Brevet FR3004121A1 — publié le 20141010

AGENCEMENT MODULABLE D'UNE TOUPIE UTILISEE COMME JOUET ET LANCEUR ADAPTE POUR CETTE TOUPIE La présente invention concerne une toupie et plus particulièrement une toupie dont l'agencement est modulable, ceci directement par l'utilisateur. L'invention couvre aussi le lanceur adapté pour le lancement en rotation de ladite toupie. La toupie est un jouet connu depuis l'antiquité. La toupie comporte un corps ayant une forme inférieure au moins, de type conique de façon à présenter une extrémité pointue. La forme du corps présente nécessairement une symétrie de révolution par rapport à un axe central de rotation passant par la pointe. Lorsque le corps est mis en rotation sur lui-même, autour dudit axe de rotation, en appui sur une surface de rotation, l'effet gyroscopique assure le maintien en équilibre de la toupie. La toupie est soumise à différentes forces et à un mouvement dit de précession à savoir que la toupie tourne autour de son axe mais son axe lui-même tourne suivant un cercle qui définit avec la pointe de la toupie un cône. Tant que le cercle est limité, c'est que la vitesse de rotation est suffisante, que le mouvement gyroscopique assure l'équilibre de la toupie. A contrario, lorsque la vitesse diminue, le diamètre du cercle défini par le mouvement de précession augmente jusqu'à ce que le corps se couche, provoquant l'arrêt de la rotation au contact de la surface de rotation. Il existe différentes façons d'utiliser une toupie. Le premier objectif connu est de conserver la toupie en rotation, sans déplacement en position dite dormante, le plus longtemps possible, ce qui est la plus ancienne utilisation. Néanmoins, ceci n'est pas très dynamique et plus récemment, il a été imaginé de faire parcourir des distances aux toupies ou encore de faire des combats de toupies et même d'imaginer réaliser des toupies de relance. A cet effet, il est possible de concevoir des toupies monolithiques mais alors l'attractivité est limitée car les performances sont figées. L'intérêt serait de pouvoir assurer des transformations des capacités de chaque toupie par des combinaisons de moyens d'équilibrage, de moyens de combat et/ou de moyens de relance. L'art antérieur connu propose des agencements comprenant plusieurs éléments assemblés, destinés à constituer une toupie, notamment le brevet US 2009/0253344. Ce document prévoit un corps, une masse inertielle montée sur ledit corps, une pointe rapportée à une extrémité du corps et des moyens de liaison des trois pièces sous forme d'une vis qui visse dans la pointe. Cet agencement permet de moduler la composition de ladite toupie en faisant varier la position en hauteur de la masse inertielle d'une part et la forme de la pointe d'autre part. Ainsi, lorsque la pointe est avec un contact limité avec la surface du plateau de jeu et de rotation de ladite toupie, celle-ci se déplace peu et reste quasiment sur place tandis que lorsque la pointe est plate et que sa surface augmente, la toupie se déplace en translation sur la surface de jeu et vient en contact avec les bords de la surface du plateau de jeu, ce qui augmente ces déplacements en translation. L'agencement propose donc différents corps de différentes hauteurs et différentes pointes de différentes formes. Cette toupie peut ainsi disposer d'une masse inertielle qui est à la hauteur adaptée lui permettant soit de renforcer sa stabilité, lorsque la masse inertielle est basse, soit de renforcer son agressivité lorsque la masse inertielle est haute, ce qui permet de toucher la toupie concurrente en partie haute et donc de la déstabiliser. Néanmoins, cet agencement prévoit des moyens de fixation des éléments qui la constituent sous forme d'une vis et on constate que comme la masse inertielle est symétrique mais avec une périphérie travaillée et que les moyens de fixation sont constitués d'une vis avec une tête hexagonale, il se produit une dissymétrie au montage. De plus, il faut autant de corps que de positions souhaitées, en hauteur, de la masse inertielle. En outre, chaque pointe est également de volume important car les moyens de fixation viennent coopérer avec la pointe, ce qui nécessite beaucoup de matière. Enfin et surtout, les moyens de lancement en rotation doivent coopérer avec la masse inertielle en périphérie car la partie centrale de la toupie est occupée par la vis. Le but de la présente invention est de répondre aux objectifs permettant : - un changement du type de masse inertielle, dans la dimension, dans le nombre et dans la forme afin de permettre des ajustements de la stabilité, de l'agressivité, voire des deux, - un assemblage et un blocage en rotation des masses inertielles, manuellement, - un lancement par le corps de la toupie, coaxialement à l'axe de rotation, - un agencement avec un nombre réduit de pièces, et - une parfaite conservation de la symétrie circulaire. A cet effet l'agencement modulaire d'une toupie utilisée comme jouet, 25 comprenant un corps, une masse inertielle comprenant au moins un élément inertiel et une pointe apte à tourner autour d'un axe central XX' passant par la pointe, se caractérise en ce que le corps comporte au moins une portée destinée à recevoir un des au moins un élément inertiel avec, pour chaque élément inertiel, un appui et une gorge destinée à recevoir un tore en élastomère. L'agencement selon la présente invention est maintenant décrit en détail suivant un mode de réalisation préférentiel, non limitatif, ceci conjointement avec les 5 dessins annexés, sur lesquels les différentes figures représentent : - Figure 1 : une vue en perspective de l'agencement du dispositif selon la présente invention, avec une masse inertielle comprenant deux éléments inertiels, - Figure 2 : une vue éclatée du dispositif de la figure 1 permettant de 10 visualiser toutes les pièces, - Figure 3 : une vue en coupe par un plan vertical passant par l'axe XX' de rotation de l'agencement du dispositif de la figure 1, avec une loupe montrant un détail des effets, - Figure 4 : une vue en perspective de dessus, montrant le puits du corps de 15 toupie, - Figure 5 : une vue en perspective du lanceur selon la présente invention, destiné à coopérer avec la toupie selon la présente invention. - Figure 6 : une vue en coupe du lanceur prêt à lancer coopérant avec la toupie. 20 Sur la figure 1, on a représenté une vue en perspective d'un agencement de toupie qui comprend un corps 10, une masse inertielle 12 comprenant au moins un élément 12-1, 12-2 inertiel et une pointe 14. Sur les figures 1, 2 et 3, le corps 10 est de forme de révolution autour d'un axe central XX', dit axe de rotation, en l'occurrence, ce corps présente une 25 enveloppe au sens géométrique, c'est-à-dire une enveloppe extérieure virtuelle, en forme de cône. Ce corps présente sur une partie de sa hauteur, sensiblement en partie médiane, une zone 16 cylindrique. Cette zone 16 cylindrique comporte dans le mode de réalisation préférentiel, deux portées 18-1 et 18-2 cylindriques, de même diamètre D. Ces deux portées définissent des appuis 20-1 et 20-2 en partie basse et haute de chacune des deux portées. Chaque portée 18 est munie d'une gorge 22-1, 22-2, destinée à recevoir un tore 24-1, 24-2 en élastomère, tel un joint torique utilisé en hydraulique. Cette gorge 22-1 est en position basse sur la portée 18-1 correspondante et la gorge 22-2 est en position haute sur la portée 18-2 correspondante. Chaque appui 20 et chaque gorge 22 correspondante délimitent un espace en hauteur d'une valeur e. Le corps 10 comporte un puits 26 central de forme cylindrique, débouchant en partie supérieure 10-1 du corps, c'est-à-dire sur la partie opposée à celle 10-2 portant la pointe 14. Au fond de ce puits 26 est ménagé un trou 28 pour le passage d'une vis 30. De même, la partie 10-2 inférieure de ce corps comprend un profil destiné à recevoir la pointe 14 qui sera décrite plus avant, notamment un emboîtement pour assurer un centrage. Cette partie inférieure est éventuellement équipée de moyens anti rotationnels tels que des cannelures par exemple, non représentées. Le matériau peut aussi disposer d'un coefficient de friction suffisant pour que la vis 30 assure l'immobilisation en rotation. Ce corps 10 comporte, sur les parois dudit puits 26 central, des butées 32 d'entraînement, en saillie de la paroi du puits et vers l'axe central XX', formant des secteurs. Ces butées 32 sont au nombre de deux et diamétralement opposées. La masse 12 inertielle est constituée de deux éléments 12-1 et 12-2 inertiels 25 dans le mode de réalisation préférentiel retenu. Chaque élément 12-1, 12-2 comporte un trou 34-1, 34-2 central. Chaque trou est d'un diamètre égal à D, au jeu près de montage, puisque chaque élément 12 inertiel est destiné à être monté coaxialement à la portée 18-1 et 18-2 cylindrique correspondante. Le premier élément est introduit par le haut et le second élément est introduit par le bas et ces éléments inertiels viennent respectivement contre les appuis 20-1 et 20-2 de chacune des deux portées, appui qui servent de référence. Ces appuis doivent être prévus avec une grande précision, avec une grande précision également dans la perpendicularité. Chaque élément 12 inertiel est avantageusement constitué d'un anneau 36-1, 362, métallique, de forte densité, en acier ou en fonte par exemple. L'épaisseur de chaque anneau 36 est de et avec et > e. La section de chaque anneau 36 est sensiblement rectangulaire mais il est possible de faire varier l'épaisseur concentriquement. Selon un perfectionnement de l'agencement selon la présente invention, il est prévu une gorge 38-1, 38-2 sur la tranche périphérique de chaque élément inertiel donc sur la périphérie de chaque anneau 36. Cette gorge 38-1, 38-2 est destinée à recevoir également un tore 40-1, 40-2 en élastomère. Ce tore peut être uniquement en élastomère mais peut aussi comporter des charges de façon à le rendre agressif au contact. Cette agressivité peut prendre la forme de poudres minérales de grande dureté ou au contraire d'adjuvants qui augmentent fortement le coefficient de friction. La pointe 14 comporte une extrémité 42 distale sous forme d'un cône, d'un hémisphère ou d'un cylindre. L'extrémité 44 proximale présente un profil conjugué de celui de la partie 10-2 inférieure du corps 10. Afin de solidariser ladite pointe 14 sur le corps, il est prévu la vis 30 qui passe dans le puits 26, à travers le trou 28 et qui visse dans la pointe 14 de façon adaptée et connue, soit dans un pas de vis, soit dans la matière brute. Il est ainsi possible de changer de pointe 14 et donc de profil de l'extrémité distale, de façon simple, indépendamment du montage de la masse inertielle. Ainsi, l'agencement permet de disposer d'un corps 10 et l'utilisateur peut ensuite monter un premier élément inertiel 12-1 sur la première portée 18-1, élément qui vient contre l'appui 20-1 correspondant, avec une introduction par le haut. L'utilisateur peut ensuite monter un tore 24-1 qui vient se loger dans la gorge 22-1. Comme l'épaisseur de l'anneau 36-1 est el et que l'espace délimité par l'appui et le tore est de e, il se produit une compression périphérique du tore 24-1 contre l'anneau 36-1 constituant le premier élément inertiel. L'utilisateur monte une pointe 14 qui s'emboîte sur la partie 10-2 inférieure du corps 10. La vis 30 assure la liaison mécanique après avoir été introduite dans le puits 26 et à travers le trou 28. La toupie est prête dans une première configuration avec une masse inertielle comportant une élément inertiel unique. Il est possible de monter un second élément 12-2 inertiel comme le premier mais avec une introduction par le dessous, sur la seconde portée 20-2. On constate une des caractéristiques particulières de l'invention, déjà mentionnée ci-avant, visant la compression exercée par le tore sur l'anneau et maintenant explicitée. Ceci est particulièrement détaillé sur la loupe de la figure 3. En effet, comme le tore 24 est tendu il subit une traction radiale qui tend à le placer dans la gorge 22 correspondante. Comme l'anneau est un peu plus épais, le tore exerce une pression sur chaque élément inertiel suivant une composante oblique tendant à plaquer l'anneau contre l'appui d'une part et une pression radiale vers l'extérieur tendant à centrer l'anneau, c'est-à-dire à assurer un centrage compensant le jeu de montage nécessaire de l'anneau par rapport à la portée, pour son introduction. Ainsi chaque anneau est pressé sur son appui et immobilisé en rotation et en 25 translation par la pression exercée sur ledit appui et par la friction exercée par le tore en élastomère sur ledit anneau. bans le cas représenté, la toupie comporte deux éléments inertiels qui peuvent présenter des masses différentes, des diamètres extérieurs différents. Selon un agencement particulier, le second élément inertiel a un diamètre extérieur inférieur à celui du premier. Le premier élément 12-1 inertiel comprend un tore 40-1 périphérique pour agresser toute autre toupie tandis que le second élément 12-2 inertiel assure une stabilité complémentaire. Pour d'autres actions, l'utilisateur peut choisir de ne monter que le second élément inertiel. Le nombre de combinaisons est très important, car il est aussi possible de modifier la nature du tore périphérique. Suivant une autre variante, il est possible de réaliser des portées de diamètres identiques mais de hauteurs différentes ou de prévoir des entretoises. Ceci ajoute des pièces mais offre un nombre encore plus important de combinaisons en faisant varier l'épaisseur. Le lanceur 50 destiné à lancer la toupie qui vient d'être décrite, selon la 15 présente invention, est constitué d'un manche 52 creux et d'un arbre 54 d'entraînement, mobile en rotation par rapport audit manche, orienté perpendiculairement. Le manche 52 présente une forme ergonomique et des dimensions de façon à permettre une saisie au moyen d'une seule main. 20 Ce manche 52 est traversé par une cordelette 56 de lancement dont une première extrémité 58 est munie de moyens 60 de saisie tels qu'une boule d'arrêt tandis que l'autre extrémité 62 est solidaire de l'arbre d'entraînement. Cet arbre est muni d'un trou 64 de passage de ladite cordelette, le trou 64 étant ménagé suivant un diamètre dudit arbre et se situant sensiblement suivant 25 l'axe longitudinal du manche. L'arbre 54 d'entraînement est immobilisé en translation par rapport au manche et porte au moins une tête 66 d'entraînement, sur une de ses extrémités libres. Cette tête 66 a un diamètre inférieur à celui du puits 26 central du corps 10 de la toupie pour permettre son introduction. Cette tête 66 porte des ergots 68 d'entraînement, comprenant chacun un cran 70-1, 70-2 et une rampe 72-1, 72-2 d'éjection, ménagés en saillie sur son 5 extrémité. Les crans 70-1, 70-2 sont de profil conjugué de celui des butées 32, en saillie de la paroi du puits 26 central, de façon à pouvoir prendre appui sur ces butées. Ces ergots 68 sont au nombre de deux et symétriques, comme les butées 32. Les rampes assurent une poussée en translation relative le long de l'axe XX' sur 10 les butées 32 lorsque la toupie poursuit sa rotation dans le même sens et que la tête présente une vitesse inférieure à celle de la toupie et a fortiori lorsque la tête 66 est immobile. Ces rampes sont des rampes d'éjection. Le diamètre de la tête étant inférieur à celui du puits, de façon à combler le jeu entre le diamètre extérieur de l'arbre 54 d'entraînement et le diamètre dudit 15 puits tout en assurant une action de retenue, il est prévu un tore 74, disposé dans une gorge ménagée dans ledit arbre d'entraînement, ce qui assure une friction légère mais suffisante comme il sera expliqué ci-après, pour retenir la toupie sur l'arbre d'entraînement tout en la libérant après mise en rotation. Ce tore 74 est disposé de façon que lorsque la tête 66 est introduite dans le 20 puits 26, le tore 74 se trouve dans le puits mais lorsque les rampes se trouvent au-dessus des butées, le tore soit dégagé du puits ou au moins à proximité du bord dudit puits. Le frottement lié au tore est infiniment moindre que l'inertie de la toupie mais il convient d'éviter tout blocage même minime pour conduire à des performances optimisées. 25 Suivant ce mode de réalisation, la tête 66 d'entraînement comporte des ergots 68, avec cran et rampe, pour entraîner la toupie dans un premier sens de rotation. Selon un perfectionnement, l'arbre de rotation traverse le manche mais dispose de deux têtes, une disposée sur chaque extrémité dudit arbre d'entraînement. bans ce cas, la seconde tête d'entraînement comporte des ergots 68 pour entraîner la toupie par les mêmes butées 32 du puits 26 central dans le second 5 sens de rotation. Ainsi, selon l'invention l'agencement modulable de la toupie permet à l'utilisateur de moduler la stabilité, la vitesse de rotation, le déplacement ou le caractère dormant, l'agressivité, la relance. Pour lancer ladite toupie ainsi préparée, l'utilisateur, suivant le sens de rotation 10 qu'il choisit ou qui lui est imposé par la règle du jeu ou de la compétition, choisit une des têtes du lanceur lorsque celui-ci dispose de deux têtes, après enroulement. bans le cas d'une seule tête il suffit d'enrouler la cordelette dans le sens opposé. Il introduit la tête 66 de l'arbre 54 d'entraînement dans le puits 26, le tore 74 15 permettant de générer une friction et assurant la retenue de la toupie dans la direction de l'axe XX'. Préalablement, si le lanceur n'a pas été préparé, l'utilisateur enroule la cordelette par rotation manuelle de l'arbre d'entraînement dans le sens souhaité pour conférer à la toupie le sens de rotation voulu. 20 L'utilisateur n'a plus qu'à assurer, de façon connue, une traction rapide sur les moyens 60 de saisie de la cordelette afin de mettre en rotation le corps de la toupie ainsi que la masse inertielle dont il est équipé. Durant cette traction, les ergots 68 de la tête coopèrent avec les butées 32 du puits 26. Une fois la toupie lancée en rotation, la cordelette étant maintenue tendue par 25 l'utilisateur, l'arbre 54 d'entraînement se bloque en rotation, les ergots 68 se dégagent grâce aux rampes des butées 32 et l'inertie en rotation donnée à la toupie vainc très largement l'éventuelle friction résiduelle du tore 74 de retenue s'il n'est pas dégagé dudit puits. La toupie est ainsi lancée aisément. Le lanceur permet ainsi de lancer puissamment la toupie avec une grande vitesse de rotation, sans effort, ceci grâce aux crans et au dégagement par les rampes. Le décrochage du corps 10 de la toupie est ainsi naturel, sans friction, sans accrochage, sans à coup. On note que l'ensemble des pièces nécessaires est très réduit et d'une grande simplicité. Les performances de cet agencement sont excellentes tant par le fait des très nombreuses combinaisons permises que par la qualité du lancement en partie centrale car le corps de toupie est entraîné en rotation de façon parfaitement centrée. De plus, comme le diamètre de l'arbre est petit, le nombre de tours de lancement est important pour une longueur de traction donnée, ce qui génère une très grande vitesse de rotation et le lancement central évite de perturber cette vitesse. On constate surtout que la modularité évite le recours à des outils puisqu'il suffit de disposer d'un simple levier pour retirer n'importe lequel des tores et pour moduler l'agencement. Le temps de modification est très court. On constate aussi que les moyens utilisés sont parfaitement circulaires, ce qui 20 améliore encore les performances en rotation. 3004 12 1 REVENDICATIONS 1. Agencement modulaire d'une toupie utilisée comme jouet, comprenant un corps (10), une masse inertielle (12) comprenant au moins un élément inertiel (12-1, 12-2) et une pointe (14) apte à tourner autour d'un axe central XX' passant par la pointe, caractérisé en ce que le corps (10) comporte au moins une 5 portée (18-1, 18-2) destinée à recevoir un des au moins un élément (12-1, 12-2) inertiel avec, pour chaque élément inertiel, un appui (20-1, 20-2) et une gorge (22-1, 22-2), destinée à recevoir un tore (24-1, 24-2) en élastomère. 2. Agencement modulaire d'une toupie utilisée comme jouet, selon la revendication 1, comprenant un corps (10), une masse inertielle (12) comprenant 10 au moins un élément inertiel et une pointe (14), caractérisé en ce que le corps (10) comporte deux portées (18-1, 18-2), destinées à recevoir chacune un élément inertiel (12-1, 12-2). 3. Agencement modulaire d'une toupie utilisée comme jouet, selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacune des portées (18-1 et 18-2) est 15 cylindrique. 4. Agencement modulaire d'une toupie utilisée comme jouet, selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque élément inertiel (12-1, 12-2) est un anneau (36) d'épaisseur et et en ce que chaque appui (20) et chaque gorge (22) correspondante délimitent un espace en hauteur d'une valeur e avec et > e. 5. Agencement modulaire d'une toupie utilisée comme jouet, selon la revendication 4, caractérisé en ce que la section de l'anneau (36) est variable en épaisseur, concentriquement. 6. Agencement modulaire d'une toupie utilisée comme jouet, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins des éléments (12-1, 12-2) inertiels porte sur sa périphérie une gorge (38-1, 38-2) destinée à recevoir un tore (40-1, 40-2). 7. Agencement modulaire d'une toupie utilisée comme jouet, selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tore (40-1, 40-2) est constitué d'un élastomère chargé. 8. Agencement modulaire d'une toupie utilisée comme jouet, selon l'une 5 quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (10) comporte un puits (26) central de forme cylindrique, débouchant en partie supérieure (10-1) dudit corps (10). 9. Agencement modulaire d'une toupie utilisée comme jouet, selon la revendication 8, caractérisé en ce que le puits (26) central comprend des butées 10 (32) d ' entraînement. 10. Lanceur destiné à la mise en rotation de la toupie modulaire selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend un manche (52) creux et un arbre (54) d'entraînement, mobile en rotation par rapport audit manche, ledit arbre (54) étant muni d'au moins une tête (66-1, 66- 15 2) d'entraînement, chaque tête (66) comportant des ergots (68-1, 68-2), chacun des ergots comprenant un cran (70-1, 70-2) et une rampe (72-1, 72-2) adaptés pour coopérer avec les butées (32) ménagés dans le puits (36) dudit corps (10)de ladite toupie. 11. Lanceur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le manche (52) 20 creux est traversé par une cordelette (56) de lancement dont une première extrémité (58) est munie de moyens (60) de saisie tandis que l'autre extrémité (62) est solidaire de l'arbre (54) d'entraînement. 12. Lanceur selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que chaque tête (66-1, 66-2) comprend un tore (74) périphérique de retenue en translation 25 suivant l'axe XX'.