Brevet FR2749981A1 — publié le 19971219

La présente invention concerne une structure articulée composable par assemblage d'éléments modulaires et servant à réaliser à la fois une liaison mécanique déformable et une liaison électrique. Elle s'applique notamment à la réalisation de colonnes déformables permettant de supporter un objet déplaçable multidirectionnellement tout en assurant son alimentation en énergie électrique. Une telle colonne peut, par exemple, constituer un élément de jeu de construction ou même servir à supporter et à alimenter l'ampoule d'un dispositif d'éclairage tel qu'une lampe de chevet, de bureau, un bras de lumière, etc... On sait que pour satisfaire aux exigences de ce type d'application, on a déjà proposé des structures tubulaires formées d'anneaux articulés les uns sur les autres et au travers desquelles passent des câbles conducteurs souples servant à assurer la liaison électrique par exemple entre le secteur et l'ampoule électrique. Il s'avère que ces structures présentent toutes un certain nombre d'inconvénients: Compte tenu de la forme annulaire des éléments de la colonne, l'angle de débattement des anneaux successifs les uns vis-à-vis des autres est relativement faible, ce qui limite les possibilités d'orientation et de déplacement des objets supportés par la colonne. Par ailleurs, les conducteurs souples passant au travers de la colonne sont continuellement soumis à des contraintes en flexion et en torsion et finissent par se détériorer. Un autre inconvénient de ces structures consiste en ce qu'elles sont réalisées en usine et ne sont pas composables au gré de l'utilisateur. Elles ne conviennent donc pas à la réalisation de jeux de construction. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. Elle propose, à cet effet, une structure articulée composable par l'utilisateur par assemblage d'éléments modulaires et ne comprenant pas de câble conducteur souple à l'instar des solutions précédemment évoquées. Selon l'invention, cette structure comprend au moins deux éléments modulaires réalisés dans un matériau déformable élastiquement comportant chacun deux formes sphériques coaxiales, à savoir: une forme sphérique convexe et une forme sphérique concave sensiblement de même diamètre que la forme convexe, cette forme concave étant tronquée légèrement au-dessous de son plan équatorial pour définir une ouverture perpendiculaire à l'axe de l'élément et présentant un rayon inférieur à celui de ladite forme sphérique convexe, lesdites formes sphériques présentant au moins deux couples de zones électriquement conductrices interconnectées de manière à former deux passages de courant allant d'une forme sphérique à l'autre, de manière à ce que l'assemblage des deux éléments modulaires qui s'obtient en engageant la forme convexe de l'un des éléments dans la forme concave de l'autre élément, assure une connexion électrique entre les zones conductrices de ces deux formes et donc entre lesdits passages de courant. Avantageusement, les susdites zones conductrices pourront comprendre une calotte sphérique et un anneau sphérique coaxial à ladite calotte et situé à une distance de celle-ci telle que la calotte de l'un des éléments ne puisse pas venir au contact de l'anneau de l'autre élément. Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une coupe axiale d'une structure articulée comprenant deux éléments modulaires selon une première variante d'exécution de l'invention; La figure 2 est une coupe axiale similaire à celle de la figure 1 d'une seconde variante d'exécution de l'invention; La figure 3 est une coupe axiale similaire à celle de la figure 1, d'une troisième variante d'exécution de l'invention; La figure 4 est une coupe schématique montrant un dispositif d'éclairage réalisé par assemblage d'éléments modulaires selon l'invention. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, la structure articulée est formée de deux éléments identiques El, E2 dont la forme extérieure est constituée par l'assemblage de deux formes sphériques tronquées, à savoir: une forme sphérique de plus petit diamètre FS1 raccordée à une forme de plus grand diamètre FS2 au niveau d'une aire de raccordement circulaire RC. La forme de plus grand diamètre FS2 est en outre tronquée parallèlement à l'aire de raccordement AC au niveau d'une face circulaire FC. Elle présente une cavité sphérique CS, de diamètre sensiblement égal à celui de la forme sphérique FS2 et qui débouche à l'extérieur au niveau de la face circulaire FC, par une ouverture circulaire OC de diamètre inférieur à celui de la forme sphérique FS1. Dans cette cavité sphérique CS s'engage par encliquetage la forme sphérique FS'1 de plus petit diamètre de l'élément E2. Cet encliquetage, rendu possible grâce à l'élasticité de la matière utilisée, est conçu de manière à pousser la forme sphérique FS'1 contre la paroi sphérique de la cavité CS dans une région située à l'opposé de l'ouverture circulaire OC. Les éléments El, E2 comprennent en outre un perçage coaxial cylindrique PC dans lequel s'engage une pièce de conduction électrique CC comprenant successivement un élément central cylindrique EC en matière électriquement conductrice, un premier manchon cylindrique MCl en matière électriquement isolante qui entoure l'élément EC et un deuxième manchon cylindrique MC2 en matière électriquement conductrice. Ce manchon MC2 présente un diamètre extérieur égal à celui du perçage PC dans lequel il vient s'engager. Les extrémités de la pièce CC présentent des formes sphériques respectivement convexes et concaves de manière à assurer une continuité au niveau de la forme sphérique FSl et de la paroi de la cavité CS. Les épaisseurs de l'élément central EC et des manchons cylindriques MC1, MC2 sont conçues de manière à ce que quelle que soit la position angulaire de l'un des éléments El par rapport à l'autre E2, les éléments centraux EC, EC' et les manchons MC1, MC'I de ces deux éléments El, E2 soient respectivement en contact électrique et que l'élément central EC de l'un des éléments demeure électriquement isolé du manchon MC'1 de l'autre élément. I1 est clair que grâce à ces dispositions, on obtient entre les deux éléments El, E2 à la fois un assemblage mécanique à rotule et une double liaison électrique, quelle que soit la position relative de l'un des deux éléments par rapport à l'autre. La structure précédemment décrite peut servir à réaliser de nombreux dispositifs électromécaniques tels que, par exemple, le dispositif d'éclairage à ampoules orientables représenté sur la figure 4. Dans cet exemple, les ampoules AMl, AM2, AM3 sont montées sur des douilles D1, D2, D3 dont la partie inférieure présente une forme sphérique convexe FS'1, FS'2, FS'3 de même diamètre que celui de la forme sphérique des cavités CS, dans lesquelles elles peuvent venir s'engager par encliquetage. D'une façon analogue, cette forme sphérique FS'1, FS'2, FS'3 est munie d'un perçage dans lequel s'engage une pièce de conduction électrique similaire à la pièce CC dont les éléments électriquement conducteurs sont connectés au contact de la douille D1, D2, D3, de manière à assurer l'alimentation des ampoules AM1, AM2, AM3. Par ailleurs, le dispositif d'éclairage comprend un support circulaire S dans lequel sont formées trois cavités CSI, CS2, CS3 similaires aux cavités CS et CS' dans lesquelles débouchent trois perçages respectifs dans lesquels s'engagent des pièces de conductions similaires aux pièces CC. Les parties électriquement conductrices de ces pièces de conduction sont alors connectées à des fils électriques d'alimentation. Chacune des cavités CS1, CS2, CS3 est destinée à recevoir une forme sphérique convexe FS d'un élément E'1, E"1, E2. Dans cet exemple, la douille D1 de l'ampoule centrale AM, se trouve raccordée mécaniquement et électriquement au support S par l'intermédiaire d'une structure articulée formée de deux éléments E1, E2, tandis que les douilles D2, D3 des ampoules latérales AM2, AM3 ne sont raccordées au support S que par un seul élément E'1, E"1. I1 est clair que le nombre d'éléments de la structure pourrait être beaucoup plus important. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes d'exécution précédemment décrits. Ainsi, la structure pourrait comprendre, comme représenté sur la figure 2, deux éléments El, E2 de forme similaire à celle précédemment décrite. Toutefois, dans ce cas, les formes sphénques FS1, FS2 - FS'1, FS2 sont réalisées en un matériau électriquement conducteur éventuellement recouvert d'un revêtement isolant externe. La pièce de conduction électrique CC comprend alors un élément central cylindrique EC en matière électriquement conductrice et un manchon cylindrique MC en matière électriquement isolante qui occupe l'espace compris entre l'élément central EC et la surface cylindrique du perçage PC. Grâce à ces dispositions, on obtient un débattement angulaire plus important des éléments El, E2, l'un par rapport à l'autre. De même, la structure pourrait comprendre deux éléments de forme identique à ceux précédemment décrits, mais comportant chacun deux languettes L1, L2 électriquement conductrices qui épousent la forme extérieure de chacun des éléments E1, E2 au niveau de deux zones opposées, ces languettes L1, L2 s'ancrant dans la forme sphérique convexe FS1, FS'1 à faible distance du sommet et venant en retour dans la cavité sphérique CS, CS'. Cette solution, qui se trouve illustrée figure 3, présente l'avantage de remplir en outre le rôle d'interrupteur: I1 est clair que lorsque les éléments El, E2 se trouvent correctement orientés l'un par rapport à l'autre, les languettes L1, L2 de l'un des éléments E1 sont en contact avec celles L'1, L'2 de l'autre élément E2 et assurent donc la continuité de la double liaison électrique. I1 est alors possible d'incliner l'un des éléments El par rapport à l'autre E2. Par contre, pour interrompre cette liaison électrique, il suffit de faire pivoter l'un des éléments El par rapport à l'autre E2 autour de son axe, jusqu'à ce que les languettes L1, L2- L'1, L'2 se trouvent angulairement décalées les unes par rapport aux autres et ne soient plus en contact. Ce pivotement peut être effectué sans avoir à modifier l'inclinaison relative des éléments Et, E2. Revendications 1. Structure articulée composable par assemblage d'éléments modulaires reliés électriquement, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux éléments modulaires (E1, E2) réalisés dans un matériau déformable élastiquement comportant chacun deux formes sphériques coaxiales, à savoir: une forme sphérique convexe (FS1) et une forme sphérique concave (CS) sensiblement de même diamètre que la forme convexe, cette forme concave (CS) étant tronquée légèrement audessous de son plan équatorial pour définir une ouverture (OC) perpendiculaire à l'axe de l'élément (E1) et présentant un rayon inférieur à celui de ladite forme sphérique convexe (FS1), lesdites formes sphériques (FS1 et CS) présentant au moins deux couples de zones électriquement conductrices interconnectées de manière à former deux passages de courant (EC, MC2 - L1, L2) allant d'une forme sphérique à l'autre, de manière à ce que l'assemblage des deux éléments modulaires (El, E2) qui s'obtient en engageant la forme convexe (FS'1) de l'un des éléments (E2) dans la forme concave (CS) de l'autre élément (El), assure une connexion électrique entre les zones conductrices de ces deux formes et donc entre lesdits passages de courant. 2. Structure articulée selon la revendication 1, caractérisée en ce que les susdites zones conductrices comprennent une calotte sphérique (EC) et un anneau sphérique (MC2) coaxial à ladite calotte (EC) et situé à une distance de celle-ci telle que la calotte (EC) de l'un des éléments (E) ne puisse pas venir au contact de l'anneau (MC'2) de l'autre élément. 3. Structure articulée selon la revendication 2, caractérisée en ce que les susdits éléments (El, E2) comprennent chacun un perchage coaxial cylindrique (PC) dans lequel s'engage une pièce de conduction électrique (CC) comprenant successivement un élément central électriquement conducteur (EC), un premier manchon isolant (MCI) qui entoure l'élément central (EC) et un deuxième manchon conducteur (MC2), les extrémités de ladite pièce (CC) présentant des formes sphériques respectivement convexes et concaves. 4. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que les susdits éléments (El, E2) sont réalisés en un matériau électriquement conducteur et comprennent chacun un perçage coaxial cylindrique (PC) dans lequel s'engage une pièce de conduction électrique (CC) comprenant successivement un élément central électriquement conducteur (EC) et un manchon isolant (MCl) qui occupe l'espace compris entre l'élément central (EC) et la surface cylindrique du perçage (PC). 5. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que les susdites zones électriquement conductrices comprennent deux languettes (L1, L2) qui épousent la forme extérieure de chacun des éléments (E1, E2) au niveau de deux zones opposées qui s'étendent le long de la forme sphérique convexe (FS1, FS'1) pour venir en retour dans la cavité sphérique (CS, CS'). 6. Dispositif d'éclairage, caractérisé en ce qu'il comprend une structure articulée selon l'une des revendications précédentes. 7. Jeu de construction, caractérisé en ce qu'il comprend une structure articulée selon l'une des revendications 1 à 5.