FR3131795A1 - Educational tool for mechanical assembly - Google Patents
Educational tool for mechanical assembly Download PDFInfo
- Publication number
- FR3131795A1 FR3131795A1 FR2200161A FR2200161A FR3131795A1 FR 3131795 A1 FR3131795 A1 FR 3131795A1 FR 2200161 A FR2200161 A FR 2200161A FR 2200161 A FR2200161 A FR 2200161A FR 3131795 A1 FR3131795 A1 FR 3131795A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- connector
- connectors
- construction
- educational tool
- construction bar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 71
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 claims description 10
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 9
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 2
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 38
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 206010044565 Tremor Diseases 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000009432 framing Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B25/00—Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
- G09B25/04—Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes of buildings
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
- E04B1/19—Three-dimensional framework structures
- E04B1/1903—Connecting nodes specially adapted therefor
- E04B1/1909—Connecting nodes specially adapted therefor with central cylindrical connecting element
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B19/00—Teaching not covered by other main groups of this subclass
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
- E04B1/19—Three-dimensional framework structures
- E04B1/1903—Connecting nodes specially adapted therefor
- E04B2001/1921—Connecting nodes specially adapted therefor with connecting nodes having radial connecting stubs
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
- E04B1/19—Three-dimensional framework structures
- E04B2001/1924—Struts specially adapted therefor
- E04B2001/1927—Struts specially adapted therefor of essentially circular cross section
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Architecture (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Auxiliary Devices For Music (AREA)
- Gripping On Spindles (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
L’invention concerne un outil (10) pédagogique d'assemblage mécanique pour l’appréhension des phénomènes en jeu dans la stabilité d’une construction comprenant : - une pluralité de têtes de liaison (14) comportant chacune une pluralité de raccords (26) de branchement, une pluralité de connecteurs (18) s’étendant chacun depuis un manchon (28), jusqu’à un embout de liaison (30), l’embout de liaison (30) étant relié sur un des raccords (26) des têtes de liaison (14), de sorte que le connecteur (18) et la tête de liaison (14) sont reliés entre eux par une liaison rotule, et une pluralité de barres de construction (16) s’étendant chacune depuis une première extrémité libre (48a) jusqu’à une seconde extrémité libre (48b), l’ensemble formé par une barre de construction (16) et deux connecteurs (18) étant adapté pour travailler au moins en compression.The invention relates to a mechanical assembly educational tool (10) for understanding the phenomena at play in the stability of a construction comprising: - a plurality of connection heads (14) each comprising a plurality of connection connectors (26), a plurality of connectors (18) each extending from a sleeve (28) to a connection end piece (30), the connection end piece (30) being connected to one of the connectors (26) of the connection heads (14), so that the connector (18) and the connecting head (14) are interconnected by a ball joint, and a plurality of construction bars (16) each extending from a first free end (48a) to a second free end (48b), the assembly formed by a construction bar (16) and two connectors (18) being adapted to work at least in compression.
Description
La présente demande de brevet se rapporte au domaine des outils pédagogiques d'assemblage mécanique pour l’appréhension des phénomènes en jeu dans la stabilité d’une construction.This patent application relates to the field of mechanical assembly educational tools for understanding the phenomena involved in the stability of a construction.
La présente invention trouvera de façon non-exclusive des applications avantageuses auprès d’un public de professionnels en design, architecture et ingénierie ainsi qu’à un public d’enseignants, de formateurs, d’élèves et d’étudiants.The present invention will find, in a non-exclusive manner, advantageous applications to a public of professionals in design, architecture and engineering as well as to a public of teachers, trainers, pupils and students.
Une construction, comme un bâtiment à ossature bois par exemple, doit être stable et résister notamment à des forces qui s'exercent sur la construction.A construction, such as a wooden frame building for example, must be stable and resist in particular the forces exerted on the construction.
D’une manière générale, une construction doit résister aux efforts liés à son propre poids et aux efforts extérieurs.Generally speaking, a construction must resist the forces linked to its own weight and external forces.
On parle de contreventement pour désigner l’action qui permet d’assurer la résistance de la construction à des efforts (cisaillement, arrachement, soulèvement, etc.) qui s’exercent dans toutes les directions de l’espace sur la construction et qui sont dues notamment au vent, aux chocs et/ou aux secousses sismiques.We speak of bracing to designate the action which ensures the resistance of the construction to forces (shearing, tearing, lifting, etc.) which are exerted in all directions of space on the construction and which are due in particular to wind, shocks and/or seismic tremors.
Pour appréhender les phénomènes qui sont en jeu dans la stabilité d’une ossature, il est connu d’utiliser des maquettes à taille réduite ou à taille réelle, pour réaliser des expériences physiques et illustrer les principes de contreventement, de déformation, de compression, de torsion de flambement et de traction.To understand the phenomena which are at stake in the stability of a framework, it is known to use reduced or full-size models, to carry out physical experiments and illustrate the principles of bracing, deformation, compression, torsion, buckling and tension.
Bien qu’une maquette permette d’illustrer des phénomènes de stabilité d’un ouvrage, elle est peu ergonomique et ne permet pas toujours de vérifier quelles sont les éléments constructifs qui travaillent en compression et/ou en traction.Although a model makes it possible to illustrate the stability phenomena of a structure, it is not very ergonomic and does not always make it possible to check which constructive elements are working in compression and/or traction.
En effet, une maquette selon l’art antérieur ne permet pas toujours d’identifier ce qui est strictement nécessaire à mettre en œuvre pour obtenir une construction stabilisée.Indeed, a model according to the prior art does not always make it possible to identify what is strictly necessary to implement to obtain a stabilized construction.
La présente invention a notamment pour but de résoudre les inconvénients de l'art antérieur précité en proposant un outil pédagogique qui rend manifeste les logiques de stabilité et notamment les phénomènes de compression et traction qui y sont associés.The present invention aims in particular to resolve the drawbacks of the aforementioned prior art by proposing an educational tool which makes manifest the logic of stability and in particular the compression and traction phenomena associated therewith.
On atteint cet objectif, ainsi que d’autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui suit, avec un outil pédagogique d'assemblage mécanique pour l’appréhension des phénomènes en jeu dans la stabilité d’une construction, caractérisé en ce qu’il comprend au moins :
- une pluralité de têtes de liaison qui comportent chacune une pluralité de raccords de branchement,
- une pluralité de connecteurs qui s’étendent chacun depuis un manchon, jusqu’à un embout de liaison, l’embout de liaison étant adapté pour être relié sur un des raccords des têtes de liaison, de sorte que le connecteur et la tête de liaison sont reliés mécaniquement entre eux par une liaison rotule autorisant trois degrés de liberté en rotation, et
- une pluralité de barres de construction s’étendant axialement chacune depuis une première extrémité libre jusqu’à une seconde extrémité libre qui sont conçues chacune pour être montées sur le manchon d’un desdits connecteurs, l’ensemble formé par une barre de construction et deux connecteurs étant adapté pour travailler au moins en compression, et en ce que l’outil pédagogique est adapté pour former des figures démontables comprenant une pluralité de têtes de liaison reliées entre elles deux à deux par au moins une barre de construction munies de deux connecteurs.This objective, as well as others which will appear on reading the following description, is achieved with an educational tool for mechanical assembly for understanding the phenomena involved in the stability of a construction, characterized in that: it includes at least:
- a plurality of connection heads which each comprise a plurality of connection connectors,
- a plurality of connectors which each extend from a sleeve to a connecting end, the connecting end being adapted to be connected to one of the connectors of the connecting heads, so that the connector and the head of connection are mechanically connected together by a ball joint allowing three degrees of freedom in rotation, and
- a plurality of construction bars each extending axially from a first free end to a second free end which are each designed to be mounted on the sleeve of one of said connectors, the assembly formed by a construction bar and two connectors being adapted to work at least in compression, and in that the educational tool is adapted to form removable figures comprising a plurality of connecting heads connected together in pairs by at least one construction bar provided with two connectors .
Ainsi, l’outil pédagogique selon l’invention permet de réaliser un grand nombre de structures différentes avec un nombre d’éléments limités, pour illustrer les phénomènes en jeu dans la stabilité d’une construction.Thus, the educational tool according to the invention makes it possible to produce a large number of different structures with a limited number of elements, to illustrate the phenomena involved in the stability of a construction.
Suivant d’autres caractéristiques optionnelles de l’invention, prises seules ou en combinaison :According to other optional characteristics of the invention, taken alone or in combination:
- chaque connecteur s’étend axialement suivant un axe, le manchon et l’embout de liaison de chaque connecteur sont libres en rotation autour de l’axe du connecteur. Cette liberté en rotation offre un des trois degrés de liberté entre le connecteur et la tête de liaison ;- each connector extends axially along an axis, the sleeve and the connecting end of each connector are free to rotate around the axis of the connector. This rotational freedom offers one of the three degrees of freedom between the connector and the connection head;
- chaque tête de liaison comporte quatre bagues annulaires qui présentent chacune un diamètre différent et qui sont imbriquées et articulées entre elles autour d’un point central de rotation, chaque bague comportant une pluralité de raccords qui sont répartis angulairement de façon régulière autour de l’axe de la bague concernée. Cette caractéristique offre deux des trois degrés de liberté entre le connecteur et la tête de liaison ;- each connecting head comprises four annular rings which each have a different diameter and which are nested and articulated together around a central point of rotation, each ring comprising a plurality of connections which are distributed angularly in a regular manner around the axis of the ring concerned. This characteristic offers two of the three degrees of freedom between the connector and the connection head;
- chacune des quatre bagues comporte huit raccords qui sont répartis angulairement de façon régulière autour de l’axe de la bague concernée, suivant un angle de quarante-cinq degrés. Cette caractéristique permet à chaque tête de liaison de recevoir une pluralité de connecteurs pour ériger des structures en trois dimensions du type parallélépipédique. On parle aussi de gyroscope à 45° ;- each of the four rings has eight connections which are distributed angularly in a regular manner around the axis of the ring concerned, at an angle of forty-five degrees. This characteristic allows each connection head to receive a plurality of connectors to erect three-dimensional structures of the parallelepiped type. We also speak of a 45° gyroscope;
- chacune des quatre bagues comporte six raccords qui sont répartis angulairement autour de l’axe de la bague concernée, suivant un angle de soixante degrés. Cette caractéristique permet à chaque tête de liaison de recevoir une pluralité de connecteurs pour ériger des structures en trois dimensions du type tétraédrique. On parle aussi de gyroscope à 60 ;- each of the four rings has six connections which are distributed angularly around the axis of the ring concerned, at an angle of sixty degrees. This characteristic allows each connection head to receive a plurality of connectors to erect three-dimensional structures of the tetrahedral type. We also talk about a 60 gyroscope;
- l’outil pédagogique comporte au moins un tirant qui est conçu pour solidariser en traction axialement un premier connecteur et un second connecteur sur la première extrémité libre et la seconde extrémité libre respectivement d’une barre de construction, de sorte que l’ensemble formé par ladite barre de construction et les deux connecteurs associés puisse travailler simultanément en traction et en compression. Le tirant permet d’illustrer de façon claire si une barre de construction travaille en compression et/ou en traction ;- the educational tool comprises at least one tie rod which is designed to axially secure in traction a first connector and a second connector on the first free end and the second free end respectively of a construction bar, so that the assembly formed by said construction bar and the two associated connectors can work simultaneously in traction and compression. The tie rod makes it possible to clearly illustrate whether a construction bar is working in compression and/or in tension;
- chaque connecteur comporte un ergot d’amarrage sur lequel un tirant peut être relié de façon amovible, pour solidariser en traction une barre de construction sur deux connecteurs ;- each connector has a mooring lug on which a tie rod can be removably connected, to secure a construction bar in traction on two connectors;
- chaque barre de construction présente une forme tubulaire qui est ouverte par une gorge axiale qui permet l’insertion d’un tirant à l’intérieur de chaque barre de construction. Cette caractéristique permet de retirer le tirant de la barre de construction sans démonter ladite barre ;- each construction bar has a tubular shape which is opened by an axial groove which allows the insertion of a tie rod inside each construction bar. This feature makes it possible to remove the tie rod from the construction bar without dismantling said bar;
- l’outil comporte des entretoises qui sont adaptées pour être interposées entre un connecteur et une barre de construction associée, pour compenser la différence de distance entre le connecteur qui est monté sur la tête de liaison et l’une des quatre bagues sur laquelle le connecteur est relié ; alternativement, on peut également prévoir des embouts de liaison dont les longueurs sont différentes l’une des autres et sont dimensionnées pour compenser la différence de distance et éviter ainsi l’utilisation d’entretoises ;- the tool comprises spacers which are adapted to be interposed between a connector and an associated construction bar, to compensate for the difference in distance between the connector which is mounted on the connecting head and one of the four rings on which the connector is connected; alternatively, connecting ends can also be provided whose lengths are different from each other and are sized to compensate for the difference in distance and thus avoid the use of spacers;
- l’outil comporte au moins une contrefiche qui est adaptée pour assembler entre elles deux barres de construction qui sont montées sur une tête de liaison ;- the tool comprises at least one strut which is adapted to assemble two construction bars which are mounted on a connecting head;
- l’outil comporte au moins un plot d’ancrage qui délimite un logement prévu pour recevoir une tête de liaison et qui est adapté pour être fixé sur un support, afin de fixer ladite tête de liaison sur le support.- the tool comprises at least one anchoring stud which delimits a housing intended to receive a connecting head and which is adapted to be fixed on a support, in order to fix said connecting head on the support.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :Other characteristics and advantages of the invention will emerge on reading the description which follows, with reference to the appended figures, which illustrate:
Sur l’ensemble de ces figures, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques ou similaires.In all of these figures, identical or similar elements are identified by identical or similar reference signs.
On a représenté à la
Selon un exemple de réalisation illustré à la
On notera que les têtes de liaison 14, les barres de construction 16 et les connecteurs 18 représentés à la
En référence aux figures 2 et 3, chaque tête de liaison 14 comporte quatre bagues 20a, 20b, 20c, 20d annulaires qui présentent chacune un diamètre différent et qui sont imbriquées et articulées entre elles de façon concentrique autour d’un point A central de rotation, de sorte que chaque bague 20a, 20b, 20c, 20d est libre en rotation autour du point A central.With reference to Figures 2 and 3, each connecting head 14 comprises four annular rings 20a, 20b, 20c, 20d which each have a different diameter and which are nested and articulated together concentrically around a central point A of rotation , so that each ring 20a, 20b, 20c, 20d is free to rotate around the central point A.
A cet effet, chaque bague 20a, 20b, 20c, 20d présente une face interne 22 concave et une face externe 24 convexe qui sont de forme complémentaire et qui permettent aux bagues 20a, 20b, 20c, 20d d’être imbriquées l’une dans l’autre en force tout en permettant un mouvement relatif des bagues 20a, 20b, 20c, 20d.For this purpose, each ring 20a, 20b, 20c, 20d has a concave internal face 22 and a convex external face 24 which are of complementary shape and which allow the rings 20a, 20b, 20c, 20d to be nested one in the other in force while allowing relative movement of the rings 20a, 20b, 20c, 20d.
Pour permettre l’imbrication en force des bagues 20a, 20b, 20c, 20d entre elles, chaque bague 20a, 20b, 20c, 20d est réalisée en matériau sensiblement déformable élastiquement. D’autres matériaux pourront également être envisagés. Dans certains modes (non illustrés ici), il est possible d’obtenir le gyroscope sur imprimante 3D en une seule impression.To allow the rings 20a, 20b, 20c, 20d to be interlocked by force, each ring 20a, 20b, 20c, 20d is made of material which is substantially elastically deformable. Other materials could also be considered. In some modes (not shown here), it is possible to obtain the gyroscope on a 3D printer in a single print.
Aussi, chaque bague 20a, 20b, 20c, 20d comporte une pluralité de raccords 26 de branchement qui sont répartis angulairement de façon régulière autour de l’axe de la bague concernée.Also, each ring 20a, 20b, 20c, 20d comprises a plurality of connection connectors 26 which are distributed angularly in a regular manner around the axis of the ring concerned.
Chaque raccord 26 est formé par un trou débouchant qui est taraudé. Un tel trou taraudé pourra être remplacé par cette autre variante qui prévoit un autre assemblage qu’un assemblage par vissage (aimantation ou autres).Each connection 26 is formed by a through hole which is tapped. Such a tapped hole could be replaced by this other variant which provides for an assembly other than an assembly by screwing (magnetization or others).
L’outil 10 pédagogique comporte un premier type de tête de liaison 14, représenté aux figures 1, 2, 3 et 5, dont chacune des quatre bagues 20a, 20b, 20c, 20d comporte huit raccords 26 espacés entre eux de quarante-cinq degrés. Il est ainsi possible d’ériger des formes parallélépipédiques telles que par exemple un gyroscope à 45°.The educational tool 10 comprises a first type of connecting head 14, shown in Figures 1, 2, 3 and 5, each of the four rings 20a, 20b, 20c, 20d comprising eight connectors 26 spaced apart from each other by forty-five degrees . It is thus possible to erect parallelepiped shapes such as, for example, a 45° gyroscope.
On notera ici qu’il est également possible d’envisager d’autres formes avec par exemple pour chacune des quatre bagues comporte six raccords espacés entre eux avec un écartement à soixante degrés. On peut ainsi ériger des formes tétraédriques telles que par exemple un gyroscope à 60°.It will be noted here that it is also possible to consider other shapes with, for example, each of the four rings having six connectors spaced apart with a sixty degree spacing. We can thus erect tetrahedral shapes such as, for example, a 60° gyroscope.
Le premier type de tête de liaison 14 permet essentiellement de construire des figures prismatiques à base carrée, comme illustré en
Selon une variante de réalisation, l’outil 10 pédagogique comporte un second type de tête de liaison (non représentée), dont chacune des quatre bagues comporte six raccords espacés entre eux de soixante degrés.According to a variant embodiment, the educational tool 10 comprises a second type of connecting head (not shown), each of the four rings of which comprises six connections spaced sixty degrees apart from each other.
Le second type de tête de liaison 14 permet essentiellement de construire des figures triangulées.The second type of connecting head 14 essentially allows triangulated figures to be constructed.
Chaque connecteur 18, dont un est représenté en détail à la
L’embout de liaison 30 de chaque connecteur 18 présente un tronçon fileté 32 qui est conçu pour être vissé sur les raccords 26 des têtes de liaison 14.The connecting end 30 of each connector 18 has a threaded section 32 which is designed to be screwed onto the connectors 26 of the connecting heads 14.
Une fois le tronçon fileté 32 vissé sur un raccord 26 d’une tête de liaison 14, le connecteur 18 et la tête de liaison 14 ainsi associée sont reliés mécaniquement par une liaison rotule autorisant trois degrés de liberté en rotation.Once the threaded section 32 is screwed onto a connector 26 of a connecting head 14, the connector 18 and the connecting head 14 thus associated are mechanically connected by a ball joint allowing three degrees of freedom in rotation.
Aussi, le manchon 28 et l’embout de liaison 30 de chaque connecteur 18 sont libres en rotation autour de l’axe B du connecteur 18, pour autoriser un des trois degrés de liberté en rotation.Also, the sleeve 28 and the connecting end 30 of each connector 18 are free to rotate around the axis B of the connector 18, to allow one of the three degrees of freedom in rotation.
Dans ce but, chaque connecteur 28 est réalisé en deux parties, une première partie 34 qui comprend l’embout de liaison 30 et qui délimite un logement 36 central, et une seconde partie 38 qui comprend le manchon 28 et qui forme une excroissance 40 montée libre en rotation dans le logement 36 autour de l’axe B du connecteur 18.For this purpose, each connector 28 is made in two parts, a first part 34 which comprises the connecting end 30 and which delimits a central housing 36, and a second part 38 which comprises the sleeve 28 and which forms a protrusion 40 mounted free to rotate in housing 36 around axis B of connector 18.
De plus, le manchon 28 de chaque connecteur 18 présente un tronçon de forme cylindrique 42 et une saille 44 formant une clavette qui s’étend axialement depuis un épaulement 46.In addition, the sleeve 28 of each connector 18 has a cylindrical shaped section 42 and a projection 44 forming a key which extends axially from a shoulder 46.
A titre non limitatif, la liaison rotule formée par le connecteur 18 et la tête de liaison 14 reliés entre eux peut être obtenue par d’autres moyens mécaniques, par exemple par un élargissement sphérique à l'extrémité libre du connecteur 18, adapté pour être assemblé avec un logement de rotule ménagé sur la tête de liaison 14, afin d'assurer une liaison articulée entre le connecteur 18 et la tête de liaison 14.Without limitation, the ball joint formed by the connector 18 and the connection head 14 connected together can be obtained by other mechanical means, for example by a spherical widening at the free end of the connector 18, adapted to be assembled with a ball joint housing provided on the connection head 14, in order to ensure an articulated connection between the connector 18 and the connection head 14.
De façon complémentaire, chaque barre de construction 16 s’étend depuis une première extrémité libre 48a tubulaire, jusqu’à une seconde extrémité libre 48b tubulaire opposée, qui sont conçues chacune pour être montées de façon coulissante sur le manchon 28 d’un connecteur 18 en butée axiale contre l’épaulement 46.Complementarily, each construction bar 16 extends from a first tubular free end 48a, to a second opposite tubular free end 48b, which are each designed to be slidably mounted on the sleeve 28 of a connector 18 in axial abutment against the shoulder 46.
A cet effet, en référence à la
Ainsi, l’ensemble formé par la barre de construction 16 et les deux connecteurs 18 associés est adapté pour travailler en compression.Thus, the assembly formed by the construction bar 16 and the two associated connectors 18 is adapted to work in compression.
L’outil 10 pédagogique selon l’invention est apte à former des figures démontables comprenant une pluralité de têtes de liaison 14 reliées entre elles deux à deux par au moins une barre de construction 16 munies de deux connecteurs 18, comme illustré à la
Les barres de construction 16 présentent différentes longueurs pour permettre de réaliser des assemblages divers en droite et en diagonale.The construction bars 16 have different lengths to enable various straight and diagonal assemblies to be made.
Aussi, l’outil 10 pédagogique comporte des barres de construction flexibles (non représentées) qui sont formées par un ressort de traction dont le fil est serré, par exemple.Also, the educational tool 10 comprises flexible construction bars (not shown) which are formed by a tension spring whose wire is tightened, for example.
Les barres de construction déformables élastiquement visent à mettre en évidence les déformations subies par une pièce mise en compression selon la pression exercée, son origine et sa direction.Elastically deformable construction bars aim to highlight the deformations undergone by a part put in compression depending on the pressure exerted, its origin and its direction.
Selon un autre aspect de l’invention, chaque connecteur 18 comporte un ergot 50 d’amarrage, visible aux figures 4 et 5, et un conduit 51 qui s’étend depuis une face périphérique du connecteur 18 jusqu’à l’extrémité libre du manchon 28.According to another aspect of the invention, each connector 18 comprises a mooring lug 50, visible in Figures 4 and 5, and a conduit 51 which extends from a peripheral face of the connector 18 to the free end of the sleeve 28.
De plus, l’outil 10 pédagogique comporte des tirants 52 qui sont conçus pour relier un premier connecteur 18 et un second connecteur 18 sur la première extrémité libre 48a et la seconde extrémité libre 48b respectivement d’une barre de construction 16, de sorte que l’ensemble formé par la barre de construction 16 et les deux connecteurs 18 associés peut travailler en traction.In addition, the educational tool 10 comprises tie rods 52 which are designed to connect a first connector 18 and a second connector 18 on the first free end 48a and the second free end 48b respectively of a construction bar 16, so that the assembly formed by the construction bar 16 and the two associated connectors 18 can work in traction.
Les tirants 52, dont un est représenté en pointillé aux figures 4 et 5, sont formés par une cordelette qui est logée dans la barre de construction 16, le tirant 52 étant inséré dans la barre de construction 16 à travers une gorge 54 axiale qui ouvre la barre de construction 16 sur toute sa longueur.The tie rods 52, one of which is shown in dotted lines in Figures 4 and 5, are formed by a cord which is housed in the construction bar 16, the tie rod 52 being inserted into the construction bar 16 through an axial groove 54 which opens the construction bar 16 over its entire length.
La gorge 54 permet également de retirer le tirant 52 sans avoir à démonter la barre de construction 16.The groove 54 also allows the tie rod 52 to be removed without having to dismantle the construction bar 16.
En référence à la
Comme expliqué précédemment, l’utilisation d’entretoises peut être contournée en jouant sur la longueur des embouts.As explained previously, the use of spacers can be circumvented by varying the length of the tips.
Les entretoises 56, 58, 60 permettent de compenser la différence de distance entre le connecteur 18 et l’une des quatre bagues 20a, 20b, 20c, 20d de la tête de liaison 14 sur laquelle le connecteur 18 est relié, puisque les bagues 20a, 20b, 20c, 20d présentent des diamètres différents.The spacers 56, 58, 60 make it possible to compensate for the difference in distance between the connector 18 and one of the four rings 20a, 20b, 20c, 20d of the connecting head 14 on which the connector 18 is connected, since the rings 20a , 20b, 20c, 20d have different diameters.
Le connecteur 18 qui est relié sur la bague 20a qui présente le diamètre le plus grand ne nécessite pas d’entretoise et le connecteur 18 qui est relié sur la bague 20d qui présente le diamètre le plus petit est équipé de l’entretoise 60 la plus longue.The connector 18 which is connected to the ring 20a which has the largest diameter does not require a spacer and the connector 18 which is connected to the ring 20d which has the smallest diameter is equipped with the largest spacer 60 long.
On notera que chaque entretoise 56, 58, 60 est fendue sur toute sa longueur pour permettre son imbrication avec la saillie 44 du connecteur 18.Note that each spacer 56, 58, 60 is slotted over its entire length to allow its nesting with the projection 44 of the connector 18.
De plus, l’outil 10 comporte des contrefiches 62, dont une seule est représentée aux figures 1 et 6, qui sont adaptées pour assembler entre elles deux barres de construction 16 qui sont montées sur une tête de liaison 14.In addition, the tool 10 comprises struts 62, only one of which is shown in Figures 1 and 6, which are adapted to assemble together two construction bars 16 which are mounted on a connecting head 14.
Chaque contrefiche 62 comporte une première pince à ressort 64 et une seconde pince à ressort 66 qui sont décalées angulairement de quatre-vingt-dix degrés et qui sont hémicylindrique pour être emboîtées sur un premier connecteur 18 et sur un second connecteur 18 respectivement.Each strut 62 comprises a first spring clamp 64 and a second spring clamp 66 which are angularly offset by ninety degrees and which are hemicylindrical to be fitted onto a first connector 18 and onto a second connector 18 respectively.
Les contrefiches 62 forment des nœuds rigides qui permettent de s’affranchir d’un autre dispositif pour stabiliser une figure.The struts 62 form rigid nodes which make it possible to do without another device to stabilize a figure.
Cet assemblage est assimilable à ce que l’on nomme un encastrement dans le domaine de la charpente.This assembly can be compared to what we call an embedding in the field of framing.
Enfin, l’outil 10 comporte des plots d’ancrage 68, dont quatre sont représentés à la
La tête de liaison 14 qui est montée sur le plot d’ancrage 68 conserve sa mobilité.The connecting head 14 which is mounted on the anchoring stud 68 retains its mobility.
Aussi, chaque plot d’ancrage 68 est adapté pour être fixé sur un support 72, au moyen d’une vis (non représentée) par exemple.Also, each anchoring stud 68 is adapted to be fixed on a support 72, by means of a screw (not shown) for example.
Chaque plot d’ancrage 68 peut également être utilisé comme appui glissant s’il n’est pas fixé sur un support.Each anchoring pad 68 can also be used as a sliding support if it is not fixed to a support.
Avantageusement, l’outil 10 pédagogique comporte une mallette (non représentée) composée de deux parties qui une fois rabattues, forment un double plateau sur lequel peuvent être fixés les plots d’ancrage 68.Advantageously, the educational tool 10 comprises a case (not shown) composed of two parts which, once folded, form a double plate on which the anchoring pads 68 can be fixed.
Le double plateau peut être suspendu sur une paroi pour fabriquer un support d’ancrage vertical.The double tray can be suspended on a wall to make a vertical anchor support.
Un exemple d’utilisation est décrit ci-dessous pour illustrer les avantages de l’outil 10 pédagogique selon l’invention.An example of use is described below to illustrate the advantages of the educational tool 10 according to the invention.
On considère une figure carrée (non représentée) à plat qui est constituée de quatre têtes de liaison 14, de huit connecteurs 18, de quatre barres de construction 16 et de quatre tirants 52.We consider a flat square figure (not shown) which is made up of four connecting heads 14, eight connectors 18, four construction bars 16 and four tie rods 52.
Une fois l’assemblage effectué et les tirants 52 arrimés sur les ergots 50 des connecteurs 18, les barres de construction 16 engagées dans les manchons 28 sont maintenues en compression contre les connecteurs 18 eux-mêmes fixés aux têtes de liaison 14, mais la figure se déforme, elle est désarticulée.Once the assembly has been carried out and the tie rods 52 secured on the lugs 50 of the connectors 18, the construction bars 16 engaged in the sleeves 28 are held in compression against the connectors 18 themselves fixed to the connecting heads 14, but the figure deforms, it is disarticulated.
Pour stabiliser la figure, deux solutions sont envisageables.To stabilize the figure, two solutions are possible.
Une première solution consiste à ajouter une barre de construction 16 en diagonale, munie de ses deux connecteurs 18.A first solution consists of adding a construction bar 16 diagonally, provided with its two connectors 18.
Le tirant 52 inséré dans la barre de construction 16 en diagonale n’étant pas arrimé, la figure se déforme encore mais dans une seule direction.The tie rod 52 inserted in the diagonal construction bar 16 not being secured, the figure is still deformed but in only one direction.
Dans l’autre direction, la barre de construction 16 en diagonale sort du connecteur 18 et tombe.In the other direction, the diagonal construction bar 16 comes out of the connector 18 and falls.
La figure est stabilisée lorsque le tirant 52 est arrimé aux deux connecteurs 18 de la barre de construction 16 en diagonale, la figure est alors rendue indéformable.The figure is stabilized when the tie rod 52 is secured to the two connectors 18 of the construction bar 16 diagonally, the figure is then made non-deformable.
La barre de construction 16 en diagonale contrevente la figure et travaille en compression et en traction.The construction bar 16 diagonally braces the figure and works in compression and traction.
Une seconde solution consiste à ajouter deux connecteurs 18 en diagonale qui sont reliés entre eux par un premier tirant 52, mais sans barre de construction 16.A second solution consists of adding two connectors 18 diagonally which are connected together by a first tie rod 52, but without construction bar 16.
Pour cela, il est nécessaire d’arrimer une première extrémité du premier tirant 52 sur l’un des deux connecteurs 18, laisser la seconde extrémité du premier tirant 52 non arrimée, placer une barre de construction 16 provisoirement pour régler l’inter-distance entre les deux connecteurs 18, arrimer la deuxième extrémité du tirant 52, puis retirer la barre de construction 16.For this, it is necessary to secure a first end of the first tie rod 52 on one of the two connectors 18, leave the second end of the first tie rod 52 unsecured, place a construction bar 16 temporarily to adjust the inter-distance between the two connectors 18, secure the second end of the tie rod 52, then remove the construction bar 16.
Comme précédemment, la figure se déforme encore mais dans une seule direction, direction opposée à celle de la première solution.As before, the figure is still deformed but in only one direction, the opposite direction to that of the first solution.
La figure est stabilisée en ajoutant un second tirant 52 dans la diagonale opposée à celle formée par le premier tirant 52, le contreventement est alors assuré par deux tirants 52 en diagonale qui ne travaillent chacun qu’en traction.The figure is stabilized by adding a second tie rod 52 in the diagonal opposite that formed by the first tie rod 52, the bracing is then provided by two diagonal tie rods 52 which each only work in traction.
Cette démonstration en deux dimensions est simpliste et devient plus complexe avec une figure en trois dimensions.This two-dimensional demonstration is simplistic and becomes more complex with a three-dimensional figure.
Les multiples orientations qu’autorisent les têtes de liaison 14 et leurs nombreux raccords 26 permettent d’imaginer une grande diversité d’assemblages.The multiple orientations allowed by the connection heads 14 and their numerous connections 26 make it possible to imagine a wide variety of assemblies.
L’outil 10 selon l’invention permet entre autres expériences de vérifier quelles sont les pièces qui travaillent en compression et/ou en traction.The tool 10 according to the invention allows, among other experiments, to check which parts work in compression and/or in traction.
Une fois l’assemblage effectué avec les barres de construction 16 et les tirants 52 arrimés, il est très instructif de détacher un tirant 52 pour vérifier si le phénomène de traction est en jeu ou non.Once the assembly has been carried out with the construction bars 16 and the tie rods 52 secured, it is very instructive to detach a tie rod 52 to check whether the traction phenomenon is in play or not.
Outre le fait de rendre manifeste les logiques de stabilité et les phénomènes de compression et traction qui y sont associés, l’outil 10 pédagogique, équipé des barres de construction déformables élastiquement décrites précédemment, permet d’observer les phénomènes de déformation, torsion et flambement des pièces soumises à des efforts extérieurs.In addition to making manifest the logic of stability and the compression and traction phenomena associated with it, the educational tool 10, equipped with the elastically deformable construction bars described previously, makes it possible to observe the phenomena of deformation, torsion and buckling. parts subjected to external forces.
Les manipulations de l’outil 10 peuvent être réalisées avec ou sans ancrage sur un support.The tool 10 can be manipulated with or without anchoring to a support.
Sans ancrage, ou sans fondation, l’expérience est virtuelle et met en évidence les logiques de stabilité d’une structure ou ossature dans l’absolu.Without anchoring, or without foundation, the experience is virtual and highlights the logic of stability of a structure or framework in absolute terms.
Avec un ancrage, l’expérience se rapproche de la réalité constructive d’une structure ou ossature édifiée à partir d’un support, d’une fondation.With an anchor, the experience comes closer to the constructive reality of a structure or framework built from a support, a foundation.
Le plot d’ancrage permet de réaliser une structure à partir d’un support horizontal, vertical ou autre.The anchoring pad allows you to create a structure from a horizontal, vertical or other support.
La manipulation d’une structure ancrée met également en évidence le fait qu’une fondation ne travaille pas seulement en poussée verticale pour équilibrer une charge gravitaire mais qu’elle peut aussi avoir à équilibrer un effort à l’arrachement.The manipulation of an anchored structure also highlights the fact that a foundation does not only work with vertical thrust to balance a gravity load but that it may also have to balance a pull-out force.
Ces expériences permises par l’outil 10 selon l’invention permettent d’appréhender les conditions à réunir pour stabiliser une structure, tout en identifiant ce qui est strictement nécessaire à mettre en œuvre pour atteindre ce résultat, l’outil 10 permet donc une économie de moyen.These experiments enabled by the tool 10 according to the invention make it possible to understand the conditions to be met to stabilize a structure, while identifying what is strictly necessary to implement to achieve this result, the tool 10 therefore allows an economy medium.
Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.Naturally, the invention is described in the above by way of example. It is understood that those skilled in the art are able to carry out different variants of the invention without departing from the scope of the invention.
Par exemple, les différents modes de réalisation de l’invention peuvent être combinés entre eux.For example, the different embodiments of the invention can be combined with each other.
Claims (10)
- une pluralité de têtes de liaison (14) qui comportent chacune une pluralité de raccords (26) de branchement,
- une pluralité de connecteurs (18) qui s’étendent chacun depuis un manchon (28), jusqu’à un embout de liaison (30), l’embout de liaison (30) étant adapté pour être relié sur un des raccords (26) des têtes de liaison (14), de sorte que le connecteur (18) et la tête de liaison (14) sont reliés mécaniquement entre eux par une liaison rotule autorisant trois degrés de liberté en rotation, et
- une pluralité de barres de construction (16) s’étendant axialement chacune depuis une première extrémité libre (48a) jusqu’à une seconde extrémité libre (48b) qui sont conçues chacune pour être montées sur le manchon (28) d’un desdits connecteurs (18), l’ensemble formé par une barre de construction (16) et deux connecteurs (18) étant adapté pour travailler au moins en compression, et en ce que l’outil (10) pédagogique est adapté pour former des figures démontables comprenant une pluralité de têtes de liaison (14) reliées entre elles deux à deux par au moins une barre de construction (16) munies de deux connecteurs (18).Educational tool (10) for mechanical assembly for understanding the phenomena involved in the stability of a construction, characterized in that it comprises at least:
- a plurality of connection heads (14) which each comprise a plurality of connection connectors (26),
- a plurality of connectors (18) which each extend from a sleeve (28) to a connecting end (30), the connecting end (30) being adapted to be connected to one of the connectors (26 ) connecting heads (14), so that the connector (18) and the connecting head (14) are mechanically connected to each other by a ball joint allowing three degrees of freedom in rotation, and
- a plurality of construction bars (16) each extending axially from a first free end (48a) to a second free end (48b) which are each designed to be mounted on the sleeve (28) of one of said connectors (18), the assembly formed by a construction bar (16) and two connectors (18) being adapted to work at least in compression, and in that the educational tool (10) is adapted to form removable figures comprising a plurality of connecting heads (14) connected together in pairs by at least one construction bar (16) provided with two connectors (18).
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2200161A FR3131795B1 (en) | 2022-01-10 | 2022-01-10 | Mechanical assembly educational tool |
| PCT/EP2023/050351 WO2023131713A1 (en) | 2022-01-10 | 2023-01-09 | Educational mechanical assembly tool |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2200161A FR3131795B1 (en) | 2022-01-10 | 2022-01-10 | Mechanical assembly educational tool |
| FR2200161 | 2022-01-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3131795A1 true FR3131795A1 (en) | 2023-07-14 |
| FR3131795B1 FR3131795B1 (en) | 2024-03-15 |
Family
ID=81327476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2200161A Active FR3131795B1 (en) | 2022-01-10 | 2022-01-10 | Mechanical assembly educational tool |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3131795B1 (en) |
| WO (1) | WO2023131713A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2136936A1 (en) * | 1971-05-10 | 1972-12-29 | Maymont Paul | |
| US4912889A (en) * | 1988-12-02 | 1990-04-03 | Neon Modular Systems, Inc. | Illuminated framework structures |
| EP2136009A2 (en) * | 2008-06-20 | 2009-12-23 | Piao-Chin Li | Integrally assembled, changeable framework connector used for a spatial structure |
-
2022
- 2022-01-10 FR FR2200161A patent/FR3131795B1/en active Active
-
2023
- 2023-01-09 WO PCT/EP2023/050351 patent/WO2023131713A1/en unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2136936A1 (en) * | 1971-05-10 | 1972-12-29 | Maymont Paul | |
| US4912889A (en) * | 1988-12-02 | 1990-04-03 | Neon Modular Systems, Inc. | Illuminated framework structures |
| EP2136009A2 (en) * | 2008-06-20 | 2009-12-23 | Piao-Chin Li | Integrally assembled, changeable framework connector used for a spatial structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023131713A1 (en) | 2023-07-13 |
| FR3131795B1 (en) | 2024-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR3052817A1 (en) | FLOATING DEVICE SUPPORT FOR OFFSHORE WIND TURBINES AND FLOATING WINDING ASSEMBLY THEREFOR | |
| EP0881620A1 (en) | Sign display assembly with extensible structure | |
| WO2015059396A1 (en) | Anchor chain | |
| FR3131795A1 (en) | Educational tool for mechanical assembly | |
| EP0146469A2 (en) | Three-dimensional concrete supporting structure and method for making said structure | |
| WO2014001736A2 (en) | High-resistance construction and method for implementing same | |
| CA3148619A1 (en) | Autocorrecting device suitable for learning a rule of grammar in a romance language | |
| FR2568325A1 (en) | Assembly node for cross-linked, planar or skew space structures, and members for assembly to the node | |
| EP3627238A1 (en) | Elastic holding member for fixing a timepiece component on a support element | |
| FR2949495A1 (en) | PYLONE FOR THE PRODUCTION OF ART WORK | |
| EP0734994A1 (en) | Counterweight pieces for cranes and fastening device for them | |
| WO2012052477A1 (en) | System for assembling devices, in particular lighting devices, and corresponding assembly part | |
| JP2008014068A (en) | Damper connecting structure | |
| EP3929666A1 (en) | Rotating mobile system of a clock movement | |
| CN102349019B (en) | Rotation mechanism for eyeglasses and eyeglasses having the same | |
| FR2826990A1 (en) | Trellis beam comprises parallel beams connected by polygonal elements having collars inserted on frames to hold them in determined relative position | |
| FR3078054A1 (en) | FLOATING PLATFORM WITH A MODULAR STRUCTURE | |
| EP0114021B1 (en) | Extruded sections for assembling knots for lattice works and structures, mainly constituted by tubular elements | |
| FR2556424A1 (en) | Prefabricated multi-function element for a dismantleable braced structure | |
| FR2557266A1 (en) | System for joining bars ending in the same point at variable angles. | |
| EP3627235A1 (en) | Elastic holding member for fixing a timepiece component on a support element | |
| CN218226522U (en) | Coal pulverizer pneumatic cylinder is with overhauing support | |
| FR3097416A1 (en) | FURNISHING ELEMENT | |
| FR2714626A1 (en) | Removable supports for tubes of a heat exchanger during assembly and transport | |
| FR3042526A1 (en) | TENT COMPRISING A CANVAS TENDED ON A MAGNETICALLY ASSEMBLED SELF-SUPPORTING FRAME |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20230714 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| TP | Transmission of property |
Owner name: LALOU+LEBEC, FR Effective date: 20240704 |