Brevet FR2823266A1 — publié le 20021011

La présente invention concerne un dispositif, permettant d'assembler des tubes dans le but de construire des structures tridimensionnelles simples ou complexes. Dans le cas d'ensembles complexes chacun des sous-ensembles peut être mobile par rapport aux autres. L'enseignement, l'étude et la pratique de la géométrie, de la chimie, de la technologie ou d'autres matières sont souvent facilités par la construction de modèles tridimensionnels. Le but de ce dispositif est de permettre de construire sans difficultés et avec un nombre limité de pièces ces objets en utilisant des tubes minces trouvés couramment dans le commerce, par exemple des pailles, des tubes plastiques ou métalliques. Ce dispositif peut être aussi utilisé dans la construction en général. Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente en perspective un porte-moyeux à trois plis ouverts. La figure 2 est le schéma en coupe longitudinale d'un porte-moyeux replié. Les figures 3 et 4 représentent deux types différents de moyeux utilisables. La figure 5 représente en perspective un axe de connexion. Dans toutes les figures sauf la figure 2 les parties cachées sont tracées en pointillés. DESCRIPTION Ce dispositif comporte plusieurs pièces différentes : des moyeux (figure 3 et 4), des porte-moyeux (figure 1), des axes de connexion (figure 5) pour les porte-moyeux. 1) les porte-moyeux Au départ la forme générale de ces porte-moyeux est celle de trois secteurs cylindro-coniques alignés de convexités successivement alternées (figure 1) reliés par une ou deux pattes (12 et 17) dont la longueur est grossièrement proportionnelle à l'épaisseur des tubes structuraux. Les porte-moyeux une fois positionnés dans une structure tubulaire présentent trois plis concentriques formés par le pliage en Z (figure 2) des trois segments (externe (28), moyen (29), interne (30)) en secteur de cylindre ou de cône. Le segment moyen est relié aux deux autres par des pattes (12 et 17). Ces porte-moyeux peuvent : - se positionner le long d'un tube par l'intermédiaire de la face interne du pli interne ; - fixer l'extrémité d'un tube soit entre le pli interne (30) et le pli moyen (29) soit entre le pli externe (28) et le pli moyen (29). - connecter deux tubes l'un passant entre le pli externe (28) et moyen (29) l'autre entre le pli moyen et le pli interne (30). Dans le cas d'emploi de tubes structuraux minces et déformables la configuration du pli moyen et du pli interne permet une pénétration par déformation d'un des tubes dans l'autre. - porter un moyeu dans une gorge annulaire (6) du pli externe. - empêcher la rotation d'un moyeu par blocage de la crête du porte-moyeux (9) dans une fente du moyeu (32). - recevoir un axe inter porte-moyeux de connexionrotation. a) Le pli externe Le pli externe a une forme en secteur de cône occupant deux tiers à quatre cinquième de la circonférence. Son diamètre est tel qu'une fois le porte-moyeux replié son bord semi-circulaire complètement libre (1) exerce une légère pression sur le pli moyen ou sur le tube qui est introduit sur le pli moyen. Il est creusé sur sa partie évasée par une gouttière annulaire (6) dont le fond est traversé par une crête étroite et saillante (10) perpendiculaire au bord de cette gouttière. Cette crête peut se prolonger en crête de guidage sur la face externe du pli externe. Le bord distal de cette gouttière (7) est plus élevé que le bord médian (5) pour bloquer un moyeu déjà introduit lorsqu'un moyeu est ajouté sur la gouttière. Il présente : - deux bords longitudinaux complètement libres (3 et 4) - un bord semi-circulaire complètement libre (1) - une base (8) fermant partiellement la partie évasée du cône reliée par une ou deux pattes (12) au pli moyen. - les deux extrémités du pli externe peuvent se terminer par une partie cylindrique (2 et 10) b) Le pli moyen Le pli moyen a une forme de secteur de cylindre ou légèrement tronconique occupant de deux tiers à cinq sixième de circonférence. Son diamètre est tel qu'une fois le porte-moyeux replié il exerce une légère pression sur le pli interne ou sur le tube introduit sur le pli interne. Si ce pli est conique sa partie évasée est celle qui est reliée par des pattes à la base du cône externe. Dans sa partie moyenne il présente 3 renflements (14 15 et 16) dont la convexité est dirigée vers la partie interne du secteur de cylindre en regard des perforations du pli interne (24 25 et 26) et de dimensions inférieures à celle du pli interne. Il présente - deux bords longitudinaux complètement libres (19 et 20) - deux bords semi-circulaires (13 et 18) présentant des pattes courtes reliant ce pli d'une part au pli moyen et d'autre part au pli externe. c) Le pli interne Le pli interne à une forme de secteur cylindrique ou légèrement conique, ce secteur peut correspondre à la totalité de la circonférence, il a un diamètre intérieur égal ou légèrement inférieur à celui des tubes utilisés. Dans partie moyenne il présente trois perforations allongées (24 25 et 26) dans le sens longitudinal. Il présente quatre bords totalement ou partiellement libres : - deux bords latéraux complètement libres (21 et 23) - un bord semi-circulaire complètement libre (27) - un bord semi-circulaire (22) présentant une ou deux pattes courtes (17) qui le relient au pli moyen. Si ce pli est conique sa partie évasée est celle qui porte la patte ou les pattes de liaison avec les plis moyens. d) les saillies du pli moyen et les perforations du pli interne Lorsque les tubes structuraux sont minces et déformables, les saillies du pli moyen déforment le tube introduit entre le pli interne et le pli moyen et font pénétrer un partie de son pourtour dans les perforations du pli interne lui permettant ainsi de pénétrer dans le tube introduit entre le pli moyen et le pli externe. e) Les tubes peuvent : - être introduits dans le porte-moyeux fermé, dans ce cas c'est le côté d'insertion qui détermine les plis entre lesquels le tube s'inserre. - être introduits dans le porte-moyeux ouvert, dans ce cas l'autre ou les autres plis sont refermés par-dessus le pli d'insertion du tube. f) une version simplifiée du dispositif peut comporter des porte moyeux ne comportant que deux plis (externe et moyen). 2) les moyeux a) l'orifice des moyeux Les moyeux étoilés présentent en leur centre un orifice (31) dont le bord présente une ou plusieurs fentes étroites (32) dont l'une, lorsque le moyeux est en place sur le porte moyeux, reçoit la dent saillante (9) de la gouttière annulaire du porte-moyeux. Le diamètre de cet orifice est tel qu'une fois en place sur le porte moyeux il exerce une légère pression sur la gouttière annulaire (6) de ce porte-moyeux b) les rayons des moyeux Les moyeux libres ou fixés sur des porte-moyeux possèdent des rayons se fixant en pénétration compression à l'intérieur des tubes utilisés. Les rayons de ces moyeux peuvent avoir 4 variantes selon la qualité de fixation désirée : - plans, découpés simplement dans une feuille plastique ou en métal mince et élastique, rétrécie et arrondi à l'extrémité libre avec deux échancrures ou deux fentes à la base de chaque moyeu. - en gouttière simple, constitués par une gouttière en 0 ouvert (33) de diamètre supérieur à celui du tube utilisé. La hauteur de cette gouttière décroît et s'arrondit à son extrémité libre (34) de manière à faciliter la connexion avec un tube de structure. - en gouttière double, constitués par une gouttière en 0 ouvert de diamètre supérieur à celui du tube utilisé dont une partie moyenne présente une échancrure ( (35) en forme de U très évasé. Ces rayons, pour être introduits dans les tubes, doivent être repliés (flèche 36) selon l'axe des échancrures, une des gouttières pénétrant dans l'autre gouttière. L'axe des échancrure qui représente l'extrémité du rayon une fois replié forme une zone rétrécie (37) pénétrant facilement dans le tube. La zone où les deux gouttières se pénètre en compression permet la fixation du tube sur le rayon. - en moyeux à trois plis (voir description plus haut). Les moyeux quelque soit le type choisi, peuvent être superposés pour composer des moyeux comportant un plus grand nombre de rayons ou doublés pour obtenir une structure plus rigide. Le mouvement des moyeux est limité : - en avant et en arrière par les bords de la gouttière annulaire du pli externe (5 et 7). - en rotation par l'insertion de la dent de la gouttière annulaire (9) du pli externe dans une fente de l'orifice central du moyeu (32). c) Des axes Ils sont formés d'un disque médian (41) présentant deux cavités (40 et 42) où viennent s'inserrer le bord (1) du pli externe des deux porte moyeux connectés. Une tige (39) est issue perpendiculairement du centre de chacune des cavités et se termine par un secteur de cône creux (38) de diamètre légèrement inférieur au diamètre des tubes utilisés. L'écart (43) entre les deux bords libres du cône est tel que la base de ce cône est légèrement compressible et peut pénétrer à l'intérieur du pli interne du porte-moyeux et se redilater dès qu'elle l'a franchi. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour construire des structures tubulaires caractérisé en ce qu'il comporte des porte- moyeux à trois plis concentriques (fig. 2), des moyeux à gouttière (fig. 3 et 4) et des axes à extrémités coniques (fig. 5) 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le porte moyeux comportant 3 plis concentriques est obtenu par pliage en Z (fig. 2) d'une succession de trois secteurs de cylindres ou ou de cônes (fig. 1) successifs reliés par des pattes d'articulation (12 et 17). 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le pli externe du porte-moyeux porte une gouttière annulaire (6) dont le bord distal (7) est surélevé par rapport au bord proximal (5). 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que la gouttière du pli externe présente au moins une crête (9) étroite saillante et perpendiculaire au bord de cette gouttière. 5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que une crête de la gouttière annulaire peut se prolonger sur la face externe du pli externe en crête de guidage. 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le pli moyen présente au moins deux renflements allongés (15 et 16) en regard de perforations oblongues (24 et 25) correspondantes sur le pli interne. 7) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyeux portent un orifice central circulaire (31) présentant au moins une fente (32) étroite d'une dimension correspondant à la crête de la gouttière annulaire du pli externe. 8) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les branches des moyeux peuvent être en gouttières simples (fig 3), en gouttières doubles reliées par une portion rétrécie ou présenter l'équivalent d'un porte-moyeux à trois plis. 9) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que la zone rétrécie sur les moyeux en gouttières doubles correspond à une zone de pliage des rayons. 10) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les axes de connexions rotations présentent deux extrémités en cônes creux incomplets. 11) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les axes de connexion-rotation présentent un disque médian creusé sur ses deux faces.