Brevet FR2703572A1 — publié le 19941014

Ensemble de construction modulaire d'objets L'invention concerne un ensemble de construction modulaire d'objets, c'est-à-dire un ensemble de pièces assemblables, ou modules , choisies dans un groupe comprenant un nombre limité de formes élémentaires. L'assemblage des différents modules permet de réaliser des formes plus complexes et de composer des ensembles adaptés aux besoins ou aux désirs de celui qui les assemble. Cet ensemble de construction modulaire peut être, comme on le comprendra aisément à la lecture de la description, appliqué à la réalisation d'objets très variés. On peut ainsi réaliser par assemblage de blocs élémentaires des articles de mobilier, qui pourront être de nature et de forme très variées : blocs de rangement, aménagements ou équipements de parois et de cloisons, mobilier de bureau, etc. L'invention s'applique également à la construction de structures autoporteuses, notamment de structures provisoires telles qu'ossatures démontables, aménagements de stands, praticables, etc. Dans un autre domaine, l'invention peut également être appliquée à la constitution d'un jeu éducatif consistant à réaliser des constructions complexes et variées, ou des maquettes du mobilier ou des structures précitées, à partir d'un nombre limité de formes élémentaires assemblables entre elles. Bien entendu, ces trois domaines d'application de l'invention ne sont aucunement limitatifs, et de très nombreuses autres applications sont possibles dans des domaines très différents, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. On connaît déjà de nombreux ensembles de construction modulaires, mais ceux-ci sont le plus souvent constitués à partir de modules essentiellement parallélépipédiques assemblés entre eux à angle droit au moyen de pièces de liaison, ce qui limite les possibilités de composition d'ensembles et interdît pratiquement la réalisation de formes polyédriques complexes. On connaît par ailleurs, par exemple d'après le FR-A-2 529 797, des ensembles de constructions modulaires permettant de réaliser des polyèdres complexes à partir d'un nombre limité de pièces élémentaires par remplissage non périodique de l'espace et constitution de volumes homothétiques des pièces de base. Cet ensemble est cependant difficilement applicable à la réalisation d'articles de mobilier ou de structures autoporteuses, dans la mesure où aucune des pièces de base n'est parallélépipédique ni ne comporte de face carrée ou rectangulaire, ce qui interdit toute combinaison avec des blocs cubiques ou parallélépipédiques, alors que cette condition est essentielle dans ce type d'application. L'un des buts de l'invention est de proposer un ensemble de construction modulaire qui pallie les diverses limitations des ensembles de construction modulaire connus en permettant, d'une part, d'aller au-delà des simples combinaisons de blocs cubiques ou parallélépipédiques montés à angle droit ou selon des configurations très simples (30, 45 ou 60 ), tout en procurant néanmoins une entière compatibilité avec ce type d'éléments. Plus précisément, l'ensemble de l'invention propose un ensemble de modules de base en nombre limité, eux-mêmes formés à partir d'un ensemble de facettes en nombre encore plus limité, ce qui permet une réalisation à partir d'un nombre extrêmement réduit de formes élémentaires. De plus, on verra que ces formes élémentaires peuvent être composées entre elles pour obtenir des formes semblables mais homothétiques, ce qui permet de couvrir un très grand nombre de dimensions et d'assurer une compatibilité parfaite entre les différentes formes de base et les modules constitués à partir de ces mêmes formes. A cet effet, ensemble de l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de modules en forme de corps hexaédriques parallélépipédiques et non-parallélépipédique s as semblables entre eux, ces corps hexaédriques étant eux-mêmes formés à partir de facettes choisies dans le groupe constitué des éléments suivants:: - trois carrés, ayant essentiellement des dimensions respectives axa, bxb etc xc, - six rectangles, ayant essentiellement des dimensions respecti vesaxb,axc,axd, bxd,cxdetbxc, - trois trapèzes isocèles, ayant essentiellement des dimensions respectivesaxaxaxb,axaxaxcetbxaxaxc,et - trois parallélogrammes, ayant essentiellement des dimensions respectives bxaxaxb, cxaxa xC et cxaxa xC, et des angles d'inclinaison respectifs de 75", 67,5 et 97,50, les dimensions a, b, c et d étant choisies de manière à vérifier les relations : b = (a-e)/2, c = (axe)/4 et d = 2a+e, e (e 2 0) étant la dimension de l'intervalle d'assemblage séparant les facettes en vis-àvis des modules assemblés. Cet ensemble peut comprendre en outre des pièces d'assemblage dont les dimensions extérieures correspondent à celles des facettes, ainsi que des faces de parement rapportables sur les facettes par des pièces ou moyens d'assemblage et dont les dimensions extérieures correspondent à celles des facettes. Dans une forme de réalisation, les facettes des modules sont des facettes évidées en leur centre définissant un cadre de largeur constante. Dans ce cas, les pièces d'assemblage ou les moyens d'assemblage précités comportent avantageusement des parties saillantes venant s'insérer dans la partie évidée du cadre et portant des moyens d'accrochage à la périphérie intérieure de ce cadre. # On va maintenant décrire plus en détail l'ensemble de l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels les mêmes signes de référence désignent des éIéments semblables. La figure 1 illustre les quinze facettes élémentaires permettant de réaliser les modules de l'ensemble de l'invention. Les figures 2 à 6 illustrent cinq modules qu'il est possible de réaliser par combinaison des facettes de la figure 5. Les figures 7 et 8 sont des vues perspectives montrant deux variantes possibles d'une forme de réalisation de pièces d'assemblage des modules entre eux. Les figures 9 et 10 sont des vues en coupe correspondant aux figures 7 et 8. La figure Il montre, en plan, une pièce d'assemblage selon une seconde forme de réalisation. La figure 12 est une vue montrant, partiellement en coupe, deux modules assemblés au moyen de la pièce de la figure 11. La figure 13 est une vue en plan d'une pièce permettant de monter une plaque de parement sur une des faces d'un module de l'invention. La figure 14 est une coupe partielle montrant une plaque de parement assemblée sur la face d'un module au moyen de la pièce de la figure 13. # Sur la figure 1 on a illustré les quinze facettes élémentaires dont l'assemblage permettra de constituer les modules de l'invention. Cet ensemble comporte, en premier lieu, neuf facettes carrées ou rectangulaires, à savoir: - trois carrés F1, F7, F9, de dimensions respectives a x a, b x b et cx c, et - six rectangles F2, F3, F4, F5, F6, F8, de dimensions respecti vesasb,axc,axd, bxd,cxdetbsc. Il comporte également six facettes non rectangulaires, à savoir: - trois trapèzes isocèles F10, F11, F12, de dimensions respecti vesaxaxaxb,axaxascetb2raxasc,et - trois parallélogrammes F13, F14, F15, de dimensions respecti ves bxaxa xb, cxaxa xc et cxaxa xc, et d'angles d'inclinaison respectifs 750, 67,5 et 97,50, En outre, les dimensions a, b, c et d sont choisies de manière à vérifier les relations b = (a-e2, c = (a-3e)14 et d = 2a+e, e (e > O) étant la dimension de l'intervalle d'assemblage séparant les facettes en vis-à-vis des modules assemblés. Ces quinze facettes peuvent être soit des faces pleines soit, comme illustré, des faces évidées en leur centre, c'est-à-dire définissant un cadre de largeur constante (la largeur de ce cadre n'est pas une dimension critique et peut être choisie indépendamment des dimensions a, b, c et d). Ces quinze pièces élémentaires, définies comme exposé ci-dessus et en référence à la figure 1, permettent, grâce à la combinaison de formes rectangulaires et non rectangulaires qu'elles permettent, d'engendrer par composition un ensemble prédéterminé de polyèdres à six faces, qui vont constituer les volumes de base ou modules de l'invention. Plus précisément, la combinaison des quinze facettes représentées sur la figure 1 engendre cinquante-deux polyèdres hexaédriques différents, à savoir: trois cubes: 6F1 ;6F7;6F9. - treize parallélépipèdes droits: 2xF1 + 4xF2 ; 2xF1 + 4xF3 ; 2xF1 + 4xF4 ; 2xF7 + 4xF2 ; 2xF7 + 4xF5 ; 2xF7 + 4xF8 ; 2xF9 + 4xF3 ; 2xF9 + 4xF6 ; 2xF9 + 4xF8 ; 2xF2 + 2xF3 + 2xF8 ; 2xF2 + 2xF4 + 2xF5 ; 2xF3 + 2xF4 + 2xF6 ; 2xF5 + 2xF6 + 2xF8. - douze prismes tronqués: 2xF1 + 2xF2 + 2xF10 ; 2xF1 + 2xF3 + 2xF11 ; 2xF2 + 2xF7 + 2xF10 ; 2xF2 + 2xF8 + 2xF11 ; 2xF3 + 2xF8 + 2xF10 ; 2xF3 + 2xF9 + 2xF11 ; 2xF4 + 2xF5 + 2xF10 ; 2xF4 + 2xF6 + 2xF11 ; 2xF1 + 1xF2 + 1xF3 + 2xF12 ; 2xF2 + 1xF7 + 1xF8 + 2xF12 ; 2xF3 + 1xF8 + 1xF9 + 2xF12 ; 2xF4 + 1xF5 + 1xF6 + 2xF12. - douze pontons: 1xF1 + 1xF7 + 4xF10 ; 1xF1 + 1xF9 + 1xF9 + 4xF11 ; 1xF7+1xF9+4xF12; 1xF1 + 1xF8 + 2xF10 + 2xF11 ; 1xF2 + 1xF8 + 2xF10 + 2xF12; 1xF2 + 1xF9 + 2xF11 + 2xF12; 2xF2 + 4xF10 ; 2xF3 + 4xF11 ; 2xF8 + 4xF12 ; 1xF2 + 1xF3 + 2xF10 + 2xF11 ; 1xF3 + 1xF7 + 2xF10 + 2xF12; 1xF3 + 1xF8 + 2xF11 + 2xF12. - douze parallélépipèdes obliques: 2xF1 + 2xF2 + 2xF13 ; 2xF2 + 2xF7 + 2xF13 ; 2xF3 + 2xF8 + 2xF13 ; 2xF4 + 2xF5 + 2xF13; 2xF1 +2xF2+2xF14;2xF2+2xF7+2xF14; 2xF3+2xF8 +2xF14;2xF4+2xF5+2xF14; 2xF1 + 2xF2 + 2xF15 ; 2xF2 + 2xF7 + 2xF15; 2xF3 + 2xF8 + 2xF15 ; 2xF4 + 2xF5 + 2xF15. Sur les figures 2 à 6 on a représenté quelques exemples de ces polyèdres: - la figure 2 illustre le cube de côté a, - la figure 3 illustre le prisme tronqué ayant pour base la pièce F10 et de hauteur a, - la figure 4 illustre la pyramide régulière tronquée de base a et ayant pour face latérale la facette F10, - la figure 5 illustre un ponton inversé reliant deux pièces F2 dont les grands axes sont orientés selon deux directions orio- gonales, la figure 6 illustre un parallélépipède oblique de base a x b. En fonction des besoins, et à partir des quinze facettes de base, l'utilisateur composera ceux des polyèdres dont il a besoin pour réaliser sa construction, étant entendu, d'une part, qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser pour chaque construction les cinquante-deux polyèdres différents, mais seulement un sous-ensemble de ceux-ci et que, d'autre part, la construction doit comprendre au moins un polyèdre non parallélépipédique, c'est-à-dire au moins un prisme tronqué, ponton ou parallélépipède oblique tel que défini plus haut. En pratique, on constate que la quasi-totalité des réalisations, même les plus complexes, n'exigent guère plus d'une douzaine de modules différents, en raison des proportions homothétiques des arêtes, propriété qui permet de réaliser des combinaisons symétriques et extrêmement variées avec un nombre très limité de modules de base. Les facettes et les modules peuvent être réalisés de toute manière connue, en bois, métal, plastique, etc., par débit et collage, emboutissage, pliage-soudage, moulage, etc. Les différents modules sont assemblés entre eux en accolant les faces de mêmes dimensions et en solidarisant celles-ci au moyen de pièces d'assemblage appropriées. Le nombre de pièces d'assemblage différentes sera le même que celui des facettes, à savoir quinze pièces différentes, permettant de réaliser tout assemblage quelconque des cinquante-deux polyèdres entre eux. Si l'on prend par exemple le cas, illustré figures 7 à 10, de modules réalisés à partir de profils pleins carrés (typiquement, en bois ou en matière plastique), il est possible de prévoir des pièces d'assemblage telles que celles illustrées sur ces figures en 2, c'est-à-dire comprenant une âme centrale 3 d'épaisseur e servant d'entretoise et de largeur pouvant être égale ou inférieure à la largeur du cadre périphérique de chaque facette (selon l'effet esthétique que l'on souhaite donner à l'assemblage), avec deux ailes 4, 4' saillantes venant s'insérer dans la partie évidée du cadre.Cette pièce 2, à section en forme de T, peut être soit insérée sur le module 1 avec maintien par simple frottement (cas des figures 7 et 9) soit avec des moyens d'accrochage supplémentaires tels que des ergots 5, 5' coopérant avec des évidements homologues 6, 6' réalisés dans la périphérie intérieure du cadre de chaque facette (cas des figures 8 et 10). Bien entendu, de très nombreux autres modes de solidarisation, en euxmêmes connus et qui ne seront donc pas décrits en détail, peuvent être envisagés. Dans l'exemple des figures Il et 12, les modules sont réalisés à partir de profils en L, obtenus par exemple par extrusion, mécanosoudage, pliage, etc. La pièce d'assemblage peut être alors celle illustrée en 7 sur ces figures, avec un cadre plat 8 d'épaisseur e, de largeur inférieure ou égale à l'épaisseur du cadre des facettes du module et pourvue d'ergots saillants 9 venant pénétrer dans l'évidement du cadre de la facette et s'encliqueter à l'intérieur de celui-ci, comme illustré figure 12; des lumières d'élasticité 10 peuvent être éventuellement prévues pour améliorer l'effet d'encliquetage. Bien entendu, cet exemple de pièce d'assemblage 7 n'est qu'illustratif, et de nombreux autres modes d'assemblage peuvent être, ici encore, envisagés. Sur les figures 13 et 14, on a illustré une pièce permettant de placer sur une face non assemblée d'un module un flanc d'habillement ou plaque de parement 11, ces plaques étant, ici encore, en nombre limité, correspondant aux quinze dimensions de facette. La pièce 12 comporte, comme dans le cas de la pièce 7 de la figure 11, des ergots d'accrochage 9 et des lumières d'élasticité 10 à sa périphérie. n est prévu en outre des moyens de fixation au parement 11, par exemple des trous 13 permettant de visser sur celui-ci, de l'intérieur, la pièce 12. D'autres moyens de fixation peuvent bien entendu être envisagés (collage, agrafage, etc.), la pièce 12 étant adaptée en conséquence, comme le comprendra le spécialiste de cette technique. Eventuellement, la partie centrale 14 de la pièce 12 peut être évidée, comme illustré par le contour 15 en tiretés. On notera que le nombre des facettes élémentaires de l'ensemble de l'invention a été volontairement limité au minimum de quinze facettes, afin de pouvoir concevoir un maximum de compositions avec un minimum de pièces de base. Cependant, il est tout à fait possible de prévoir des facettes supplémentaires (par exemple un carré d x d, ou bien des trapèzes dxdxdxa, dxdxdxb, dxdxdxc, dxdxaxb, dxdxaxc et dxdxbxc, etc.) ; en outre, les proportions homothétiques prévues entre les dimensions a, b, c et d et l'épais- seur d'assemblage e peuvent s'établir avec d'autres segments proportionnels (par exemple f = 3a + 2e, g = 4a + 3e, h = (a -7e) 8, etc.). Ceci autorise la création de nouvelles facettes et de nouveaux polyèdres qui, en règle générale, sont des multiples ou des sous-multiples des polyèdres de base du système, assurant ainsi la compatibilité dimensionnelle entre les différents objets réalisés à partir des enseignements de la présente invention. REVENDICATIONS I. Un ensemble de construction modulaire d'objets, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de modules en forme de corps hexaédriques parallélépipédiques et non-parallélépipédiques assemblables entre eux, ces corps hexaédriques étant eux-mêmes formés à partir de facettes choisies dans le groupe constitué des éléments suivants:: -trois carrés (F1, F7, F9), ayant essentiellement des dimen sions respectives axa, bxb et cxc, - six rectangles (F2, F3, F4, FS, F6, F8), ayant essentiellement des dimensions respectives axb, axc, axd, bxd, cxd et b xc, - trois trapèzes isocèles (F10, F11, F12), ayant essentiellement des dimensions respectives a x a x a x b, a x a x a x c et b x a x a x c, et - trois parallélogrammes (F13, F14, F15), ayant essentiellement des dimensions respectives b x a x a x b, c x a x a x c et c x a x a x c, et des angles d'inclinaison respectifs de 75 , 67,5 et 97,5 , les dimensions a, b, c et d étant choisies de manière à vérifier les relations:: b = (a-e)/2, c = (a-3e)/4 et d = 2a+e, e (e # 0) étant la dimension de l'intervalle d'assemblage séparant les facettes en vis-à-vis des modules assemblés. 2. L'ensemble selon la revendication 1, comprenant en outre des pièces d'assemblage (2 ; 7) dont les dimensions extérieures correspondent à celles desdites facettes. 3. L'ensemble selon la revendication 1, comprenant en outre des faces de parement (11) rapportables sur les facettes par des pièces ou moyens d'assemblage (12) et dont les dimensions extérieures cor respondent à celles desdites facettes. 4. L'ensemble selon la revendication 1, dans lequel les facettes des modules sont des facettes évidées en leur centre définissant un cadre de largeur constante. 5. L'ensemble selon les revendications 2 ou 3 prises en combinaison avec la revendication 4, dans lequel lesdites pièces d'assemblage (2 ; 7) ou lesdits moyens d'assemblage (12) comportent des parties saillantes (4, 4') venant s'insérer dans la partie évidée dudit cadre et portant des moyens d'accrochage (5, 5'; 9) à la périphérie intérieure de ce cadre. 6. L'ensemble selon l'une des revendications 1 à 5, pour la construction d'articles de mobilier par éléments. 7. L'ensemble selon l'une des revendications 1 à 5, pour la construction de structures autoporteuses. 8. L'ensemble selon l'une des revendications 1 à 5, pour un jeu éducatif de construction.