire la à l'extérieur duquel six pièces ou bras 3 sont montés radialement à intervalles angulaires égaux, tandis que le joint semi-encerclé 2 comporte un noyau semi-annulaire 2a à l'extérieur duquel trois pièces ou bras 3 sont montées radialement au centre et sur les côtés droit et gauche de celui- ci, les noyaux la, 2a et les bras 3 étant assemblés d'une seule pièce. Dans chaque bras 3, les parties médianes et inférieures sont légèrement plus épaisses que la partie supérieure à laquelle on donne une forme sphérique 4 de façon qu'elle puisse être maintenue par un support 13 qui sera décrit ci-après. Une paire d'encoches rectan- gulaires 5,5 sont formées respectivement sur les côtés extérieurs opposés du noyau annulaire la, comme indiqué sur la figure 1. On donne aux encoches 5,5 la même largeur que l'épaisseur du noyau annulaire la, de sorte que deux joints complètement encerclés 1,1 peuvent être accouples l'un à l'autre en forme de croix, comme indiqué sur la figure 5. Le joint semi-encerclé 2 comportant trois bras 3, est muni de deux plaques circulaires 6, 7 comme indiqué sur les figures 2 et 6, le noyau semi-annulaire 2a étant monté sur la plaque circulaire 6 et la plaque circulaire 7 dont une partie est découpée en forme d'éventail 9, étant reliée à la plaque circulaire 6 au moyen d'un support cylindrique 8, l'ensemble ne formant qu'une seule pièce. Une paire d'extrémités circulairement concaves 10, 10 prévues respectivement sur une paire de projections 11, 11, et venant en face l'une de l'autre au milieu du noyau annulaire la du joint complètement encerclé 1, sont formées de manière à pouvoir maintenit fermement le support cylindrique 8 lorsque la plaque circulaire du joint semi-encerclé 2 est placée au milieu du joint complètement encerclé 1, en profitant de la partie de découpe 9. La figure 6 montre que le noyau annulaire la du joint complètement encerclé 1, est placé entre les plaques circulaires 6, 7 de manière à pouvoir tourner autour du support cylindrique 8 reliant les plaques 6, 7. Les deux joints complètement encerclés et semi- encerclés comprenant les bras 3, les nosaux annulaires et semi-annulaire la, 2a et les plaques circulaires 6, 7 sont réalisés sous leurs formes respec- tines dans un matériau souple et élastique tel qu'une matière plastique, de manière à pouvoir suire les déformations produites au cours du montage. La figure 7 représente une poutre 12 cons- tituant un bord de la partie solide, ou en d'autres termes de la carcasse, d'une structure à trois dimensions. La longueur de la poutre 12 est standardisée en un petit nombre de types. Les deux extrémités de la poutre 12 sont munies d'un support 13 permettant de maintenir l'un quelconque des bras 3 des joints 1, 2, de façon qu'un constructeur puisse en disposer. Un côté du milieu de la poutre 12 est aplati de manière à former à cet endroit une encoche à section circulaire 14 permettant à une autre poutre 14 de la croiser dans un plan. Entre l'en- coche 14 et le support 13 situés aux deux extrémités de la poutre 12, celle-ci est percée sauf à l'endroit des renforcements 15, 15. Comme indiqué sur la figure 8, le support 13 comprend un cliquet 19, un trou 17 destiné à recevoir l'extrémité sphérique des bras 13 dans la direction longi- tudinale, et un trou 18 perpendiculaire à la direction longitudinale. Le cliquet 19 destiné à maintenir l'extrémité sphérique 4 des bras 3, est placé à l'endroit o le trou longitudinal 17 et le trou transversal 18 se rejoignent. La section transversale du cliquet 19 présente sensiblement la forme d'un triangle rectangle dont l'hypoténuse concave est tournée vers l'entrée du trou longitudinal 17, de façon que cette hypoténuse serve de guide 21 amenant l'extrémité sphérique introduite 4 du bras flexible 3, à sortir par une ouverture 20 rejoignant le trou 18, comme indiqué en traits interrompus sur la figure 8. Lorsque l'extrémité sphérique 4 du bras 3 est poussée vers l'intérieur (à partir du côté supérieur des figures 7 et 8), le bras 3 et la poutre 12 sont couples l'unr à l'autre par engagement du col de l'extrémité sphérique 4 contre le sommet du cliquet triangulaire 19. Lorsque l'extrémité sphérique 4 du bras 3 est poussée vers l'extérieur depuis l'autre côté (à partir du côté inférieur des figures 7 et 8), le bras 3 et la poutre 12 se séparent l'un de l'autre par dégagement du col de l'extrémité sphérique 4 du sommet du cliquet triangulaire 19. Les figures 4 et 9 représentent une plaque triangulaire 22. Sur chacun des côtés de la plaque 22 sont prévues respectivement deux encoches dans lesquelles un crochet 24 en forme de L fait saillie vers le bas de manière à maintenir les poutres 12 formant la carcasse d'une charpente. Plus précisément, selon cet exemple, la plaque triangulaire 22 est conçue pour venir se placer dans un triangle formé par les poutres 12 et le joint 1 ou 2 affecté à chaque sommet du triangle. La plaque triangulaire 22 comporte également un support 25 à chaque sommet de son c6té inférieur, comme indiqué sur la figure 9, ce support étant tourné vers l'extérieur de manière à pouvoir recevoir les bras des joints 1, 2. Le crochet 24 et le support 25 présentant la même structure que le support 13, sont formés d'une seule pièce, solidairement de la plaque triangulaire 22 au centre de laquelle est prévue une petite partie ronde mince 26 permettant de relier ensemble, si cela est nécessaire, deux plaques triangulaires 22, 22 au moyen d'un boulon et d'un écrou, après avoir brisé la partie 26 au moyen des doigts ou de tout autre instrument. Comme indiqué ci-dessus, la poutre 12 et la plaque triangulaire 22 peuvent se relier au 'joint complètement encerclé 1 ou au joint semi- encerclé 2, de sorte qu'elles peuvent se relier à l'ensemble constitué de deux joints complètement encerclés 1, 1, ou, bien entendu, à l'ensemble constitué d'un joint complètement encerclé 1 et d'un joint semi-encerclé 2, ce qui permet ainsi de former un bon nombre de structures à trois dimensions variées. Par exemple, lorsqu'il est nécessaire de former un tétraèdre régulier 27, on utilise six pièces de poutres 22 de même longueur et quatre pièces de joints 1 ou 2 ou de joints assemblés 1, 1 ou 1, 2, pour constituer un châssis formant le tétraèdre régulier sur lequel on place ensuite chacune des quatre plaques triangulaires 22, comme indiqué sur la figure 10. Dans ce cas, le joint à utiliser seul ou en combinaison, est laissé au choix du constructeur. De la même façon que le tétraèdre régulier 27 mentionné ci-dessus, on peut fabriquer n'importe quel polyèdre régulier, polygone, prisme polygonal ou analogues; chacune de ces structures à trois dimensions pouvant en même temps être reliée à une structure du meme type ou à une structure différente après leur fabrication. Cela est dO au fait que les joints 1, 2 sont réalisés dans un matériau souple et élastique, de sorte qu'ils peuvent suivre les déformations provoquées par de légères différences de longueur des côtés, d'amplitude des sommets ou des angles solides d'une struc- ture à trois dimensions, en absorbant et en diffusant les contraintes résultant de la déformation liée à leur torsion ou à leur courbure. Les joints, les poutres et les plaques polygonales selon l'invention présentent des fonctions tellement pratiques qu'elles peuvent s'appliquer au montage de jouets, de matériels d'enseignement, de mobiles, de décorations intérieures, de mobilier, de tentes de camping, de péninières de reproduction de poissons, de filets de pêche, et analogues. Outre les applications ci-dessus, les éléments selon l'invention peu'ent également s'utiliser en enveloppe de protection pour fleurs ou objets fragiles, et en châssis de serre par exemple. Ainsi, leur domaine d'application est très large et pratiquement infini. Dans la mesure o l'on considère l'exemple ci-dessus, le joint complètement encerclé à six bras est le plus utile,car le triangle est considéré comme l'élément de structure de base. En principe cependant, des joints à cinq ou huit bras tels que ceux représentés sur les figures 11 et 12, peuvent évidemment s'appliquer de la même manière. De la même façon également, une plaque triangulaire présentant une surface plate peut être remplacée par une plaque triangulaire présentant une surface courbe ou sphérique; en outre, cette plaque peut être remplacée par une plaque carrée, rectangulaire, en forme de pentagone ou analogue. Comme cela apparaît d'après ce qui précède, une poutre, une plaque polygonale, des joints complèrement encerclés et semi-encerclés peuvent servir, selon l'inven- tion, à construire une grande variété de structures à trois dimensions constituant des blocs de construction, ces élé- ments étant standardisés en un beaucoup plus petit nombre de types, et l'invention rendant leur construction beaucoup plus facile que précédemment. En outre, on obtient ainsi une charpente de construction si solidement as- semblée qu'elle ne risque jamais de se rompre, sauf lorsqu'on lui applique intentionnellement des forces extrêmement élevées. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Eléments de construction avec joints d'une structure à trois dimensions, éléments caractérisés en ce qu'ils comprennent des poutres (12) formant les bords, des plaques polygonales formant les faces, et des joints munis de bras (3) reliant ces poutres et/ou ces plaques polygonales les unes aux autres de manière à former une structure voulue. 2 ) Eléments selon la revendication 1, caractérisés en ce que les poutres et les plaques poly- gonales sont munies de supports (13), et en ce qu'on donne une forme sphérique (4) aux extrémités des bras (3) des joints, de façon que l'un quelconque de ces supports puisse s'engager ou se dégager librement de ses extrémités. 3 ) Eléments selon la revendication 1, caractérisés en ce que les joints sont réalisés sous au moins deux formes dans un matériau élastique, de manière à pouvoir s'utiliser seuls ou en association avec les autres joints, pour relier les poutres (12) et/ou les plaques polygonales. ) Eléments selon la revendication 2, caractérisés en ce que les supports sont munis de moyens d'accrochage de l'extrémité sphérique (4) des bras (3) des joints. ) Eléments selon la revendication 1, caractérisés en ce que des crochets sont utilisés de chaque côté des plaques polygonales de manière à maintenir les poutres par leurs côtés.