WO1997033670A1 - Set of pieces for forming a recreational, educational or decorative assembly of spherical elements such as construction games, crystallography or mathematics models - Google Patents
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- WO1997033670A1 WO1997033670A1 PCT/FR1997/000411 FR9700411W WO9733670A1 WO 1997033670 A1 WO1997033670 A1 WO 1997033670A1 FR 9700411 W FR9700411 W FR 9700411W WO 9733670 A1 WO9733670 A1 WO 9733670A1
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Definitions
- the present invention relates to a set of parts intended to produce an assembly of spherical elements of the same diameter usable for fun, educational or decorative purposes such as: construction set, crystallography and mathematical models, and in which the spheres are ordered either in a face-centered cubic network (Figure 1), or in a compact hexagonal network ( Figure 2), or in a mixed network and where each sphere of the stack is in contact with a maximum of twelve distinct neighboring spheres
- Figures 1, 2 and 3 show the principle of the most compact possible stacking in space for spheres of the same size. Above a first layer of spheres in contact (short dotted line), place a second layer (long dotted line) which occupies a hollow in two
- the number of distinct but also compact assemblies of spheres is higher the greater the number of layers, and there are an infinity of possible periodic sequences; but in all cases, any sphere inside a stack and is in contact with twelve other spheres
- the number of contacts for the spheres of the periphery can vary between 1 and 1 1 depending on the external configuration of the stack considered
- the equipment according to the invention provides precisely a solution to this problem and its main originality is that this result is obtained thanks to a structure having in combination two levels of connections:
- the first level consists of the structure of the spheres proper, which each consist of four or five "shell” elements, associated around a nucleus.
- the second level consists of the assembly of these composite spheres, with each other.
- simplification of the parts also leads to easier handling for assembly and disassembly, and c *; are easier to mold and manufacture, which is crucial.
- each of the spheres participating in this assembly consists of a central element forming the core (1 or 2) which is enveloped by a set of “shell” elements (3 or 4) of between four and five, each constituting a portion of spherical surface and which are complementary to form with the set of other adjacent “shell” elements a complete spherical surface (5 or 6), each of these "shell” elements being provided both with a removable connection means with the core (1 or 2) on its internal face (7 or 8) and with several means of connection on its external face (10 or 1 1), consisting of a number between two (1 1) and three recesses (10) defining assembly "mortises", making it possible to fix the element "shell” considered with an equivalent number of el separate “shell” elements, each having the same number of assembly "mortises", each fixing being provided by an intermediate connecting piece (12) made up of two opposite "tenons", which are each assembled
- - Figure 4 a rhombic dodecahedron which paves the space according to a cubic network. If spheres are registered, the contact points between them correspond to the center of the faces.
- - Figure 5 a trapezoid-rhombic dodecahedron which paves the space according to a hexagonal network. If spheres are registered, the contact points between them correspond to the center of the faces.
- FIG. 21 view of a sphere made up of five "shells” - figure 22 (section view) two "shell” elements of order three, associated via a connecting pin (symmetrical positioning).
- the material according to the invention comprises three families of parts, these are firstly two types of core
- these zones are defined by the vertices of a regular tetrahedron and the set of elements
- shell which are intended to wrap this core consists of four identical “shell” elements (3) together forming a complete spherical surface (5) and each representing a portion equal to a quarter of the total spherical surface
- the central element forming the core (2) has five interlocking zones (15 and 16) whose position is defined by the vertices of two tetrahedrons associated by a common face, these zones are subdivided, one part in two interlocking zones corresponding to the vertices opposite the common face and these two interlocking zones (15) are defined by the interlocking zones (13) and secondly three interlocking zones (16) corresponding to the vertices belonging to the common face and which each have a symmetry of order two
- This core (2) is designed to be associated with five "shell" elements (3 and 4) and to thus constitute a complete spherical surface intended to participate in a hexagonal stack.
- These five shell elements are respectively two “shell” elements (3) of three-fold symmetry, and three “shell” elements (4) identical to each other and each constituting a portion equal to one third of half of the total spherical surface, their central symmetry being of order two
- Each of the "shell" elements of order three symmetry (3) is provided on its internal face with a means of connection by interlocking on one of the apices of the core having a rotational symmetry of order three, so that the nesting on the core (1) is possible in three distinct symmetrical positions.
- each of the “shell” elements (3) has an external spherical surface provided with three slots of the same size (10) constituting assembly “mortises” and arranged in radial symmetry of order three around the central axis of the part, the positioning of these slots (10) corresponds to the complete spherical surface with the spherical projection of the edges of a cube inscribed in this surface, the length of the slots (10) only partially covering the length of the edges projected and their two ends located at equal distances from the vertices of the cube.
- Each of the "shell” elements (4) of order two symmetry is provided on its internal face with a connecting means with the core (8) and this connecting means also has a order two symmetry, so that nesting (16 with 8) is possible in two distinct symmetrical positions. They are also provided on their external spherical surface with two slots (1 1) whose positioning relative to the complete spherical surface (6) corresponds with the spherical projection of the sides of a hexagon which is defined by the median section of a trapezo-rhombic dodecahedron circumscribed to this sphere ((20) section HH). The middle of these slots (1 1) corresponds with the middle of the sides of this hexagon and they are of identical dimensions to the three slots (10) of the "shell” elements (3) of order three symmetry.
- connection between the spheres for all types of stacking: cubic, hexagonal or mixed, is ensured by "connecting pins" (12) making it possible to rigidly join together two "shell” elements of the same type (3 and 3 or 4 and 4) and which consist of the same parts having a plane of bilateral symmetry in three dimensions, so that they can be snapped into the slot of a "shell” element in four distinct positions and the slots of the "shell” elements (3) and (4) of order three and two symmetry are all of the same magnitude.
- connecting studs (12) are provided with an internal cutout (18) giving them a compressible width with a spring effect which ensures the snap-in (14) in the slots, (10 or 11) by means of notches ( 14), so as to secure the two “shell” elements thus rigidly associated.
- connecting studs are defined by a plate whose ends are wedge-shaped, so as to facilitate penetration and snap-fastening in the slot, and so as to position themselves in an angular blocking situation along the parts in projection with which the internal face of the shell elements is provided.
- connecting studs are provided with notches (14) arranged back to back at the ends of the wedge-shaped surfaces, so as to have a relative inclination of their axes in correspondence with the profile of the curvature of the spherical surface at slot level
- the equipment according to the invention comprises "connecting pins" (17) divided transversely into two identical halves which are each fixed symmetrically to the two ends of a rod, so as to constitute a single piece of so that two "shell” elements are rigidly associated with a distance corresponding to the length of the rod by this type of "connecting pin". Pairs of notches ensure that it clicks into the mortises.
- the length of the rod preferably corresponds to a multiple of the diameter of the spheres; we can thus substitute this "post with rod” for one or more spheres in an assembly
- the diameter of the spheres is 25 millimeters
- the plastic material used is very rigid for the "shells" whose nesting area can advantageously be provided with very small baffle ribs, so as to warp the nesting zone of the core very slightly, the plastic material of which will be slightly flexible. This in order to obtain a good "shell” -kernel connection without complicating the mold of the parts. the shells four contrasting colors, which allows thirty-six distinct combinations, simply for mounting a sphere with four "shells" on its core
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Abstract
A set of pieces for forming a recreational, educational or decorative assembly of spherical elements such as a building game or a crystallographic or mathematical model is disclosed. The set is useful for forming an assembly of spherical elements having a uniform diameter and arranged in a cubic, hexagonal or mixed lattice, and each sphere in an assembly consists of a central core element (1) surrounded by four or five 'shell' elements (3) that each define a spherical surface portion and are complementary such that they form a complete spherical surface with the other adjacent 'shell' elements. Each of the 'shell' elements is provided both with a connecting means on the inner surface (7) and with a number of connecting means on the outer surface (10). Spheres may thus be constructed and assembled using an intermediate connecting piece (12) with an inner opening (18) and notches (14).
Description
- I - Ensemble de pièces destiné à réaliser un assemblage d'éléments spfiériques utilisables à des fins ludiques, pédagogiques ou décoratives telles que jeu de construction, modèle de cristallographie ou de mathématiques - I - Set of parts intended to assemble a specific element usable for playful, educational or decorative purposes such as construction game, crystallography or mathematics model
La présente invention concerne un ensemble de pièces destiné à réaliser un assemblage d'éléments sphériques de même diamètre utilisable à des fins ludiques, pédagogiques ou décoratives telles que : jeu de construction, modèles de cristallographie et de mathématiques, et dans lesquels les sphères sont ordonnées soit en réseau cubique à face centrée (Figure 1 ), soit en réseau hexagonal compact (Figure 2), soit en réseau mixte et où chaque sphères de l'empilement est en contact avec un maximum de douze sphères voisines distinctesThe present invention relates to a set of parts intended to produce an assembly of spherical elements of the same diameter usable for fun, educational or decorative purposes such as: construction set, crystallography and mathematical models, and in which the spheres are ordered either in a face-centered cubic network (Figure 1), or in a compact hexagonal network (Figure 2), or in a mixed network and where each sphere of the stack is in contact with a maximum of twelve distinct neighboring spheres
Les figures 1 , 2 et 3 montrent le principe de l'empilement le plus compact possible dans l'espace pour des sphères de même taille. Au-dessus d'une première couche de sphères en contact (en pointillé court) on place une seconde couche (en pointillé long) qui occupe un creux sur deuxFigures 1, 2 and 3 show the principle of the most compact possible stacking in space for spheres of the same size. Above a first layer of spheres in contact (short dotted line), place a second layer (long dotted line) which occupies a hollow in two
Pour placer une troisième couche (en trait continu) deux options sont possibles Soit on utilise la verticale des sphères de la première couche et on amorce ainsi la structure périodique ABABAB.. d'un empilement hexagonal (Figure 2) Soit on utilise la verticale des creux inutilisés et on amorce alors la structure ABCΛBC d'un empilement cubique (Figure 1 ) On peut aussi avoirTo place a third layer (in solid line) two options are possible Either we use the vertical of the spheres of the first layer and we thus initiate the periodic structure ABABAB .. of a hexagonal stack (Figure 2) Or we use the vertical of unused troughs and we then initiate the structure ABCΛBC of a cubic stack (Figure 1) We can also have
ABACABAC ou d'autres vai iantesABACABAC or other vai iantes
Le nombre des assemblages distincts mais également compacts de sphères est d'autant plus élevé que le nombre des couches est plus grand, et il y a une infinité de séquences périodiques possibles ; mais dans tous les cas, une sphère quelconque intérieure à un empilement et est en contact avec douze autres sphères Le nombre de contacts pour les sphères de la périphérie pouvant varier entre 1 et 1 1 selon la configuration extéi ieure de l'empilement considéréThe number of distinct but also compact assemblies of spheres is higher the greater the number of layers, and there are an infinity of possible periodic sequences; but in all cases, any sphere inside a stack and is in contact with twelve other spheres The number of contacts for the spheres of the periphery can vary between 1 and 1 1 depending on the external configuration of the stack considered
Parmi les différents types de matéi iels constitués d'empilements compacts de sphèies, on connaît par exemple des dispositifs formés de perles enfilées sur des tiges paiallèles convenablement espacées en fonction du diamètre des perles, et qui sont plantées verticalement sur un socle selon un réseau carré ou triangulaire On connaît aussi une grande variété de jeux de construction ou de structures démontables comportant des nœuds d'assemblage tantôt en forme de polyèdres, tantôt en foi me de boules, et pouvant être associés au moyen de tiges ou de tenons pour constituer des réseaux plus ou moins périodiques II existe aussi du matéi iel de ce type pour construiie des modèles d'atomes, de molécules et de cristaux Mais ces divers matériels ne correspondent pas exactement aux objectifs visés par l'invention A savoir constituer un matéi iel formé de sphèies pouvant facilement être monté et démonté en assemblages compacts et rigides, aussi bien selon un réseau cubique que
selon un réseau hexagonal ou un réseau mixte, et cela dans toutes les configurations géométriques autorisées par les symétries particulières structurant ces types de réseaux de façon à pouvoir modeler dans l'espace comme des sculptures la forme générale des assemblages de sphèresAmong the different types of material consisting of compact stacks of spheres, there are known, for example, devices formed of beads strung on parallel stems suitably spaced as a function of the diameter of the beads, and which are planted vertically on a base in a square network or triangular We also know a wide variety of construction games or dismountable structures comprising assembly nodes sometimes in the form of polyhedra, sometimes in the faith of balls, and which can be combined by means of rods or tenons to form networks more or less periodic There are also materials of this type for constructing models of atoms, molecules and crystals But these various materials do not exactly correspond to the objectives of the invention To know how to constitute a material formed from spheres can easily be assembled and disassembled in compact and rigid assemblies, both according to a r cubic bucket according to a hexagonal network or a mixed network, and that in all the geometrical configurations authorized by the particular symmetries structuring these types of networks so as to be able to model in space like sculptures the general shape of the assemblies of spheres
Le matériel selon l'invention apporte précisément une solution à ce problème et son originalité principale est que ce résultat est obtenu grâce à une structure présentant en combinaison deux niveaux de liaisons :The equipment according to the invention provides precisely a solution to this problem and its main originality is that this result is obtained thanks to a structure having in combination two levels of connections:
- le premier niveau est constitué par la structure des sphères proprement dites, qui sont chacune constituées de quatre ou cinq éléments "coquille", associés autour d'un noyau.- The first level consists of the structure of the spheres proper, which each consist of four or five "shell" elements, associated around a nucleus.
- le second niveau est constitué par l'assemblage de ces sphères composites, les unes avec les autres.- the second level consists of the assembly of these composite spheres, with each other.
Cette double structuration présente de nombreux avantages :This double structure has many advantages:
- elle décompose des surfaces sphériques, pourvues de douze moyens de liaison et qui, de ce t'ait, présentent une symétrie complexe, en éléments "coquille" dont la symétrie est beaucoup plus simple. - elle permet l'utilisation de pièces de couleurs différentes dans la construction des sphères, ce qui constitue des références pour leur positionnement dans l'espace et multiplie les possibilités combinatoires de leurs relations, sans parler de leur aspect décoratif plus riche.- it decomposes spherical surfaces, provided with twelve connecting means and, thus t 'have, have a complex symmetry, in "shell" elements whose symmetry is much simpler. - it allows the use of pieces of different colors in the construction of the spheres, which constitute references for their positioning in space and multiplies the combinative possibilities of their relationships, not to mention their richer decorative aspect.
La simplification des pièces conduit aussi à des facilités de manipulation pour le montage et le démontage, et c*; sont des pièces plus faciles à mouler et à fabriquer, ce qui tst déterminant.The simplification of the parts also leads to easier handling for assembly and disassembly, and c *; are easier to mold and manufacture, which is crucial.
Sous son aspect le plus général, l'ensemble de pièces destiné à réaliser un assemblage de sphères de même diamètre selon l'invention est caractérisé en ce que chacune des sphères participant à cet assemblage est constituées d'un élément central formant le noyau (1 ou 2) qui est enveloppé par un ensemble d'éléments "coquille" (3 ou 4) compris entre quatre et cinq, constituant chacun une portion de surface sphérique et qui sont complémentaires pour former avec l'ensemble des autres éléments "coquille" adjacents une surface sphérique complète (5 ou 6), chacun de ces éléments "coquille" étant pourvu à la fois d'un moyen de liaison démontable avec le noyau (1 ou 2) sur sa face interne (7 ou 8) et de plusieurs moyens de liaison sur sa face externe (10 ou 1 1), constitués d'un nombre compris entre deux (1 1) et trois évidements (10) définissant des "mortaises" d'assemblage, permettant de fixer l'élément "coquille" considéré avec un nombre équivalent d'éléments "coquille" distincts, et présentant chacun le même nombre de "mortaise" d'assemblage, chaque fixation étant assurée par une pièce intermédiaire de liaison (12) constituée
de deux "tenons" opposés, qui sont assemblé chacun de façon démontable dans une des "mortaises" (10 ou 11) de deux éléments "coquilles" distincts en vis a vis (3 ou 4) dont les surfaces sphériques sont ainsi maintenues en position tangente ou de proche voisinage ; ce dispositif de liaison externe présentant une symétrie d'ordre deux autour de l'axe joignant les centres des deux surfaces sphériques assemblées, de soπe qu'il y a deux positions distinctes pour l'assemblage de deux éléments "coquille", l'une est symétrique (22), l'autre alternée par retournement (23).In its most general aspect, the set of parts intended to produce an assembly of spheres of the same diameter according to the invention is characterized in that each of the spheres participating in this assembly consists of a central element forming the core (1 or 2) which is enveloped by a set of “shell” elements (3 or 4) of between four and five, each constituting a portion of spherical surface and which are complementary to form with the set of other adjacent “shell” elements a complete spherical surface (5 or 6), each of these "shell" elements being provided both with a removable connection means with the core (1 or 2) on its internal face (7 or 8) and with several means of connection on its external face (10 or 1 1), consisting of a number between two (1 1) and three recesses (10) defining assembly "mortises", making it possible to fix the element "shell" considered with an equivalent number of el separate "shell" elements, each having the same number of assembly "mortises", each fixing being provided by an intermediate connecting piece (12) made up of two opposite "tenons", which are each assembled in a removable manner in one of the "mortises" (10 or 11) of two separate "shell" elements opposite (3 or 4) whose spherical surfaces are thus held in position tangent or near neighborhood; this external connection device having a symmetry of order two around the axis joining the centers of the two assembled spherical surfaces, so that there are two distinct positions for the assembly of two elements "shell", one is symmetrical (22), the other alternated by inversion (23).
Un mode de réalisation du matériel selon l'invention va maintenant être décrit en référence aux dessins annexés qui montrent : - figure 1 un empilement cubique de sphères.An embodiment of the equipment according to the invention will now be described with reference to the accompanying drawings which show: - Figure 1 a cubic stack of spheres.
- figure 2 : un empilement hexagonal de sphères.- Figure 2: a hexagonal stack of spheres.
- figure 3 les trois niveaux de sphères du plus bas au plus haut.- Figure 3 the three levels of spheres from the lowest to the highest.
- figure 4 un dodécaèdre rhombique qui pave l'espace selon un réseau cubique. Si des sphères sont inscrites, les points de contacts entre elles correspondent au centre des faces. - figure 5 : un dodécaèdre trapézo-rhombique qui pave l'espace selon un réseau hexagonal. Si des sphères sont inscrites, les points de contacts entre elles correspondent au centre des faces.- Figure 4 a rhombic dodecahedron which paves the space according to a cubic network. If spheres are registered, the contact points between them correspond to the center of the faces. - Figure 5: a trapezoid-rhombic dodecahedron which paves the space according to a hexagonal network. If spheres are registered, the contact points between them correspond to the center of the faces.
- figures 6, 7 et 8 . trois vues d'un dodécaèdre rhombique avec la sphère à quatre "coquilles" qui lui est associée- Figures 6, 7 and 8. three views of a rhombic dodecahedron with the sphere with four "shells" associated with it
- figures 9, 10 et I I . trois vues d'un dodécaèdre trapézo-rhombique avec la sphère à cinq "coquilles" qui lui est associée.- Figures 9, 10 and I I. three views of a trapezo-rhombic dodecahedron with the five-shell sphere associated with it.
- figures 12, 13 et 14 • trois vues d'un noyau à quatre zones d'emboîtement, en forme de tétraèdre régulier- Figures 12, 13 and 14 • three views of a core with four interlocking zones, in the form of a regular tetrahedron
- figure 15 le noyau en tétraèdre avec deux éléments "coquilles" d'ordre trois emboîtés- Figure 15 the tetrahedron core with two elements of "shells" of order three nested
- figure 16 une coupe de cet élément "coquille" sur laquelle a été ajoutée la coupe d'un tenon de liaison encliqueté dans une des fentes.- Figure 16 a section of this element "shell" on which has been added the section of a connecting stud snapped into one of the slots.
- figures 17 et 18 deux vues d'un élément "coquille" d'ordre trois.- Figures 17 and 18 two views of an element "shell" of order three.
- figure 19 l'élément "coquille" d'ordre trois emboîté sur le noyau en tétraèdre régulier- figure 19 the element "shell" of order three fitted on the core in regular tetrahedron
- figure 20: vue d'une sphère constituée de quatre "coquilles"- Figure 20: view of a sphere made up of four "shells"
- figure 21 . vue d'une sphère constituée de cinq "coquilles" - figure 22 (vue en section) deux éléments "coquille" d'ordre trois, associés par l'intermédiaire d'un tenon de liaison (positionnement symétrique).- figure 21. view of a sphere made up of five "shells" - figure 22 (section view) two "shell" elements of order three, associated via a connecting pin (symmetrical positioning).
- figure 23 . la même chose en positionnement alterné- figure 23. the same in alternate positioning
- figures 24 et 25 deux vues du noyau à cinq zones d'emboîtement- Figures 24 and 25 two views of the core with five interlocking zones
- figures 26 et 27 . deux vues d'un élément "coquille" d'ordre deux
- figure 28 un noyau a cinq zones d'emboîtement avec les deux éléments "coquille" d'ordre trois, emboîtés Les trois éléments "coquille" d'ordre deux manquent pour montrer la structure intérieure de l'assemblage- Figures 26 and 27. two views of a second order shell element - Figure 28 a core has five interlocking zones with the two shell elements of order three, nested The three shell elements of order two are missing to show the interior structure of the assembly
- figure 29 un empilement compact de sphères en réseau cubique - figure 30 un empilement compact de sphères en réseau hexagonal- figure 29 a compact stack of spheres in a cubic network - figure 30 a compact stack of spheres in a hexagonal network
- figure 31 un tenon de liaison à tige, encliquete avec deux éléments "coquille"- Figure 31 a connecting rod pin, snapped with two elements "shell"
Dans le mode de réalisation préféré, le matériel selon l'invention comporte trois familles de pièces , ce sont premièrement deux types de noyauIn the preferred embodiment, the material according to the invention comprises three families of parts, these are firstly two types of core
- les noyaux (1) à quatre zones d'emboîtement (13) pour les sphères de réseau cubique (Figure 29) les noyaux (2) à cinq zones d'emboîtement (15 et 16) pour les sphères de réseau hexagonal (Figure 30) Deuxièmement deux types d'éléments "coquille"- the cores (1) with four interlocking zones (13) for the spheres of cubic lattice (Figure 29) the cores (2) with five interlocking zones (15 and 16) for the spheres of hexagonal lattice (Figure 30 ) Second two types of shell elements
- les éléments "coquille" (3) à trois fentes (10) qui sont nécessaires à la fois pour les sphères de réseau cubique et pour les sphères de réseau hexagonal- the "shell" elements (3) with three slots (10) which are necessary both for the spheres of cubic lattice and for the spheres of hexagonal lattice
- les éléments "coquille" (4) à deux fentes (11) nécessaires uniquement pour les sphères de réseau hexagonal- the "shell" elements (4) with two slots (11) necessary only for the spheres of hexagonal network
TroisièmementThirdly
- les tenons de liaison (12) qui sont nécessaires pour tous les assemblages de sphères entre elles quel qu'en soit le type- the connecting studs (12) which are necessary for all assemblies of spheres between them whatever the type
Dans le cas ou l'élément central formant le noyau (1 ) comporte quatre zones d'emboîtementIn the case where the central element forming the core (1) has four interlocking zones
(13), ces zones sont définies par les sommets d'un tétraèdre régulier et l'ensemble des éléments(13), these zones are defined by the vertices of a regular tetrahedron and the set of elements
"coquille" qui sont destine a envelopper ce noyau est constitué de quatre éléments "coquilles" identiques (3) formant ensemble une surface sphéπque complète (5) et représentant chacun une portion égale au quart de la surface sphérique totale"shell" which are intended to wrap this core consists of four identical "shell" elements (3) together forming a complete spherical surface (5) and each representing a portion equal to a quarter of the total spherical surface
Dans le second cas où l'élément central formant le noyau (2) présente cinq zones d'emboîtement (15 et 16) dont la position est définie par les sommets de deux tétraèdres associes par une face commune, ces zones se subdivisent , d'une part en deux zones d'emboîtement correspondant aux sommets opposes a la face commune et ces deux zones d'emboîtement (15) sont définies par les zones d'emboîtement (13) et d'autre part trois zones d'emboîtement (16) correspondant aux sommets appartenant a la face commune et qui présentent chacune une symétrie d'ordre deux Ce noyau (2) est prévu pour être associe avec cinq éléments "coquilles" (3
et 4) et pour constituer ainsi une surface sphérique complète destinée à participer à un empilement hexagonal.In the second case where the central element forming the core (2) has five interlocking zones (15 and 16) whose position is defined by the vertices of two tetrahedrons associated by a common face, these zones are subdivided, one part in two interlocking zones corresponding to the vertices opposite the common face and these two interlocking zones (15) are defined by the interlocking zones (13) and secondly three interlocking zones (16) corresponding to the vertices belonging to the common face and which each have a symmetry of order two This core (2) is designed to be associated with five "shell" elements (3 and 4) and to thus constitute a complete spherical surface intended to participate in a hexagonal stack.
Ces cinq éléments coquilles sont respectivement deux éléments "coquille" (3) de symétrie d'odre trois, et trois éléments "coquille" (4) identiques entre eux et constituant chacun une portion égale au tiers de la moitié de la surface sphérique totale, leur symétrie centrale étant d'ordre deuxThese five shell elements are respectively two "shell" elements (3) of three-fold symmetry, and three "shell" elements (4) identical to each other and each constituting a portion equal to one third of half of the total spherical surface, their central symmetry being of order two
Chacun des éléments "coquille" de symétrie d'ordre trois (3) est pourvu sur sa face interne d'un moyen de liaison par emboîtement sur l'un des sommets du noyau présentant une symétrie de rotation d'ordre trois, de telle sorte que l'emboîtement sur le noyau (1) est possible dans trois positions symétriques distinctes. Dans ce même cas, chacun des éléments "coquille" (3) présente une surface sphérique externe pourvue de trois fentes de même grandeur (10) constituant des "mortaises" d'assemblage et disposées en symétrie radiale d'ordre trois autour de l'axe central de la pièce, le positionnement de ces fentes (10) correspond sur la surface sphérique complète avec la projection sphérique des arêtes d'un cube inscrit dans cette surface, la longueur des fentes (10) ne couvrant que partiellement la longueur des arêtes projetées et leurs deux extrémités se trouvant à des distances égales des sommets du cube.Each of the "shell" elements of order three symmetry (3) is provided on its internal face with a means of connection by interlocking on one of the apices of the core having a rotational symmetry of order three, so that the nesting on the core (1) is possible in three distinct symmetrical positions. In this same case, each of the “shell” elements (3) has an external spherical surface provided with three slots of the same size (10) constituting assembly “mortises” and arranged in radial symmetry of order three around the central axis of the part, the positioning of these slots (10) corresponds to the complete spherical surface with the spherical projection of the edges of a cube inscribed in this surface, the length of the slots (10) only partially covering the length of the edges projected and their two ends located at equal distances from the vertices of the cube.
Chacun des éléments "coquille" (4) de symétrie d'ordre deux est pourvu sur sa face interne d'un moyen de liaison avec le noyau (8) et ce moyen de liaison présente aussi une symétrie d'ordre deux, de telle sorte que l'emboîtement (16 avec 8) est possible dans deux positions symétriques distinctes. Ils sont aussi pourvus sur leur surface sphérique externe de deux fentes (1 1) dont le positionnement par rapport à la surface sphérique complète (6) correspond avec la projection sphérique des côtés d'un hexagone qui est défini par la section médiane d'un dodécaèdre trapézo- rhombique circonscrit à cette sphère ((20) section HH). Le milieu de ces fentes (1 1) correspond avec le milieu des côtés de cet hexagone et elles sont de dimensions identiques aux trois fentes (10) des éléments "coquille" (3) de symétrie d'ordre trois.Each of the "shell" elements (4) of order two symmetry is provided on its internal face with a connecting means with the core (8) and this connecting means also has a order two symmetry, so that nesting (16 with 8) is possible in two distinct symmetrical positions. They are also provided on their external spherical surface with two slots (1 1) whose positioning relative to the complete spherical surface (6) corresponds with the spherical projection of the sides of a hexagon which is defined by the median section of a trapezo-rhombic dodecahedron circumscribed to this sphere ((20) section HH). The middle of these slots (1 1) corresponds with the middle of the sides of this hexagon and they are of identical dimensions to the three slots (10) of the "shell" elements (3) of order three symmetry.
La liaison entre les sphères pour tous les types d'empilement : cubique, hexagonal ou mixte, est assuré par des "tenons de liaison" (12) permettant de solidariser rigidement ensemble deux éléments "coquille" du même type (3 et 3 ou 4 et 4) et qui sont constitués par les mêmes pièces présentant un plan de symétrie bilatéral dans les trois dimensions, de façon à pouvoir être encliquetés dans la fente d'un élément "coquille" selon quatre positions distinctes et les fentes des éléments "coquille" (3) et (4) de symétrie d'ordre trois et deux sont toutes de même grandeur.
Ces tenons de liaison (12) sont pourvus d'une découpe intérieure ( 18) leur donnant une largeur compressible avec un effet ressort qui assure l'encliquetage ( 14) dans les fentes, ( 10 ou 1 1) au moyen d'encoches (14), de façon a solidariser les deux éléments "coquille" ainsi rigidement associés.The connection between the spheres for all types of stacking: cubic, hexagonal or mixed, is ensured by "connecting pins" (12) making it possible to rigidly join together two "shell" elements of the same type (3 and 3 or 4 and 4) and which consist of the same parts having a plane of bilateral symmetry in three dimensions, so that they can be snapped into the slot of a "shell" element in four distinct positions and the slots of the "shell" elements (3) and (4) of order three and two symmetry are all of the same magnitude. These connecting studs (12) are provided with an internal cutout (18) giving them a compressible width with a spring effect which ensures the snap-in (14) in the slots, (10 or 11) by means of notches ( 14), so as to secure the two “shell” elements thus rigidly associated.
Ces "tenons de liaison" sont définis par une plaquette dont les extrémités sont en forme de coin, de façon à faciliter la pénétration et l'encliquetage dans la fente, et de façon à se positionner en situation de blocage angulaire le long des parties en saillie dont est pourvue la face interne dts éléments "coquille".These "connecting studs" are defined by a plate whose ends are wedge-shaped, so as to facilitate penetration and snap-fastening in the slot, and so as to position themselves in an angular blocking situation along the parts in projection with which the internal face of the shell elements is provided.
Ces "tenons de liaison" sont pourvus d'encoches ( 14) disposées dos à dos en extrémités des surfaces en forme de coin, de façon à présenter une inclinaison relative de leurs axes en correspondance avec le profil de la courbure de la surface sphérique au niveau de la fenteThese "connecting studs" are provided with notches (14) arranged back to back at the ends of the wedge-shaped surfaces, so as to have a relative inclination of their axes in correspondence with the profile of the curvature of the spherical surface at slot level
Selon un mode de réalisation particulier, le matériel selon l'invention comporte des "tenons de liaison" (17) divisés transversalement en deux moitiés identiques qui sont fixées chacune symétriquement aux deux extrémités d'une tige, de façon à constituer une pièce monobloc de telle sorte que deux éléments "coquille" sont rigidement associés à une distance correspondant à la longueur de la tige par ce type de "tenon de liaison". Des paires d'encoches assurent son encliquetage dans les mortaises. La longueur de la tige correspond de préférence à un multiple du diamètre des sphères ; on peut ainsi substituer ce "tenon à tige" à une ou plusieurs sphères dans un assemblageAccording to a particular embodiment, the equipment according to the invention comprises "connecting pins" (17) divided transversely into two identical halves which are each fixed symmetrically to the two ends of a rod, so as to constitute a single piece of so that two "shell" elements are rigidly associated with a distance corresponding to the length of the rod by this type of "connecting pin". Pairs of notches ensure that it clicks into the mortises. The length of the rod preferably corresponds to a multiple of the diameter of the spheres; we can thus substitute this "post with rod" for one or more spheres in an assembly
Dans un mode de réalisation où la grandeur des différentes pièces est bien adaptée à la main d'un manipulateur moyen, le diamètre des sphères est de 25 millimètres La matière plastique utilisée est très rigide pour les "coquilles" dont la zone d'emboîtement peut être avantageusement munie de nervures en chicane très petites, de façon à gauchir très légèrement la zone d'emboîtement du noyau dont la matière plastique sera légèrement souple Ceci pour obtenir une bonne liaison "coquille"-noyau sans compliquer le moule des pièces On choisira pour les coquilles quatre couleurs contrastées, ce qui permet trente-six combinaisons distinctes, simplement pour le montage d'une sphère à quatre "coquilles" sur son noyauIn an embodiment where the size of the different parts is well suited to the hand of an average manipulator, the diameter of the spheres is 25 millimeters The plastic material used is very rigid for the "shells" whose nesting area can advantageously be provided with very small baffle ribs, so as to warp the nesting zone of the core very slightly, the plastic material of which will be slightly flexible. This in order to obtain a good "shell" -kernel connection without complicating the mold of the parts. the shells four contrasting colors, which allows thirty-six distinct combinations, simply for mounting a sphere with four "shells" on its core
Cette indication donne un léger aperçu de la richesse combinatoire du matériel selon l'invention en tant que jeu.
Dans un mode de réalisation destiné à des petits enfants, on utilisera un matériel où le diamètre des sphères sera de 120 millimètres.This indication gives a slight overview of the combinatorial richness of the material according to the invention as a game. In an embodiment intended for small children, one will use a material where the diameter of the spheres will be 120 millimeters.
Et enfin dans un mode de réalisation destiné aux expositions ou à l'aménagement urbain, on utilisera un matériel où le diamètre des sphères pourra être de 750 millimètres et plus pour construire des structures monumentales.
And finally in an embodiment intended for exhibitions or urban planning, we will use a material where the diameter of the spheres can be 750 millimeters and more to build monumental structures.
Claims
REVENDICATIONS
1 ) Ensemble de pièces destiné à réaliser un assemblage de sphères de même diamètre, ordonnées soit en réseau cubique à faces centrées, soit en réseau hexagonal compact soit en réseau mixte, où chacune des sphères de l'empilement est assemblée avec un maximum de douze sphères voisines distinctes et qui est utilisable à des fins ludiques, pédagogiques ou décoratives telles que : jeu de construction, modèle de cristallographie ou de mathématique, et caractérisé en ce que chacune des sphères particip ant à un assemblage est constituée d'un élément central formant un noyau ( 1 ou 2) qui est enveloppé par un ensemble d'éléments "coquille" (3 ou 4) compris entre quatre et cinq, constituant chacun une portion de surface sphérique et qui sont complémentaires pour former avec l'ensemble des autres éléments "coquille" adjacents, une surface sphérique complète (5 ou 6) , chacun de ces éléments "coquille" étant pourvu à la fois d'un moyen de liaison démontable avec le noyau ( 1 ou 2) sur sa face interne (7 ou 8) et de plusieurs movens de liaison sur sa face externe ( 10 ou 1 1 ), constitués d\n nombre compris entre deux ( 1 1) et de trois évidements (10) définissant des "mortaises" d'assemblage permettant de fixer l'élément "coquille" considéré avec un nombre équivalent d'éléments "coquille" distincts et présentant chacun le même nombre de "mortaises" d'assemblage, chaque fixation étant assurée par une pièce intermédiaire de liaison (12) constituée de deux "tenons" opposés qui sont assemblé chacun de façon démontable dans une des mortaises ( 10 ou 1 1 ) de deux éléments "coquille" (3 ou 4) distincts en vis à vis, dont les surfaces sphériques sont ainsi maintenues en position tangente ou de proche voisinage , ce dispositif de liaison externe, présentant une symétrie d'ordre deux, autour de "axe joignant les centres des deux surfaces sphériques assemblées, de sorte qu'il y a ainsi deux p -irions distinctes pour l'assemblage de deux éléments "coquille", l'une symétrique (22), l'autre alternée par retournement (23)1) Set of parts intended to assemble spheres of the same diameter, ordered either in a cubic network with centered faces, or in a compact hexagonal network or in a mixed network, where each of the spheres of the stack is assembled with a maximum of twelve distinct neighboring spheres and which can be used for fun, educational or decorative purposes such as: construction game, crystallography or mathematical model, and characterized in that each of the spheres participating in an assembly consists of a central element forming a core (1 or 2) which is enveloped by a set of “shell” elements (3 or 4) of between four and five, each constituting a portion of spherical surface and which are complementary to form with all of the other elements adjacent "shell", a complete spherical surface (5 or 6), each of these "shell" elements being provided with both a demon connection means table with the core (1 or 2) on its internal face (7 or 8) and several connecting movens on its external face (10 or 1 1), consisting of number between two (1 1) and three recesses (10) defining assembly “mortises” making it possible to fix the “shell” element considered with an equivalent number of distinct “shell” elements and each having the same number of assembly “mortises”, each attachment being provided by an intermediate connecting piece (12) consisting of two opposite "tenons" which are each assembled in a removable manner in one of the mortises (10 or 1 1) of two separate "shell" elements (3 or 4) opposite , the spherical surfaces of which are thus maintained in a tangent or near-neighborly position, this external connection device, having a symmetry of order two, about "axis joining the centers of the two spherical surfaces assembled, so that there is so two separate p -ions ur the assembly of two "shell" elements, one symmetrical (22), the other alternated by inversion (23)
2) Ensemble de pièces selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'élément central formant un noyau ( 1 ) comporte quatre zones d'e boitement ( 13), ces zones sont définies par les sommets d'un tétraèdre régulier et l'ensemble des éléments "coquille" qui sont destinés à envelopper ce noyau est constitué de quatre éléments "coquille" identiques (3) formant ensemble une surface sphérique complète (5) et représentent chacune une portion égale au quart de la surface sphérique to^le.2) assembly of parts according to claim 1, characterized in that the central element forming a core (1) comprises four zones of e box (13), these zones are defined by the vertices of a regular tetrahedron and the set of "shell" elements which are intended to envelop this core consists of four identical "shell" elements (3) together forming a complete spherical surface (5) and each represent a portion equal to a quarter of the spherical surface to ^ le.
3) Ensemble de pièces selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'élément central formant le noyau (2) présente cinq zones d'emboîtement ( 1 5 et 16) dont la position est définie par les sommets de deux tétraèdres associés par une face commune et qui se subdivisent d'une part en
deux zones d'emboîtement ( 15) correspondant aux sommets opposés à la face commune, définies par les zones d'emboîtement ( 13), et d'autre part trois zones d'emboîtement ( 16) correspondant aux sommets appartenant à la face commune et qui présentent chacune une symétrie d'ordre deux ; ce noyau (2) étant prévu pour être associé avec cinq éléments "coquille" (3 et 4) pour 5 constituer une surface sphérique complète, à savoir deux éléments "coquille" (3) de symétrie d'ordre trois et trois éléments "coquille" (4) identiques entre eux et constituant chacun une portion égale au tiers de la moitié de la surface sphérique totale, et présentant chacune une symétrie centrale d'ordre deux3) assembly of parts according to claim 1, characterized in that the central element forming the core (2) has five interlocking zones (1 5 and 16) whose position is defined by the vertices of two tetrahedrons associated by a common face and which are divided on the one hand into two interlocking zones (15) corresponding to the vertices opposite the common face, defined by the interlocking zones (13), and on the other hand three interlocking zones (16) corresponding to the vertices belonging to the common face and which each have a symmetry of order two; this core (2) being designed to be associated with five "shell" elements (3 and 4) to constitute a complete spherical surface, namely two "shell" elements (3) of order three symmetry and three "shell" elements "(4) identical to each other and each constituting a portion equal to one third of half of the total spherical surface, and each having a central symmetry of order two
4) Ensemble de pièces selon la revendication 1 et l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé 0 en ce que chacun des éléments "coquille" (3) est pourvu d'un moyen de liaison par emboîtement sur l'un des sommets du noyau présentant une symétrie de rotation d'ordre trois, de telle sorte que I'emboitement sur le noyau (1 ) est possible dans trois positions symétriques distinctes.4) assembly of parts according to claim 1 and one of claims 2 or 3, characterized 0 in that each of the elements "shell" (3) is provided with a connecting means by interlocking on one of the vertices of the core having a rotational symmetry of order three, so that the nesting on the core (1) is possible in three distinct symmetrical positions.
5) Ensemble de pièces selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacun des éléments "coquille" (3) présente une surface sphérique externe pourvue de trois fentes de même grandeur 5 (10) constituant des "mortaises" d'assemblage disposées en symétrie radiale d'ordre trois, autour de l'axe central de la pièce, et dont le positionnement correspond sur la surface sphérique complète, avec la projection sphérique des arêtes d'un cube inscrit sur cette surface, la longueur des fentes (10) ne couvrant que partiellement la longueur des arêtes projetées et leur deux extrémités se trouvant à des distances égales des sommets du cube.5) assembly of parts according to claim 4, characterized in that each of the "shell" elements (3) has an external spherical surface provided with three slots of the same size 5 (10) constituting assembly "mortises" arranged in symmetry radial of order three, around the central axis of the part, and whose positioning corresponds to the complete spherical surface, with the spherical projection of the edges of a cube inscribed on this surface, the length of the slots (10) does only partially covering the length of the projected edges and their two ends being at equal distances from the vertices of the cube.
^ 6) Ensemble de pièces selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments "coquille" (4) présentant une symétrie de rotation d'ordre deux, sont pourvus sur leur face interne d'un moyen de liaison (8) avec le noyau, et qui présente le même type de symétrie, de sorte que l'emboîtement sur les zones d'ordre deux (16) du noyau (2) est possible dans deux positions symétriques distinctes.^ 6) assembly of parts according to claim 3, characterized in that the elements "shell" (4) having a rotational symmetry of order two, are provided on their inner face with a connecting means (8) with the core, and which has the same type of symmetry, so that the nesting on the second order zones (16) of the core (2) is possible in two distinct symmetrical positions.
; 7) Ensemble de pièces selon les revendications 3 et 6, caractérisé en ce que les éléments "coquille" (4) dont la symétrie est d'ordre deux, présentent une surface sphérique externe pourvue de deux fentes ( 1 1 ) et que le positionnement symétrique de ces deux fentes sur la surface sphérique complète (6) correspond avec la projection sphérique des côtés d'un hexagone qui est défini par la section médiane d'un dodécaèdre trapézo-rhombique ((20) section I LII), l niiii u άa> fentes (1 1 ) correspond avec le milieu des côtés de cet hexagone
8) Ensemble de pièces selon l'une quelconque des revendications précédentes et caractérisé en ce que les tenons de liaison ( 12), permettant de solidariser rigidement ensemble deux éléments "coquille", sont constitués par les mêmes pièces présentant un plan de symétrie bilatéral dans les trois dimensions, de façon à pouvoir être placé dans la fente d'un élément "coquille" selon quatre positions distinctes et en ce que les fentes des coquilles (3) et (4) de symétrie d'ordre trois et deux sont toutes de même grandeur. ; 7) set of parts according to claims 3 and 6, characterized in that the elements "shell" (4) whose symmetry is of order two, have an outer spherical surface provided with two slots (1 1) and that the positioning symmetrical of these two slots on the complete spherical surface (6) corresponds with the spherical projection of the sides of a hexagon which is defined by the middle section of a trapezo-rhombic dodecahedron ((20) section I LII), l niiii u άa> slots (1 1) corresponds with the middle of the sides of this hexagon 8) assembly of parts according to any one of the preceding claims and characterized in that the connecting studs (12), making it possible to rigidly join together two "shell" elements, are constituted by the same parts having a plane of bilateral symmetry in the three dimensions, so that it can be placed in the slot of a "shell" element in four distinct positions and in that the slots of the shells (3) and (4) of order three and two symmetry are all of same size.
9) Ensemble de pièces selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tenons de liaison (12) sont pourvus d'une découpe intérieure ( 18) leur donnant une largeur compressible avec effet de ressort, pour assurer l'encliquetage dans les fentes au moyen d'encoches (14) et en ce que les "tenons de liaison" (12) sont définis par une plaquette dont les extrémités sont en forme de coin, de façon à faciliter la pénétration et l'encliquetage dans la fente et de façon à se positionner en situation de blocage angulaire le long des parties en saillies dont sont pourvues la face interne des éléments "coquille" , les encoches ( 14) dont ces "tenons de liaison" sont pourvus , sont disposées dos à dos en extrémités des surfaces en forme de coin, de façon à présenter une inclinaison relative de leurs axes en correspondance avec le profil de la courbure de la surface sphérique au niveau de la fente.9) assembly of parts according to any one of the preceding claims, characterized in that the connecting pins (12) are provided with an internal cutout (18) giving them a compressible width with spring effect, to ensure the snap-fastening in the slots by means of notches (14) and in that the "connecting studs" (12) are defined by a plate whose ends are wedge-shaped, so as to facilitate penetration and snap-fastening into the slot and so as to position itself in an angular blocking situation along the projecting parts which are provided with the internal face of the "shell" elements, the notches (14) with which these "connecting studs" are provided, are arranged back to back at the ends of the wedge-shaped surfaces, so as to present a relative inclination of their axes in correspondence with the profile of the curvature of the spherical surface at the level of the slot.
10) Ensemble de pièces selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte des "tenons de liaison" (17) divisé transversalement en deux moitiés identiques fixées chacune symétriquement aux deux extrémités d'une tige, de façon à constituer une pièce monobloc de telle sorte que deι.x éléments "coquilles" reliés par ce type de tenon sont rigicement maintenus en relation de proche voisinage à une distance égale à la longueur de la tige
10) assembly of parts according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises "connecting pins" (17) divided transversely into two identical halves each fixed symmetrically at the two ends of a rod, so as to constitute a single piece so that deι.x elements "shells" connected by this type of stud are rigidly maintained in close proximity relationship at a distance equal to the length of the rod
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|---|---|---|---|
| FR9603135A FR2746029B1 (en) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | SET OF PARTS FOR MAKING AN ASSEMBLY OF SPHERICAL ELEMENTS USEFUL FOR FUN, EDUCATIONAL OR DECORATIVE PURPOSES |
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| DFPE | Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101) | ||
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |