CA1281660C - Appareil de jeu ou de demonstration - Google Patents

Abstract

Appareil de jeu ou de démonstration Précis Il s'agit d'une roue mobile autour de son axe dont la caractéristique particulière est de pouvoir faire un tour complet sur elle-même, et le dépasser, sans poussée aucune de l'extérieur, à l'aide d'un poids se déplaçant de façon circulaire sur la roue elle-même ou à l'intérieur de celle-ci. Les principales lois de physique en cause à intervenir sont celles de la gravité, de l'inertie et du levier auxquelles on peut rattacher d'une certaine manière si l'on veut celles des forces centrifuge et centripète. Cette invention se distingue ainsi des autres qui font appel à d'autres formes d'énergie ou qui pour le moins ne sont pas à proprement dit intégrées à la roue sur laquelle on veut agir, ou qui, si elles le sont, n'emploient pas le mouvement circulaire d'un poids tel dont il est fait usage ici. Dans la présente invention l'énergie potentielle initiale, qui déclenche le mouvement de la roue lorsque libérée et le maintient en s'exerçant durant toute la durée du premier demi-tour de la roue, provient du poids qui durant cette première étape garde la position la plus éloignée du centre de la roue pour ensuite s'en rapprocher graduellement une fois entreprise la deuxième moitié du premier tour, ainsi diminuant la résistance à la force d'inertie enclenchée antérieurement et permettant à la roue de dépasser de la sorte une révolution complète.

Description

12~31660 ~~\ Appareil ~e je~l o~ cle démonstration Precis Il s'agit d'une roue mobile autour de son axe dont la caractérlstique particulière est de pouvoir faire un tour complet sur elle-même, et le depasser, sans poussee aucune de l'exterieur, ~ l'aide d'un poids se deplaçant de façon circulaire sur la roue elle-même ou à l'interieur de celle-ci. Les principales lois de physique en cause à intervenir sont celles de la gravite, de l'inertie et du levier auxquelles on peut rattacher d'une certaine manière si l'on veut celles des forces centrifuge et centripète. Cette invention se distingue ainsi des autres qui font appel à d'autres formes d'energie ou qui pour le moins ne sont pas à
proprement dit integrees à la roue sur laquelle on veut agir, ou qui, si elles le sont, ~'emploient pas le mouvement circulaire d'un poids tel dont il est fait usage ici. Dans la presente invention l'energie potentielle initiale, qui declenche le mouvement de la roue lorsque liberee et le maintient en s'exerçant durant toute la duree du premier demi-tour de la roue, provient du poids qui durant cette pre~ière etape garde la position la plus eloignee du centre de la roue pour ensuite s'en rapprocher graduellement une fois entreprise la deuxième moitie du premier tour, ainsi diminuant la résistance à la force d'inertie enclenchee anterieurement et permettant à la roue de dépasser de la sorte une revolution complète.

Mémoire descriptif L'invention en question se rapporte à une roue mobile autour de son axe capable de depasser un tour complet grâce à la seule aide d'un poids qui lui est directement integre et anime d'un mouvement circulaire lorsque abandonné à lui-même.
A cet~e fin l'on peut songer à l'idee la plus primitive qui serait d'attacher un poids fixe au bord de la roue. Mais l'on se rend vite compte que l'impulsion initiale est annulee plus loin sans avoir fourni d'apport utile. L'on peut aussi avoir recours à un autre artifice qui consiste ; à laisser glisser le long d'une coulisse rectiligne un poids quelconque ~ qui se déplace du côte exterieur vers le centre de la roue. Mais là encore ; on s'aperçoit que l'effet desire est contrecarre dès un demi-tour accompli.
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A ces trucs manques s'ajoute toute une panoplie de moyens efficaces, mais d'un autre ordre, faisant appel par exemple à des systèmes d'engrenages ou de poulies tels le balancier. Ces techniques ont l'inconvenient d'être encombrantes et compliquees entre autres.
Je cherchais, et ai decouvert, la manière la plus simple de disposer un poids qui puisse se deplacer ~ans heurt de l'exterieur de la roue vers son centre en temps opportun pour agir sur la roue dans Im effet de levier variable dont le bras le plus long sert à l'acceleration de la roue et se raccourcit à mesure que le poids se rapproche du centre en remontant pour ainsi diminuer l'effet de ralentissement de la roue qu'exerce alors le poids, et par cette methode atteindre le but premier qui est de permettre à la roue de faire un tour entier sans recours energetique externe à
elle ou indirect. En d'autres mots la longueur du bras de levier est à
son maximum durant le premier demi-tour et diminue tout au long du deuxième demi-tour. De plus, cette modification de la longueur du bras de levier s'accomplit en douceur, sans que le poids subisse un brusque et soudain changement de direction, dû à son mouvement circulaire dont il est anime.
Toute cette action du poids se fait directement sur la roue sans intermediaire aucun si l'on fait exception du bloc et de l'appui.
Relativement aux dessins qui illustrent la realisation de l'invention,--La figure l represente une vue de face de l'appareil où la roue se trouve en position instable parce que la caisse est tournee vers le haut, La figure 2 represente une vue de côte du prototype à deux caisses, et dans la même position d'instabilite, Les figures 3a et b representent de deux manières la même coupe verticale de la caisse passant par son centre, que la caisse soit placee à la surface ou à l'interieur de la roue, ladite caisse en position de depart, La figure 4 represente une vue de faceo~e la caisse, La figure 5 represente la caisse vue ~a~ en arrière, Les figures 6, 7, 8, 9 representent differentes etapes de la première rotation de la roue vue de face, Les figures 10, 11, 12, 13 representent differentes etapes du deuxième tour partiel de la roue jusqu'à son point d'arrêt, vue de face, et La figure 14 represente une autre position que peut occuper le poids au cours de manipulations; position deroutante pour la personne non initiee.

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Les dessins reproduisent le prototype, à part Ies saillies.
L'appareil illustré comprend une roue numéro 1 mobile autour d'un axe 4. Cette roue 1 est vide de préférence pour allier rigidité et légèreté;
mais cela dépend du type de matériel employé. Elle est de plastique~sur le prototype bien qu'elle puisse être d'autres materiaux et est Eormée au moyen de deux plaques rondes avec rebord tourne vers l'interieur collees ensemble de manière à la laisser creuse. Elle mesure 15.5 cm de diamètre sur le prototype mais pourrait être pratiquement de n'importe quelle grandeur.
Vue d'arrière elle presente exactement la même configuration que de face, avec une autre caisse 3 et son contenu, sauf que le bloc 6 apparalt à
gauche. C'est-à-dire que les deux caisses 3 et leur contenu sont places dos à dos, disposes comme dans un miroir, de sorte qu'une vue d'en arrière presente un bloc 6 à gauche plutôt qu'à droite. Le prototype contient ces deux caisses 3, et leur contenu, placees de chaque côté de la roue 1 pour raison d'équilibre et de poids, n'employant que les moyens du bord à ma disposition, moyens très réduits. De toute évidence, une production industrielle ne contiendrait qu'une seule caisse 3 et ses composantes placées de préférence à l'intérieur de la roue 1 ou débordant sur chaque face de celle-ci. Un poids 2 constitue en quelque sorte la pièce ma~tresse. Il est de metal solide. Il a la forme d'un disque sur le prototype mais pourrait être une bille. Contenu à l'interieur de la caisse 3, il est pour ainsi dire le coeur de l'appareil. Il est mobile autour d'un appui 5. Sa grosseur depend de la pesanteur de la rouelqu'il actionne et du montant de friction impliquee. Ce poids 2 s'ajuste à l'interieur de la caisse 3 juste assez lâchement pour pouvoir y circuler librement.
Il n'y a que le bloc 6, dont c'est la fonction, qui l'empêche de tourner complètement autour de l'appui 5 avec les deplacements de la rouel. Une caisse 3, dejà mentionnee, partie integrante de la roue 1 sur laquelle elle est fixee, contient le poids 2, l'appui 5 et le bloc 6. Transparente sur le modèle, elle pourrait aussi être opaque dependamment de l'usage auquel l'appareil est destine, tel que decrit plus loin, suivant qu'il serve de demonstrateur, de jeu ou de pièce mecanique. Il y a deux caisses 3 complètes, telles qu'expliquees precedemment, dos à dos, sur le modèle, pour raison d'equilibre surtout et aussi d'inertie à cause de la grosseur . . .~

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des poids 2 employes sur le prototype. Une seule caisse 3 placee à l'interieur de la roue 1 serait l'ideal. La caisse 3, qui est de plastique, est collee entre le centre et lde blord de la roue 1. Sa grosseur est determinée par celle du poids 2~ L'axe 4 est de metal rig-ide sur le prototype mais pourrait être d'a~tre substance. ~ixe au poteau 9, qu'il transperce tout simplement et d'où il peut être facilement retire, cetaxe4soutient la roue 1 et celle-ci tourne autour de lui. Ainsi qu'indique à la figure 2, on peut, si tel en est le desir, rendre la roue 1 amovible en munissant l'extrémité
de l'axe 4 d'unesaillie et également l'empêcher de glisser le long de l'axe 4 au moyen d'une autresaillie derrière la roue 1. Le poids 2 se deplace en mouvement circulaire autour d'un appui 5 qui se trouve fixe au centre de la caisse 3. Ce mouvement du poids 2 fait qu'il se rapproche de plus en plus du centre de la roue 1 tout au long de la deuxième moitie de la première rotation. C'est ce qui permet à la roue 1 de completer sa première rotation sans intervention extérieure. Un bloc 6, placé de sorte à empêcher le poids 2 de tomber au bas de la caisse 3 lorsque celle-ci est tournée avec la roue 1 vers la partie supérieure de l'appareil, garde le poids 2 du côté le plus éloigné du centre de la roue 1 durant la première demi-révolution de celle-ci, lui imprégnant donc un maximum de vitesse pour compléter son tour. Le rôle rempli par le bloc 6 en fait donc une condition sine qua non. Un cadran 7, indépendant de la roue 1 elle-même, fixé sur le poteau 9 derrière la roue 1 où il est immobile, et divisé
en 360 dans les deux sens, sert surtout de repère aux deux points de départ et de revirement de la roue 1. Bien que le cadran 7 ne soit pas indispensable au fonctionnement de l'appareil, il a son utilité dans le jeu et principalement la démonstration. En s'y referant, on peut facilement constater avec exactitude que la roue 1 depasse un tour et trois quarts avant de revenir en arr ère pour finalement s'immobiliser après quelques osci~lations. A l'aide du cadran 7 on arrive à effectuer ces mesures avec plus de précision. Une flèche 8, marquée au bord de la roue 1 sur le prolongement du diamètre passant par son centre et celui de la caisse 3, indique en tout temps la position de la roue 1 sur le cadran 7 en degrés et sert à l'orienter. Un poteau 9 soutient la roue 1 à l'aide de l'axe 4 qui y est inséré. Mais à la rigueur on peut se dispenser du poteau 9 également en tenant l'axe 4 par ~on extremite avec la main. Par l'intermediaire ~............... . .

8~0 du poteau 9, tout l'appareil repose sur un pied 10 qui, lui non plu8, n'est pas de stricte necessite. Il sert à stabiliser l'appareil et le garder d'aplomb. L'appareil peut être construit entièrement de plastique, de toute apparence â l'exception du poids 2 qui do$t être suffisamment lourd. Les pieces de plastique peuvent être collees en place les unes aux autres. Par ailleurs, une fa~rication industrielle de l'appareil, en serie, a ~on marche et de petite dimension, specialement s'll est destine a servir de ~eu, aurait tout probablement recours à la technique du moule pour couler en un seul bloc les differentes parties a adherer ense~ble. Au point mort~ la caisse 3 est stationnaire au ~as de la roue 1.
De la, on se prepare a mettre la roue 1 en marche en la tournant dans le bon sens de ~aniere a ramener la caisse 3 dans la partie superieure de la roue 1, l~gerement ~ droite du zero degré, co ,~e c'est le cas ici pour un bloc 6 place a droite dans cette position, tout en veillant, ce fa$sant, a ce que le poids 2, une fois rendu la, plutôt que de se trouver dans la partie ~nferi~eure de la caisse 3, occupe le haut de la caisse 3, étant sùpporté par llsppui 5 et le ~loc 6. Puis on lâche la roue 1, qui se ~et en marche d'elle~même pour accomplir sa rotation.
~ a roue -~ pourrait a coup sûr servir de ~eu et de demonstrateur.
Elle aurait probablement aussi des applications industrielles, techniques et mecaniques en plus d'usages en laboratoire et dans l'enseignement.
Employee comme ~eu, il suffirait d'en cacher le mecanisme pour en accxo~tre le défi, ca~ il ne s~agit pas simplement de la tourner vers le Xaut pour qu~elle accomplisse son tour, mais il faut en plus la tourner dans le ~on sens, selon que le bloc est placé a droite ou à gauche du po~ds lors de sa fabrication. Ainsi, dependamment de ce dernier choix, la roue ~~ peut être ~aite pour fonctionner dans un sens ou dans l'autre.
Mais il y a plus. Dependamment de la position du poids au mo~ent de l'arrêt, il faut ramener la roue en position de depart soit dans un sens s'il s'agit du bon ou dans l'autre sens puis revenir dans le même. Qui pourra deviner ce truc d'une fois à l'autre s'il ne voit pas le mecanisme? Un deuxieme defi à proposer aux ~oueurs en presence consiste a savoir qui pourra lui faire faire son tour en placant le point de départ le plus loin po~sible de la verticale 0~ On peut encore a~outer au jeu en cherchant à faire aller la roue le plus loin possible a son deuxieme tour, avant qu'elle ne revienne dans l'autre sens pour s'arrêter. Et puis, seulement :' : ':

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~2B~6~3 trouver une explication au mécanisme de fonctionnement occuperait bien du temps. La roue est intrlgante.
Quant aux emplois industriels ou techniques, la roue proprement dite trouverait peut-être des applications utiles en lui a~outant certaines ou certains accessoires modifications~comme par exemple un système d'engrenages ou autre qui lui ferait declencher en temps voulu d'autres mecanismes déterminés. Un petit bras fixe à la roue pourralt actionner autre chose pour produire un effet d'entralnement qui, lui, en fonction de la roue, pourrait être à retardement.
Et ainsi de suite en fait d'applications.

Anne~e.

Un mat~riau suffisamment rigide, de plastique ou autre, permettrait la fab~icatibn d'une roue 1 plus ~ince, a simple epaisseur, forte, pleine et legere, maIs n~cessiterait tout probablement l'equivalent d'un moyeu en son cent~e pour maintenir son equilibre.
Il y aurait des avantages a construire l'appareil de manière à ~tre demontable, surtout pour c~nmodite de transport et de serrage.

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Claims (4)

1. Appareil de jeu ou de démonstration comprenant une première roue montée coaxialement sur un axe de rotation, à cette première roue, excentriquement, étant solidaire une deuxième roue, de diamètre plus réduit que la première roue, à l'intérieur de laquelle un poids libre glisse lorsque la première roue est en rotation, un moyen d'entraînement du poids étant attaché à l'intérieur de la deuxième roue sur sa périphérie intérieure, et au centre de cette roue un appui est pourvu, le poids pouvant ainsi glisser librement entre l'appui et la périphérie intérieure de la deuxième roue, pendant la rotation autour de l'axe le poids glisse vers l'intérieur de la première roue, sur la partie ascendante de celle-ci, et vers l'extérieur sur sa partie descendante.

2. Appareil tel que défini dans la revendication 1, comprenant également une marque sur le bord de la première roue et un cadran fixe à côté de cette roue.

3. Appareil tel que défini dans les revendications 1 ou 2, dont la deuxième roue est placée à l'intérieur de la première roue.

4. Appareil tel que défini dans les revendications 1 ou 2, dont la deuxième roue est placée à l'extérieur de la première roue.

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