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I) escription jointe à une demande de
BREVET BELGE déposée par : Christian OOMS ayant pour objet : Eléments assemblables Qualification proposée : BREVET D'INVENTION
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La présente invention concerne des plaquettes assemblables entre elles le long de leurs bords, et des polyèdres obtenus par cet assemblage.
Les corps polyédriques, réguliers ou non, trouvent des applications dans plusieurs domaines : outre qu'ils constituent déjà des objets d'art en eux-mêmes, ils peuvent être utilisés, par leurs diverses combinaisons, dans des décors divers. Ils peuvent être utilisés aussi soit seuls, soit en combinaisons diverses, comme maquettes d'objets de l'architecture ou de l'in- dustrie,-qu'il s'agisse de la taille de pierres, précieuses ou non, ou de volumes utilitaires, de réservoirs par exemple. Ces polyèdres peuvent être utilisés comme jouets d'enfants,-jouets instructifs à divers égards. Tout le monde connaît les jeux de cubes.
Une des applications les plus intéressantes des polyèdres, qu'il s'agisse de figures simples ou de figures très compliquées, est l'enseignement des mathématiques, particulièrement de la topologie, science qui pénètre de plus en plus dans toutes sortes de branches de l'activité humaine.
On a construit ainsi nombre de polyèdres dans le passé, soit à partir de corps solides au départ, soit à partir de plaquettes de papier fort ou de carton, de bois, de métal ou de matière synthétique. Dans le cas de la construction à partir de plaquettes se pose
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surtout le problème de l'assemblage de ces dernières, et on connaît diverses solutions à ce problème. L'une des plus simples est l'assemblage par collage des bords des plaquettes mais les objets ainsi fabriqués présentent souvent peu de netteté à cause de bavures de la colle, et parce qu'il est difficile d'assembler ainsi des plaquettes minces qui sont cependant intéressantes par leur légèreté. Un autre procédé très employé consiste à rapprocher les bords des plaquettes que l'on veut associer, et à assurer leur assemblage à l'aide de bandes adhésives.
Ce procédé a également des inconvénients. Il n'est pas facile de manipuler des plaquettes minces, et lorsqu'on est parvenu à les mettre en place, il est nécessaire d'appliquer des forces extérieures aux bandes adhésives, ce qui peut aboutir à des déformations malencontreuses et même souvent à l'effondrement de l'ensemble en cours de construction.
Il faut aussi un certain temps avant qu'un adhésif quelconque ait fait prise, de sorte que le montage d'une pièce compliquée peut prendre beaucoup de temps : observation qui est valable aussi pour le procédé précédent. Le résultat est d'ailleurs assez inesthétique à cause des différences de qualité entre les bandes adhésives et les surfaces des plaquettes à assembler.
La découverte d'une pratique nouvelle en cette matière est donc digne d'intérêt.
L'idée de base de l'invention est de construire des corps solides aisément démontables à partir de plaquettes munies elles-mêmes d'au moins une partie de leurs moyens d'assemblage.
Plus spécifiquement, l'invention consiste en des plaquettes polygonales sensiblement rigides, destinées à être assemblées pour former des corps polyédriques, les plaquettes ayant tous leurs cotés de même longueur et étant munies sur chacun de leurs bords de
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moyens permettant de les assembler l'une à l'autre en formant entre elles un angle choisi à volonté.
Les moyens d'assemblage peuvent comprendre en outre des parties propres aux plaquettes, un ou plusieurs éléments de liaison destinés à coopérer avec les parties propres susdites de deux plaquettes dont les bords ont été rapprochés.
L'invention sera décrite à présent sur une forme de réalisation préférée des moyens d'assemblage de plaquettes et elle sera illustrée, à titre purement indicatif, par la représentation de deux polyèdres construits en utilisant le procédé suivant l'invention, le nombre de réalisations possibles étant évidemment illimité.
Sur les dessins joints au présent mémoire, on voit en : - figure 1. une vue en plan d'une plaquette préparée suivant l'invention ; - figure 2. une vue d'une telle plaquette, en bout suivant la direction indiquée par les flèches II-II de la figure 1 ; - figure 3. une vue en perspective d'une fente d'assemblage ; - figure 4, une vue en plan d'un élément de liaison avant son introduction dans les fentes de deux plaquettes ; - figure 5. une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 4 d'un élément de liaison tel que celui de la figure 4 ; - figure 6. une vue en perspective d'un exemple simple de polyèdre réalisé suivant l'inventbn, les éléments de liaison n'étant qu'esquissés sur une arête ;
- figure 7. une vue en perspective d'un autre polyèdre réalisé suivant l'invention, constitué en faisant appel à des plaquettes de deux formes différentes.
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La figure 1 représente, en vue en plan pardessus, une plaquette 1 de contour carré, dont la structure se comprend plus aisément en considérant en même temps sa vue en bout faisant l'objet de la figure 2.
La plaquette considérée ici est en polyéthylène, relativement rigide. Elle est chanfreinée le long de ses bords, comme on le voit à la figure 2, où les plans des chanfreins 3 et 4 (et aussi des chanfreins 5 et 6, figure 1) font entre eux un angle 2c, oc étant l'angle d'inclinaison de ces plans sur un plan 2 intermédiaire entre les plans des surfaces principales 7 et 8 de la plaquette et parallèle à celles-ci.
Le but de ces chanfreins est de permettre d'incliner les plaquettes assemblées, l'une par rapport à l'autre, dans la mesure nécessaire pour construire différents polyèdres.
Bien que l'on ait représenté ici une plaquette carrée, les formes des plaquettes peuvent être quelconques. En fait, le plus souvent, les plaquettes ont des contours polygonaux et les polygones qui les limitent sont choisis dans la famille comprenant le triangle équilatéral, le carré, le pentagone et l'hexagone, et tous polygones dont les côtés ont même longueur.
Dans les quatre côtés de la plaquette, on a pratiqué, entre le plan d'une des surfaces principales de la plaquette et le plan intermédiaire, des fentes telles que la fente 9 dont on voit l'entrée 10 et le fond 11 à la figure 2. Ces fentes ont, dans l'exemple de réalisation représenté, la forme d'un trapèze dont la grande base 10 s'étend le long d'un bord extérieur de la plaquette. Sur les bords de la fente sont créés de petits chanfreins 12 qui n'ont pas été représentés sur la figure 1, dans un but de simplification. Les côtés du trapèze forment avec la base un angle ss.
On remarque sur la figure 2 que les chanfreins
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affectant les bords des surfaces principales de la plaquette sont de largeur inégale. Cela provient de ce que la fente, creusée d'un côté du plan intermédiaire occupe le milieu de l'épaisseur de la plaquette, et de ce que l'angle a des chanfreins est le même sur les deux faces principales opposées de la plaquette.
Les fentes sont destinées à recevoir un élément de liaison entre des plaquettes dont les bords ont été rapprochés, et en fait cet élément de liaison sera ici conforme à la vue en plan qui en est donnée à la figure 4. Il s'agit d'un élément relativement souple et élastique, dont les contours sont formés de deux trapèzes 21 et 22 opposés par leur grande base, de dimensions très légèrement inférieures aux dimensions des fentes des plaquettes, l'angle P étant le même.
L'élément de liaison présente, dans la région des deux grandes bases opposées, des parties amincies 24,25 constituant en son centre une ligne de prépliage 23.
L'élément de liaison 30 dont on voit en figure 5 une forme de réalisation vue de côté, est effilé à ses bords opposés, 28 et 29, par la présence de deux chanfreins 28'et 28", respectivement 29'et 29". Ceci facilite l'introduction de l'élément dans les fentes correspondantes des bords de deux plaquettes à assembler l'une à l'autre.
Dans le cas où l'on emploie des éléments de liai- sOinsi conçus, il sera utile, pour assurer une bonne assise des éléments de liaison, de prévoir au fond des rainures pratiquées dans les plaquettes des logements à parois inclinées correspondant aux bords chanfreinés des éléments de liaison.
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Les plaquettes peuvent être faites d'une matière quelconque, la préférence étant donnée toutefois au polyéthylène. La matière utilisée peut être opaque ou transparente, éventuellement colorée, et dans ce cas, soit par application d'une peinture, soit par incorporation de pigments à la matière.
Les polyèdres obtenus par assemblage de plaquettes de même forme et/ou de formes différentes peuvent être fermés complètement ou non. Ils peuvent être ouverts soit du fait de l'absence de plaquettes de liaison en certains endroits, soit du fait de l'absence d'une ou de plusieurs plaquettes.
Les figures 6 et 7 représentent en perspective des exemples de polyèdres réalisés suivant l'invention.
La figure 6 représente un tétraèdre composé de quatretriangles équilatéraux. Les éléments de liaison n'ont été qu'esquissés, et cela sur l'arête AB seulement, afin de ne pas obscurcir le dessin.
La figure 7 représente un cuboctaèdre X enfermé dans un cube Y. Là encore, l'emplacement des moyens de liaison n'a été dessiné que sur une arête, l'arête
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On observera que dans le cuboctaèdre X sont présentes des plaquettes triangulaires et des plaquettes carrées. Il entre parfaitement dans le cadre de l'invention d'associer des plaquettes de plusieurs formes différentes, étant entendu que les longueurs des côtés des plaquettes d'un jeu destiné à constituer un ou plusieurs polyèdres (suivant que l'on emploie en fait une partie ou la totalité des plaquettes du jeu) sont toujours égales entre elles.
Les exemples de formes de réalisation décrits plus haut sont actuellement préférés. D'autres moyens d'assemblage mécaniques peuvent être employés sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi que le bord
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de chaque plaquette pourra comporter une mortaise, par exemple située à une extrémité de la plaquette, et, à l'autre extrémité, un tenon correspondant, ce qui permettra l'assemblage de cette plaquette à une autre identique, en en retournant l'une bout pour bout.
Plusieurs tenons et mortaises peuvent être envisagés, tout comme d'ailleurs, dans la forme de réalisation préférée, plusieurs éléments de liaison en forme de trapèzes opposés peuvent être employés, pour autant que les plaquettes possèdent plusieurs fentes sur le même côté.
Il est possible encore d'imaginer d'autres moyens d'assemblage dans le cadre de l'invention. Par exemple, au bord de chaque plaquette peuvent être collés des aimants et l'assemblage se fera alors en rapprochant des bords porteurs de pôles de noms contraires. Ou encore, si les plaquettes sont métalliques, elles peuvent être aimantées convenablement ellesmêmes aux mêmes fins.
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I) description attached to a request for
BELGIAN PATENT filed by: Christian OOMS having for object: Assemblable elements Qualification proposed: INVENTION PATENT
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The present invention relates to plates which can be assembled together along their edges, and to polyhedra obtained by this assembly.
Polyhedral bodies, regular or not, find applications in several fields: in addition to already constituting works of art in themselves, they can be used, by their various combinations, in various settings. They can also be used either alone or in various combinations, as models of architectural or industrial objects, whether it be the cutting of stones, precious or not, or volumes utilities, tanks for example. These polyhedra can be used as children's toys, instructive toys in various respects. Everyone knows the cube games.
One of the most interesting applications of polyhedra, whether simple figures or very complicated figures, is the teaching of mathematics, particularly topology, a science that is increasingly penetrating all kinds of branches of the 'human activity.
Many polyhedra have thus been built in the past, either from solid bodies at the start, or from strong paper or cardboard plates, wood, metal or synthetic material. In the case of construction from plates arises
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especially the problem of assembling the latter, and various solutions to this problem are known. One of the simplest is the assembly by gluing of the edges of the plates but the objects thus produced often present little sharpness because of burrs of the glue, and because it is difficult to thus assemble thin plates which are however interesting by their lightness. Another widely used method consists in bringing the edges of the wafers that we want to associate together, and in ensuring their assembly using adhesive strips.
This method also has drawbacks. Thin wafers are not easy to handle, and when you have succeeded in putting them in place, it is necessary to apply external forces to the adhesive tapes, which can lead to unfortunate deformations and even often to collapse of the complex under construction.
It also takes some time before any adhesive has set, so that the assembly of a complicated part can take a long time: observation which is valid also for the previous process. The result is also quite unsightly because of the quality differences between the adhesive strips and the surfaces of the wafers to be assembled.
The discovery of a new practice in this matter is therefore worthy of interest.
The basic idea of the invention is to build solid bodies that can be easily dismantled from plates themselves provided with at least part of their assembly means.
More specifically, the invention consists of substantially rigid polygonal plates, intended to be assembled to form polyhedral bodies, the plates having all their sides of the same length and being provided on each of their edges with
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means for assembling them to each other by forming between them an angle chosen at will.
The assembly means may further comprise parts specific to the plates, one or more connecting elements intended to cooperate with the aforementioned clean parts of two plates whose edges have been brought together.
The invention will now be described on a preferred embodiment of the means for assembling wafers and it will be illustrated, for information only, by the representation of two polyhedra constructed using the method according to the invention, the number of embodiments possible being obviously unlimited.
In the drawings attached to this specification, we see in: - Figure 1. a plan view of a plate prepared according to the invention; - Figure 2. a view of such a plate, at the end in the direction indicated by the arrows II-II of Figure 1; - Figure 3. a perspective view of an assembly slot; - Figure 4, a plan view of a connecting element before its introduction into the slots of two plates; - Figure 5. a sectional view along line V-V of Figure 4 of a connecting element such as that of Figure 4; - Figure 6. a perspective view of a simple example of polyhedron produced according to the inventbn, the connecting elements being only sketched on an edge;
- Figure 7. a perspective view of another polyhedron produced according to the invention, constituted by using plates of two different shapes.
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FIG. 1 represents, in plan view above, a plate 1 of square contour, the structure of which is more easily understood by considering at the same time its end view forming the object of FIG. 2.
The plate considered here is made of relatively rigid polyethylene. It is chamfered along its edges, as seen in Figure 2, where the planes of chamfers 3 and 4 (and also chamfers 5 and 6, Figure 1) form an angle 2c, oc being the angle inclination of these planes on a plane 2 intermediate between the planes of the main surfaces 7 and 8 of the wafer and parallel to them.
The purpose of these chamfers is to allow the assembled wafers to be tilted relative to each other, to the extent necessary to build different polyhedra.
Although a square plate has been shown here, the forms of the plates can be any. In fact, most often, the plates have polygonal contours and the polygons which limit them are chosen from the family comprising the equilateral triangle, the square, the pentagon and the hexagon, and all polygons whose sides have the same length.
In the four sides of the wafer, slots are made between the plane of one of the main surfaces of the wafer and the intermediate plane, such as the slot 9, the inlet 10 and the bottom 11 of which can be seen in the figure. 2. These slots have, in the embodiment shown, the shape of a trapezium whose large base 10 extends along an outer edge of the wafer. On the edges of the slot are created small chamfers 12 which have not been shown in FIG. 1, for the purpose of simplification. The sides of the trapezoid form an angle ss with the base.
Note in Figure 2 that the chamfers
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affecting the edges of the main surfaces of the wafer are of unequal width. This is due to the fact that the slot, hollowed out on one side of the intermediate plane occupies the middle of the thickness of the insert, and that the angle has chamfers is the same on the two opposite main faces of the insert.
The slots are intended to receive a connecting element between plates whose edges have been brought together, and in fact this connecting element will here conform to the plan view which is given in FIG. 4. a relatively flexible and elastic element, the contours of which are formed by two trapezoids 21 and 22 opposed by their large base, of dimensions very slightly smaller than the dimensions of the slots of the plates, the angle P being the same.
The connecting element has, in the region of the two large opposite bases, thinned parts 24, 25 constituting in its center a pre-folding line 23.
The connecting element 30 of which an embodiment seen from the side is seen in FIG. 5, is tapered at its opposite edges, 28 and 29, by the presence of two chamfers 28 ′ and 28 ", respectively 29 ′ and 29". This facilitates the introduction of the element into the corresponding slots of the edges of two plates to be joined together.
In the case where connecting elements are used, so it will be useful, to ensure good seating of the connecting elements, to provide grooves made in the plates of the housings with inclined walls corresponding to the chamfered edges of the connecting elements.
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The plates can be made of any material, preference being given, however, to polyethylene. The material used can be opaque or transparent, possibly colored, and in this case, either by applying a paint, or by incorporating pigments into the material.
The polyhedra obtained by assembling plates of the same shape and / or of different shapes can be closed completely or not. They can be opened either due to the absence of connection plates in certain places, or due to the absence of one or more plates.
Figures 6 and 7 show in perspective examples of polyhedra made according to the invention.
Figure 6 shows a tetrahedron composed of four equilateral triangles. The connecting elements were only sketched, and this on edge AB only, so as not to obscure the drawing.
FIG. 7 represents a cuboctahedron X enclosed in a cube Y. Here again, the location of the connecting means has only been drawn on one edge, the edge
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It will be observed that in the cuboctahedron X are present triangular plates and square plates. It is perfectly within the framework of the invention to combine plates of several different shapes, it being understood that the lengths of the sides of the plates of a set intended to constitute one or more polyhedra (depending on whether one actually uses a part or all of the game pads) are always equal to each other.
The exemplary embodiments described above are currently preferred. Other mechanical assembly means can be used without departing from the scope of the invention. This is how the edge
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of each plate may include a mortise, for example located at one end of the plate, and, at the other end, a corresponding lug, which will allow the assembly of this plate to another identical, by turning one end for end.
Several tenons and mortises can be envisaged, just as, moreover, in the preferred embodiment, several connecting elements in the form of opposite trapezoids can be used, provided that the plates have several slots on the same side.
It is also possible to imagine other assembly means within the framework of the invention. For example, magnets can be stuck to the edge of each plate and the assembly will then be done by bringing together the edges carrying poles of opposite names. Or, if the plates are metallic, they can be suitably magnetized themselves for the same purpose.