Brevet FR2352220A1 — publié le 19771216

Procédé d'amortissement des vibrations d'une structure à ame creuse et raquettes de jeu mettant en oeuvre ledit procédé. La présente invention se rapporte à l'amortissement des vibrations excitées par choc dans une structure à ame creuse et concerne plus particulièrement les raquettes de jeu et articles de sport similaires, tenus à la main pour frapper une balle Les raquettes de jeu et les clubs de golf comportent à l'heure actuelle des ossatures à âme creuse qui peuvent être réalisées en métal ou en matériaux synthétiques avec, le cas échéant, un renforcement obtenu à l'aide de fibres. On obtient ainsi des articles de sport plus légers, plus résistants aux agents atmosphériques et mieux profilés tant en ce qui concerne l'aérodynamique que l'esthétique. Cependant, par rapport aux matériaux employés dans le passé les matériaux modernes occasionnent une sensation désagréable pour l'utilisateur.Ces inconvénients résulte d'un amortissement insuffisant des modes de vibrations engendrés par la fra.ppe. L'intensité des vibrations perçues au niveau du manche et l'extinction lente des régimes transitoires correspondants sont une source de fatigue pour le joueur et ont une répercussion sur la précision de la trajectoire imprimée à la balle. Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé de munir le manche d'une raquette de tenis, d'un amortisseur de vibra.tions comportant une masse pendulaire avec rappel élastique. Un tel dispositif est efficace lorsque la fréquence des vibrations à a.mortir est voisine de sa fréquence propre d'oscillation. I1 en résulte que l'amortissement obtenu a lieu à une seule fréquence. Ce dispositif néccessite un réglage initial qui ne se conserve pa.s de façon durable. Afin de pallier les inconvénients mentionnés, l'invention propose un procédé d'amortissement mettant en oeuvre des moyens d'a.mortissements apériodiques situés à l'intérieur de l'ossature de l'article de sport considéré. L'invention a pour objet un procédé d'amortissement des vibrations d'une structure à ame creuse occasionnées par un choc, caractérisé en ce qu'il comporte l'insertion dans une portion au moins de ladite structure d'un organe antivibratoire longiforme destiné à recevoir une fraction de l'énergie cédée à ladite structure par ledit choc ; ledit organe antivibratoire constituant un système dissipatif apériodique vis à vis des vibrations naturelles de ladite structure. L'invention a également pour objet un article de sport destiné à fra.pper une ba.lle, ledit a.rticle de sport comprenant une structure à ame creuse et des moyens antivibra.toires destinés à a.tténuer les vibrations résultant du choc de ladite balle sur ladite structure, caractérisé en ce que lesdits moyens antivibratoires comportent un organe longiforme inséré dans une portion au moins de la- dite structure , ledit organe étant destiné à recevoir une fraction de l'énergie d'impact cédé à ladite structure par ladite balle et constituant un système dissipatif apériodique vis à vis des vibrations naturelles de ladite structure. L'invention sera. mieux comprise a.u moyen de la description ciaprès, et des figures annexées, pa.rmis lesquelles - la. figure 1 donne une vue en plan schématique, du cadre nu d'une raquette métallique réalisée en tube cintré. - la. figure 2 donne une coupe du ca.dre de la figure selon AB, da.ns un exemple de réalisation où le profil du tube à la forme d'un 8. - la figure 3 représente le profil précédent, muni d'un dispositif amortisseur. constitué par une ame souple. - la figure 4 est un autre exemple de profil1 à forme rectangu laire. - la figure 5 représente le profil de forme recta.ngula.ire muni du dispositif amortisseur. - la figure 6 représente le profil de forme rectangulaire muni du dispositif amortisseur, da.ns un autre exemple de réalisation. - la figure 7 représente la coupe longitudinale d'un tube muni d'un dispositif amortisseur constitué d'un fil métallique enrobé. - la figure 8 représente la. coupe longitudinale d'un tube muni d'un dispositif amortisseur constitué par des ma.sses de plomb disposées en chapelet dans un milieu enrobant. - la figure 9 représente la. coupe longitudinale d'un tube muni d'un dispositif amortisseur constitué par un fil souple suspendu par des supports. En premier lieu, l'invention se rapporte à toutes les raquettes constituées par un profil comportant une ame creuse. comme les raquettes métalliques faites de tube cintré. ou certaines ra.quettes en matière synthétique. Une raquette de tenis soumise à un choc comme celui qui est provoqué par la frappe d'une balle se met à vibrer. Les vibrations observées dépendent - de l'endroit où est tenue la raquette - du point d'impact de la balle par rapport au centre du tamis formé par le cordage - du matériau dont est constituée la raquette. Dans une utilisation normale en jeu de tenis, la raquette est tenue par le joueur pres de l'extrémité du manche, sur une poignée enrobée de cuir disposée à cet effet et la ba.lle est frappée au centre de l'ovale cordé de la raquette. Dans ces conditions, on observe, outre les vibrations propres des cordes du tamis qui ne sont pas gênantes, trois autres sortes de vibrations principales. 1 ) des vibrations de flexion (de l'ordre de 100 hertz pa.r exemple) da.ns le sens longitudinal, caractérisées par des déplacements dans un plan passant par le grand axe de la raquette et par l'existence de trois ventres de vibrations situés respectivement aux deux extrémités et au milieu de la. raquette. Ces vibra.tions sont négligeables si la ba.lle fra.ppe le centre du ta.mis, mais elles deviennent d'auta.nt plus importa.ntes que l'impact de la. balle s'éloigne du centre du tamis, le long de l'axe longitudina.l de la raquette. Ces vibrations donnent une sensation désagréable car elles sont ressenties pa.r la. main, l'a.va.nt-bras et le coude du joueur. Ces vi bra.tions sont une source de fatigue, elles donnent naissance à certaines douleurs dans le coude éprouvées par un certain nombre de joueurs, et connues sous le nom de "tennis elbow". 2") des vibrations de torsion de fréquence supérieure (de l'or dre de 200 hertz par exemple) caractérisées par un balancement du tamis cordé autour de l'axe constitué par le manche de la raquette. Ces vibrations apparaissent lorsque la balle est frappée en un point du tamis écarté de l'axe principal de la raquette. Ces vibrations de torsion sont moins ressenties par le joueur que les vibrations de flexion, ma.is elles sont ma.lgré tout préjudiciables et au joueur et à la qualité de la frappe car elles introduisent une imprécision dans la. trajectoire de la balle. Ces inconvénients sont bien connus des joueurs et principalement da.ns les jeux dits "de fond de court". 3 ) des vibra.tions de déforma.tion de l'ovale du tamis (de fréquence encore différentes des deux précédentes) et caractérisées par une contraction et une élongation alternative des deux axes principaux de cet ovale. Ces vibrations sont provoquées par le frottement de la balle parallèlement au corda.ge. Ce frottement est quelquefois recnerché par les joueurs dans certaines phases de jeu dans le but de donner de l'effet à la balle et de lui imprimer une trajectoire particulière. Ces vibrations de déformation ont pour conséquence de modifier la. régularité du corda.ge et par conséquent d'introduire de nouvea.u un aléa dans les trajectoires de la balle. Les trois principa.ux modes de vibra.tions gêna.nts qui viennent d'être décrits affectent aussi bien les raquettes à cadre de bois, les raquettes à cadre métallique, les raquettes à cadre de fibres de verre, ou les raquettes composées d'un mélange de ces trois ma- tériaux. Cependant l'intensité et la durée de ces vibra.tions sont nettement moins importantes dans le cas des raquettes de bois et nettement plus importantes dans le cas des raquettes métalliques ou aù- tres. Le bois possède des qualités d'amortissement na.turel que ne possède pas les autres matériaux utilisés pour la confection des raquettes de tennis. Or, les matériaux a.utres que le bois et principalement le métal conférent à la. raquette de tennis des a.vanta.ges indiscutables de souplesse, solidité et moindre résistance aérodynamique. Cette dernière qualité est fortement appréciée par les joueurs. Le dispositif qui fait l'objet de la présente invention, amortit tous les modes de vibrations du cadre, il est indépendant de la fréquence de vibra.tion, indépendant de la ca.tégorie de poids de la. raquette et il ne subit pa.s de vieillissement rapide. La figure 1 donne une vue en plan schématique du cadre nu d'une raquette métallique réalisé en tube cintré dont la coupe selon AB est représenté par la figure 2. Dans l'exemple de la figure 2 le profil du tube 1 à la forme d'un 8 dont chaque cercle a un diamètre intérieur de 6 /m environ. Dans l'exemple de la figure 4 le profil du tube 1 est rectan m gulaire avec une dimension intérieure de 6 /m x 12 environ. Le dispositif amortisseur qui fait l'objet de la présente invention consiste à introduire à l'intérieur du tube creux. une me en matéria.u naturel ou synthétique, de structure compacte ou fibreuse ou alvéolaire ou gélifiée ou hybride, d'un diamètre égal ou inférieur a.u diamètre intérieur du tube. Da.ns le cas du profil en forme de 8, on pourra., à titre 'exem- ple, introduire deux Amies 2 et 3 de section circulaire de diamètre 5 /m, conformément à la figure 3 ; ces deux âmes sont constituées, à titre exemple, par des cordons de polyamide ou de coton. Dans le ca.s du profil rectangula.ire, on pourra introduire une tresse 2 de section rectangulaire de dimensions égales ou inférieures aux dimensions intérieures du tube, conformément à la. figure 5. I1 est également possible d'introduire deux humes de section circu m laire 2 et 3 de diamètre de 5 à 6 /m, selon la figure 6. Les âmes longiformes pourront être introduites de manière à faire le tour complet du cadre elles elles pourront a.ussi autre de lon- gueur réduite de manière à n'occuper qu'une partie du tube, conformément au dessin de la figure 1 où les âmes s'étendent de C à D et de E à F, la. portion FGD restant vide. Dans ce ca.s. les extrémités de l'âme seront fixées aux extémités ouvertes du tube près du manche, gracie à un bouchon de matière plastique, ou une goutte de colle ou tout autre procédé. Dans le cas où l'amie fa.it tout le tour du cadre, les extrémités pourront aussi être fixées, mais ceci n'est pas indispensable au fonctionnement. Une autre variante de l'invention est représentée par la figure 7. L'âme est constituée d'un fil méttalique 2 de faible diamètre par rapport au diamètre intérieur du tube 1. Dans ce cas, pour éviter un bruit désagréable dû au fil à l'intérieur du tube, il est indispensable d'immobiliser le fil métallique d'un revêtement très léger 3 comme de la mousse de caoutchouc ou du coton hydrophile par exemple. Une a.utre variante de l'invention est donnée à la figure 8 elle consiste à réaliser un cordon composite, constitué par un en tournage de ma.tériau très mou et très léger 2 comportent à l'intérieur des gaines de plomb 3 disposées de place en place, en chapelet. Ce cordon est constitué de sorte que les gaines de plomb puissent se déplacer à l'intérieur du tube 1 constituant la. structure de la. raquette, en déformant l'entourage 2. Dans une autre variante de l'invention donnée par la figure 9 un fil souple de diamètre très faible 2 par rapport au diamètre intérieur du tube 1 est tenu de place en place par des supports de caoutchouc ou de matériau similaire. Le fil ainsi suspendu peut se déformer librement entre deux supports 3 et 4. Les matériaux utilisés pour la réalisation des cordons amortisseurs qui viennent d'être décrits, peuvent être choisis dans toute la gamme des matériaux souple d'origine na.turelle ou synthétique coton, la.ine, cha.nvre, nylon, caoutchouc naturel ou synthétique dans ce dernier cas, il est préférable pour des raisons de poids d'utiliser un tube de caoutchouc, ou bien, une mousse alvéolée. Le matériau est choisi, de préférence, de telle sorte que la surcharge totale soit comprise entre 10 et 30 grammes. La mise en oeuvrepratique de l'invention est aisée. Si l'ame à introduire est préfabriquée, elle peut être introduite dans le tube, avant ou après cintrage, au moyen d'un cable souple ou pa.r aspiration. Dans le cas de mousse synthétique souple, celle-ci peut être également préfabriquée ou réalisée directement dans le tube de la raquette pa.r injection sous pression. Le fonctionnement du dispositif amortisseur qui vient d'être décrit, peut être expliqué de la manière suivante le cordon amortisseur disposé da.ns le tube consitutant le cadre de la raquette, n'est soumis a aucune contrainte de tension ou de pression, c'est un matériau mou et inerte qui ne possède pas de fréquence de résonance propre et qui peut, par conséquent, épouser toute déformation que lui imprime la raquette si elle se met à vibrer. I1 en résulte, que le cordon amortisseur est immédiatement parcouru pa.r des ondes de vibrations dans tous les sens. Ces ondes n'étant pas en phase avec les vibrations propres de la raquette, viennent contrarier celles-ci et par suite les atténuer ra.pidement. Selon une a.utre interprétation tout aussi pla.usible, les vibrations de la raquette sont transmises au cordon amortisseur et se traduisent par des déplacements de celui-ci, d'une pa.roi du tube à l'autre, soit parce que le jeu entre l'intérieur du tube et le cordon est suffisant pour permettre ce déplacement, soit pa.rce que le cordon est assez mou pour pouvoir se déformer et s'écraser a.lternativement d'une paroi à l'autre. A chaque contact, une partie de ltensrgie de la raquette est cédée au cordon, ce qui explique l'effet d'amortisseur observé. Quelque soit l'explication exacte du phénomène, une expérience simple montre l'efficacité de l'amortissement obtenu. I1 suffit de provoquer les vibra.tions de la raquette en tena.nt le manche entre le pouce et l'index à 18 cm environ de l'extrémité du manche et en fra.ppant la tête de la raquette contre le sol. Dans le cas d'une raquette de type connu non munie du dispositif amortisseur, la vi bra.tion provoquée pa.r le choc s'étend très nettement et est perçue très nettement par les doigts. Dans le cas d'une raquette munie du dispositif d'amortisseur, conforme à l'invention, on entend un bruit mat qui s' arrête aussitôt. De même, a.ucune vibration n'est perçue par les doigts. Quelque soit l'explication du phénomène et la manière de l'ob- server, toutes les raquettes munies du dispositif amortisseur fai sant l'objet de l'invention, se sont révèlées agréables et efficaces a.ux joueurs de différents niveaux qui en ont fait l'essai. La qualité de ces raquettes apparaît, à la fois dans l'absence de vibrations ressenties, et pa.r la. plus gra.nde précision communiquée à la tra.jectoire de la balle. REVENDICATIONS 1. Procédé d'amortissement des vibrations d'une structure à ame creuse occasionnées par un choc, caractérisé en ce qu'il comporte l'insertion dans une portion au moins de ladite structure d'un organe antivibratoire longiforme destiné à recevoir une fraction de l'énergie cédée à ladite structure par ledit choc, ledit orga.ne antivibratoire constituant un système dissipa.tif apériodique vis à vis des vibrations naturelles de ladite structure. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe antivibra.toire s'étend sur toute la longueur de ladite structure à âme creuse. 3. Procédé d'amortissement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il consiste à laisser ledit dispositif antivibratoire libre de jouer à l'intérieur de ladite structure à âme creuse au moins dans certaines de ses portions. 4. Procédé d'amortissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il consiste à choisir ledit dispositif antivibratoire d'une consistance plus souple que celle de ladite structure, afin qu'il puisse se déformer sous l'effet dudit choc et des vibrations de ladite structure. 5. Article de sport destiné à frapper une ba.lle, ledit article de sport comprenant une structure à â.me creuse et des moyens antivibratoires destinés à atténuer les vibrations résultant du choc de la.dite ba.lle sur ladite structure, caractérisé en ce que lesdits moyens antivibratoires comportent un orga.ne longiforme inséré dans une portion au moins de ladite structure, ledit organe étant destinés à recevoir une fraction de l'énergie d'impact cédée à ladite structure par ladite balle et constituant un système dissipatif apériodique vis à vis des vibrations na.turelles de la.dite structure. 6. Article de sport selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit orga.ne antivibratoire s'étend sur toute la longueur de ladite structure à âme creuse. 7. Article de sport selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, ca.ra.ctérisé en ce que ledit organe antivibratoire est constitué par un cordon de section sensiblement constante. 8. Article de sport selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit cordon est libre de jouer à l'intérieur de ladite structure à âme creuse a.u moins dans certaines de ses perlions. 9. Article de sport selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ledit organe antivibratoire a une section égale à la section intérieure de la structure et présente une consistance plus souple que celle de ladite structure. 10. Article de sport selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit orga.ne antivibratoire peut coulisser à l'intérieur de la structure à me creuse. 11. Article de sport selon la revendica.tion 9, caractérisé en ce que ledit organe antivibratoire est a.u moins partiellement rendu solidaire de la paroi intérieure de la structure. 12. Article de sport selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que ledit organe antivibratoire comporte au moins un fil métallique continu mince enrobé dans une gaine déformable ayant une consistance plus souple que celle dudit fil. 13. Article de sport selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que ledit organe antivibratoire est constitué par un chapelet de grains enrobés dans une gaine déformable. 14. Article de sport selon l'une quelconque des revendications 5 à 12, caractérisé en ce que ledit dispositif antivibratoire est constitué par au moins un fil souple solidarisé de proche en proche à ladite structure et dont les trcnçons intermédiaires sont libres de se déformer. 15. Article de sport selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, ca.ra.ctérisé en ce que lesdits moyens antivibratoires comprennent un matériau composé de fibres. 16. Article de sport selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que lesdits moyens antivibratoires comprennent un matériau alvéolaire. 17. Article de sport selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que lesdits moyens antivibratoires comprennent un matériau gélifié.