Brevet FR2607836A1 — publié le 19880610

L'invention concerne un procédé de fabri- cation de renforts polaires notamment constitués de fibres de verre, keviar, carbone... préimprégnées ou non de ré- sines thermoplastiques ou thermodurcissables et présentant des fils circonférentiels continus et des fils radiaux, ainsi qu'une machine à tisser pour la mise en oeuvre dudit procédé. Dans le domaine des enveloppes de propu]- seurs bobinés qui sont comme on le sait soumis à des contrain- tes locales, il convient de renforcer les structures en par- ticulier autour des zones polaires. Pour cela on peut poser dans la zone polaire des galettes constituées de fils en- roulés en spirale ou renforcer le fond de la structure par un bobinage satellite ou polaire supplémentaire interrompu en partie cylindrique. Le terme "galette" désigne un renfort constitué de fils disposés seulement circonférentiellement par enroulement en spirale entre deux flasques. Une autre technique consiste à réaliser un tel renfort avec un tissu "spiralé. Ce tissage est effec- tué sur un métier comportant un rouleau d'appel des fils de chaîne, conique, ce qui entraîne la formation d'un tissu qui s'enroule sur un cône ou sur sa forme développée en plan, la couronne. Les fils circonférentiels ne sont pas continus et un recouvrement est nécessaire pour passer par cisaillement entre couche, les efforts de traction dans les fils circonférentiels. On connaît par ailleurs une technique qui consiste à réaliser des disques tridimentionnels par enrou- lement de fils circonférentiels dans des couloirs ménagés par des baguettes en composite disposées radialement, puis en consolidant transversalement par des fils parallèles aux génératrices. Ou selon une autre technique on peut disposer les fils circonférentiels et radiaux dans des couloirs mé- nagés par des tiges disposées parallèlement aux génératrices, puis remplacer par "laçage" les tiges métalliques par des fils. Ces deux dernières solutions aboutissent à un produit trop épais pour convenir à des renforts polaires intégrés entre des couches bobinées. Pour réaliser un renfort monocouche on a envisagé de faire des coutures sur un réseau de fils ra- diaux. Pour cela les fils radiaux sont disposés entre des picots supportés par un outillage et on vient coudre en spi- rale les fils circonférentiels. Le point de couture est tel que les fils de renfort disposés dans la canette de la machi- ne à coudre sont liés aux circonférentiels par un fit de liage à très bas titre, en nylon par exemple. Or il s'avère que le piquage et la couture déplacent les fils radiaux il est par conséquent difficile de régler les paramètres comme la longueur des points ou la tension des fils pour obtenir un fil de renfort droit. D'autre part, le fil a tendance à bourrer le long du chemin de canette. De ce fait, cette technologie simple au premier abord nécessite une mise au point importante pour des résultats qui risquent de ne pas être satisfaisants, en particulier au niveau du posi- tionnement des fils radiaux et de l'intégrité des fils cir- conférentiels. Afin d'éviter les inconvénients inhérents à ces diverses techniques, l'invention se propose de réali- ser un article textile par tissage sur fils et plus précisé- ment des renforts polaires à l'aide de fils radiaux et de fils circonférentiels continus, par un procédé selon lequel on tend des fils radiaux entre un moyeu et alternativement l'un ou l'autre de deux flasques, superposés, ménageant ainsi un espace dans lequel le circonférentiel est bobiné, une in- version de chaque fil radial d'un flasque à l'autre étant assuré à chaque tour. Un autre objet de la présente invention consiste donc en une machine à tisser des renforts polaires constitués de fils radiaux et de fils circonférentiels conti- continus pour la mise en oeuvre du procédé,machine qui comporte un ensemble rotatif à deux flasques parallèles monté sur bâti support et entraîné par un moteur selon la- quelle les flasques sont deux plateaux délimitant entre eux une chambre de tissage, dont le plateau inférieur porte sur sa périphérie des doigts coulissant et dont le plateau su- périeur porte des doigts fixes à l'aplomb des doigts cou- lissants, lesquels doigts occupant des positions o ils sont écartés les uns des autres dans au moins un secteur du bâti support et des positions en contact les uns avec les autres dans au moins un autre secteur du bâti support pour former des colonnes continues fermant la chambre de tissage. Selon une caractéristique principale de l'invention,les doigts servent de support à des plaquettes d'accrochage de fils radiaux. et des moyens sont prévus sur la périphérie du bâti support pour assurer le déplacement des doigts coulissant perpendiculairement au plateau, et le déplacement des pia- quettes sur lesdits doigts en fonction de leur position par rapport au bâti support. Selon une autre caractéristique principale de l'invention, les moyens destinés à assurer le déplace- ment des doigts coulissants perpendiculairement au plateau sont constitués d'une rampe prévue sur le pourtour d'une couronne fixe solidaire du bâti support, et d'une tête so- lidaire de chaque doigt coulissant qui est engagée dans ladite rampe et commande le déplacement vertical des doigts en fonction de leur rotation par rapport audit bâti et l'on fait en sorte que la rampe soit horizontale en position basse selon un secteur déterminé du bâti support, soit ho- rizontale en position haute selon un autre secteur disposé en face du premier, soit inclinée ascendante de la position basse vers la position haute selon un premier secteur inter- médiaire, et soit inclinée descendante de la position haute vers la position basse selon un second secteur intermédiaire. Selon une caractéristique particulière de l'invention, au moins une bague servant à l'accrochage des fils radiaux et circonférentiel. est prévue autour du man- chon du plateau supérieur et tourne avec les plateaux. la *À - 2607836 bague étant composée de'deu\ demi-bagues superposées fixées l'une à l'autre entre lesquelles sont pincés les fils radiaux et le fil ciconférentiel ou présentant une face supérieure profilée ayant une certaine inclinaison correspondant à l'inclinaison du cône tissé recherché et coulissant le long du manchon du plateau supérieur. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le moyen destiné à assurer le déplacement des plaquet- tes sur les doigts est constitué d'une plaque verticale d'ai- guillage, s'étendant selon un secteur du bâti support et fixé audit bâti extérieurement à la rampe et coopérant avec l'extrémité extérieure desdites plaquettes, ladite plaque d'aiguillage étant constituée, d'une partie inférieure dont la découpe supérieure présente deux pans légèrement inclinés vers le haut se rencontrant en un point central, d'une par- tie supérieure dont la découpe inférieure présente deux pans légèrement inclinés vers le bas, et de deux parties trian- gulaires latérales dont les côtés sont parallèles aux pans incli- nés des parties inférieures et supérieures, ces parties étant légèrement écar- tâs les unes des autres pour former deux échancrures qui partent d'une extrémité de la plaque pour aboutir à l'extrémité oppo- sée après un croisement au point central, et forment des rainures de guidage pour les plaquettes. D'autres caractéristiques particulières et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation faisant référence aux dessins annexés qui représentent: Figure 1: une vue schématique en coupe centrale de la machine. Figure 2: une vue du dessus de la machine. Figure 3: une vue développée en plan de l'aiguillage. Figure 4: une vue schématique en coupe cen- trale de la partie inférieure de la machine. Figure 5: une vue du dessus, à plus grande échelle d'une partie de la machine selon la figure 2. 2607836 Figures 6 et 10: deux vues partielles de formes de tissages obtenus. Figure 7: une vue schématique en plan mon- trant le développé du mécanisme d'inversion. Figure 8 et 9: deux vues de tissus obtenus selon deux variantes de réalisation. Figure 11: une vue schématique partielle en coupe centrale d'une variante de réalisation de la machine. Figure 12: une vue partielle d'une forme de tissage particulière pouvant être obtenue avec la machine conforme à l'invention. En se reportant plus précisément aux figures 1 et 2, on voit que la machine à tisser comprend essentiel- lement un bâti support 4 au-dessus duquel un plateau supé- rieur 1 et un plateau inférieur 2 sont montés parallèles l'un au-dessus de l'autre et constituent des flasques qui peuvent tourner autour d'un axe vertical AA'. Le plateau inférieur 2 repose sur un pivot de centrage 5 par l'inter- médiaire de roulements 10. Une couronne dentée 11 solidaire du plateau engrène avec une poulie d'entaînement 12 mue par un moteur 13. Une couronne fixe 14, d'un diamètre légèrement inférieur à celui des plateaux est solidaire du bâti 4 et porte sur sa face externe et sur tout son pourtour une rampe 6. Le plateau inférieur 2 est percé sur sa périphérie et à intervalles réguliers d'orifices permettant le passage de doigts mobiles 9a qui coulissent verticalement et sont munis à leur extrémité inférieure de têtes 15 qui sont en- gagées dans la rampe 6 de la couronne 14. Le plateau supérieur 1 a la forme d'un disque dont la partie centrale 16 en forme de manchon repose sur le plateau inférieur 2 auquel il est fixé par un jeu de vis 17. Une bague 3 elle-même composée de deux demi-bagues su- perposées 3a et 3b, entoure le manchon 16 entre les deux plateaux. Les deux demi-bagues sont également fixées l'une à l'autre par un jeu de vis 18. L'ensemble plateau-bague étant ainsi soli- darisé est entraîné en rotation par le moteur 13. L'espace annulaire compris entre la face inférieure du plateau su- périeur 1, le manchon 16, et la face supérieure du plateau inférieur 2 constitue la chambre de tissage 19 à l'intérieur de laquelle sont placés les fils à tisser. Des fils radiaux r sont pincés entre les deux bagues 3a et 3b et raccordés à des plaquettes périphériques 8 par l'intermédiaire de ressorts de tension 20 fixés à leurs extrémités. Ces pla- quettes sont chacune munies d'un orifice grâce auquel elles sont emmanchées soit sur des doigts mobiles 9a du plateau inférieur 2 soit sur des doigts fixes 9b prévus à la péri- phérie du plateau supérieur 1, doigts qui sont orientés vers le bas, et se trouvent vis-à-vis des doigts mobiles 9a. Sur la périphérie du bâti support 4 et sur toute la longueur d'un secteur angulaire II est fixée une plaque verticale d'aiguillage 7 dont la structure est représentée en plan à la figure 3. Cette plaque est constituée d'abord d'une par- tie inférieure 7d dont la base est fixée au bâti 4 le long du secteur Il et dont la découpe supérieure présente deux pans légèrement inclinés-vers le haut se rencontrant en un point central P. La plaque 7 est constituée également d'une partie supérieure 7a dont la découpe inférieure présente deux pans légèrement inclinés vers le bas, et deux parties triangulaires latérales 7b et 7c dont les pointes sont ori- entées en direction du point P et dont les côtés sont pa- rallèles aux pans inclinés des parties 7a et 7d. Les éléments 7a, 7b et 7c de la plaque 7 sont maintenus par des supports non représentés, dans la position de la figure 3. Ils sont écartés les uns des autres pour former avec l'élément 7d deux échancrures 23 et 24 qui partent d'une extrémité de la plaque 7 pour aboutir à l'extrémité opposée après un croisement au point central P. Ces échancrures forment des rainures de guidage pour l'extrémité des plaquettes 8. On remarque particulièrement à la figure 2 que le bâti support est divisé en quatre secteurs; I, II, III, IV. Un fil cir- conférentiel c alimenté par une bobine 21 est également pincé entre les bagues 3a et 3b et pénètre dans la machine dans le secteur IV. On n'a représenté pour la clarté de la-fi- gure qu'un certain nombre de plaquettes 8, 8', 8", etc... Préalablement à la mise en marche de la ma- chine, il convient de mettre en. place les fils radiaux. Cette opération a lieu avant de fixer le plateau supérieur 1 sur le plateau inférieur 2. En se référant à la figure 4, on voit que la demi-bague 3a est en position sur le plateau inférieur 2. On dispose en appui sur ce plateau une pièce centrale 22 munie d'une pointe 25 placée en son centre et orientée vers le haut. Les fils radiaux r sont tendus entre la pointe 25 et le ressort 20 d'une plaquette 8 préalablement engagée sur un doigt 9a. Pour simplifier cette opération et permettre son automatisation, un fil continu peut, comme le montre la figure 5, être fixé sur la pointe, puis accroché au res- sort 20, puis ramené vers la pointe 25 autour de laquelle ]5 il s'enroule avant de s'accrocher au ressort 20' de la plaquette voisine 8' et revenir vers la pointe... etc... jusqu'à ce que ledit fil r ait fait tout le tour du plateau. On a donc ainsi pcur chaque plaquette 8, deux fils radiaux r menant vers le centre. Eventuellement pour faciliter cette opération la plaque 7 d'aiguillage est ôtée. Le fil circon- férentiel c est également fixé à la pointe 25 et s'étend radialement en direction de la bobine 21. Les fils étant ainsi tendus, on place la demi-bague supérieure 3b sur la demi-bague inférieure 3a que l'on serre à l'aide des vis 18. Les fils (r et c) se trouvent donc pincés par les bagues ce qui permet de les couper au diamètre intérieur de celles-ci. On ôte alors la pièce 22 et on peut ensuite rapporter le plateau supé- rieur 1 sur le plateau inférieur 2 auquel il est fixé par les vis 17 (figure 1). On positionne les plaquettes 8,8',8" alternativement sur les doigts 9a et les doigts 9b. La ten- sion exercée par les ressorts 20 permet de les maintenir sur les doigts à la hauteur o ils ont été préalablement posi- tionnés. Le fil circonférentiel c est alors placé tangen- tiellement au diamètre extérieur de la bague 3 et les pla- ques d'aiguillage 7 sont remontées sur le bâti 4. La machine est prête à fonctionner. La rampe fixe 6 impose la hauteur des doigts mobiles 9a par l'inter- médiaire des têtes 15. La figure 1 montre un doigt 9a, à gauche en position basse et à droite en position haute pour laquelle son extrémité vient en butée contre le doigt 9b correspondant, formant ainsi une colonne continue 9. La rampe 6 est horizontale en position basse dans la zone IV du bâti, horizontale en position haute dans la zone II en face de la zone IV, inclinée ascendante de la position basse vers la position haute dans la zone 111, et inclinée descen- dante de la position haute vers la position basse dans la zone I. Au moment du démarrage de la machine, le fil circonférentiel c est tendu entre la bobine 21 et les bagues 3 et se trouve engagé entre le fil r accroché à la plaquette 8 en position basse et le fil r' accroché à la plaquette 8' en position haute 'voir figures 1 et 2). Quand le moteur 13 entraîne en rotation les plateaux 1 et 2, le fil circonfé- rentiel c se déroule de la bobine 21 et s'enroule donc au- tour de deux fils radiaux voisins. Cette opération s'effec- tue dans la zone IV o les deux doigts 9a et 9b sont écartés, ce qui permet le passage du fil circonférentiel. Dans la zone III, la came 6 étant ascendante, les doigts 9a se re- lèvent sous l'action de leur tête 15. Dans la zone II les doigts 9a et 9b sont en butée et forment une colonne conti- nue lisse sur laquelle les plaquettes 8 peuvent glisser de bas en haut et de haut en bas, leurs orifices étant prévus sur les doigts 9 avec un faible jeu. Dans cette zone les- dites plaquettes 8 attaquent les -ainures de guidage 23 et 24 de l'aiguillage 7. On voit que les plaquettes arrivant en position haute sont déplacées vers une position basse et inversement les plaquettes arrivant en position basse sont déplacées vers une position haute. Les plaquettes hautes et basses étant décalées angulairement sur le pla- teau arriveront en position décalée au point P et le fran- chiront sans risque de heurt 'figure 3). Le jeu entre les doigts et les plaquettes ou encore un trou oblong ménagé dans chaque plaquette, permettront à celles-ci de s'incliner dans la partie en pente de l'aiguillage. Cette inversion des plaquettes entraîne une inversion des fils radiaux r, r', le fil haut passant en bas et inversement. Cela veut dire que le fil circonférentiel c va s'enrouler entre deux faisceaux de fils radiaux comme on le voit plus précisément à la figure 1. On notera que la tension du fil circonférentiel est réglée pour bien po- sitionner ce fil et pour doser le tassage des enroulements précédents. Le tissage obtenu est alors du type taffetas tel que représenté à la figure 6. Enfin dans la zone I, la came 6 étant descen- dante, les doigts 9a retiennent en position basse. On a représenté à la figure 7, le développé du mécanisme d'inversion pour vingt-cinq plaquettes numé- rotées de 1 à 25, faisant apparaître le profil de la rampe 6 dans les quatre zones, la position correspondante des doigts 9a et 9r, ainsi que l'emplacement de la plaque d'ai- guillage 7. Selon des variantes de réalisation, on peut obtenir des tissages dont les fils radiaux r sont inclinés de la position radiale jusqu'à la position tangentielle comme on le voit à la figure 8. Ceci est obtenu après la mise ern place des fils radiaux en décalant la bague 3 de l'angle désiré, par rapport au plateau. Le ressort 20 rat- trape alors la différence de longueur entre les deux posi- tions. Quand on superpose deux tissus identiques selon la figure 8, dont un est retourné, on a un tissu à renforcement symétrique comme le montre la variante de réa- lisation de la figure 9. Par ailleurs il peut être intéressant d'ob- tenir un tissu à remplissage quasi constant, compensant le fait que l'espace entre deux fils radiaux adjacents augmente aussi avec le rayon. Pour cela des fils radiaux doivent être rajoutés quand l'espace devient égal par exemple à la largeur de deux fils comme on voit à la figure 10. On peut réaliser cette opération en préparant la machine avec le nombre total de fils radiaux, mais en faisant en sorte que certains d'en- tre eux ne soient pas tout de suite intéressés au tissage avant que le tissage n'ait atteint un certain rayon R. Pour cela un certain nombre de plaquettes 8b sont montées tout à fait en partie haute du doigt 9b comme on l'a représenté en pointillé à la figure 1. Elles échappent ainsi à l'action de l'aiguillage 7 et n'interviennent pas dans le tissage. Un mécanisme non représenté les remet en position normale quand le tissage a atteint le rayon R et la totalité des fils radiaux contribue alors au tissage. Pour obtenir un tissage en forme de cône ou en forme de dôme au lieu du tissage à plat précédemment dé- crit, on utilise le montage représenté à la figure 11. Au lieu de la bague 3 on dispose d'une bague spéciale 26 dont la face supérieure est profilée et présente une certaine inclinaisonr corresponridant à l'inclinriaisonr du cône tissé recherché. Cette bague est fixée à une couronne 27 par un jeu de vis 28, les fils r et c étant pincés entre les deux. La couronne 27 est elle-même solidaire d'un étrier 29 ré- glable en hauteur à l'aide du bouton molleté 30. Ledit bou- ton permet le réglage en hauteur de la bague 26 par rapport aux plateaux 1 et 2, au fur et à mesure du déroulement du tissage pour que celui-ci suive la pente de la bague. Pour plaquer le tissage sur cette forme, la tension des fils in- férieurs r sera supérieure à celle des fils supérieurs, du fait d'une plus grande longueur donc d'une traction plus forte exercée par le ressort 20 sur les fils inférieurs. Enfin l'on comprend qu'il serait possible de réaliser des renforts tels que, par exemple, celui ireprésen- té sur la figure 12 en adaptant la machine et plus parti- culièrement les bagues 3a, 3b, 26, 27 à la forme du renfort voulu. REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication de renforts polaires à l'aide de fils radiaux et de fils circonférentiels conti- nus, caractérisé en ce qu'il consiste à tendre des fils radicaux (r) entre un moyeu et alternativement l'un ou l'autre de deux flasques superposés (1,2), ménageant ainsi un espace dans lequel le circonférentiel (c) est bobiné, et ence qu'une inversion de chaque fil radial d'un flasque à l'autre est assuré à chaque tour. 2.- Machine à tisser des renforts polaires constitués defils radiaux et de fils circonférentiels conti- nus pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 et comportant un ensemble rotatif à deux flasques paral- lèles monté sur un bâti support et entraîné par un moteur, caractérisée en ce que les flasques sont deux plateaux (1 et 2) délimitant entre eux une chambre de tissage (19), dont le plateau inférieur (2) porte sur sa périphérie des doigts coulissant (9a) et dont le plateau supérieur (1) porte des doigts fixes (9b), à l'aplomb des doigts coulissants, les- quels doigts occupant des positions o ils sont écartés les uns des autres dans au moins un secteur IV du bâti support (4) et des positions en contact les uns avec les autres dans au moins un autre secteur II du bâti support pour former des colonnes continues fermant la chambre de tissage, les doigts (9) servant de support à des plaquettes (8) d'accrochage de fils radiaux (r), et en ce que des moyens sont prévus sur la périphérie du bâti support pour assurer le déplacement des doigts coulissants(9a) perpendiculaire- ment au plateau (2), et le déplacement des plaquettes (8) sur lesdits doigts en fonction de leur position par rap- port au bâti support. 3.- Machine à tisser selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens destinés à assurer le dé- placement des doigts coulissants(9a) perpendiculairement au plateau (2), sont constitués d'une rampe (6) prévue sur le pourtour d'une couronne fixe (14) solidaire du bâti support (4), et d'une tête (15) solidaire de chaque doigt coulissant qui est engagée dans ladite rampe et commande le déplacement vertical des doigts en fonction de leur rotation par rap- port audit bâti (4). 4.- Machine à tisser selon les revendications 2 et 3, caractérisée en ce que la rampe (6) est horizon- tale en position basse selon un secteur IV du bâti support (4),est horizontale en position haute selon un secteur II situé en face du secteur IV, est inclinée ascendante de la position basse vers la position haute selon un secteur intermédiaire III, et est inclinée descendante de la.po- sition haute vers la position basse selon un secteur intermédiaire I. 5.Machine à tisser selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'au moins une bague (3,26) servant à l'accrochage des fils radiaux (r) et circonférentiel (c), est prévue autour du manchon (26) du plateau supérieur (1) et tourne avec les plateaux (1 et 2). 6.- Machine à tisser selon la revendication 5, caractérisée en ce que la bague est composée de deux demi- bagues superposées (3a et 3b) fixées l'une à l'autre entre lesquelles sont pincés les fils radiaux (r) et le fil circonférentiel (c). 7.- Machine à tisser selon la revendication 5, caractérisée en ce que la bague (26) présente une face supérieure profilée ayant une certaine inclinaison corres- pondant à l'inclinaison de la forme tissée recherchée, et en ce qu'elle coulisse le long du manchon 16 du plateau supérieur (1). 8.- Machine à tisser selon les revendica- tions 5 et 7, caractérisée en ce qu'une couronne (27) est fixée à la bague (26) pour le pincement des fils radiaux (r) et circonférentiels (c) et en ce que ladite couronne est manoeuvrable en hauteur par rapport au pla- teau (1). 9.- Machine à tisser selon la revendication 2, caractérisée en ce que les plaquettes (8) sont munies d'un orifice grâce auquel elles sont engagées sur les doigts (9a, 9b) et en ce que leurs extrémités pénétrant à l'intérieur de la chambre de tissage (19) portent des organes de tension (20) pour l'accrochage des fils radiaux (r). 10.- Machine à tisser selon les revendications 2 et 9, caractérisée en ce que les plaquettes sont engagées alternativement sur les doigts coulissants inférieurs (9a) et sur les doigts fixes supérieurs (9b). 11.- Machine à tisser selon les revendica- tions 2 et 4, caractérisée en ce que le moyen destiné à assurer le déplacement des plaquettes (8) sur les doigts (9) est constitué d'une plaque verticale d'aiguillage (7), s'étendant selon un secteur II du bâti support et fixé audit bâti extérieurement à la rampe (6), et coopérant avec l'extrémité extérieure desdites plaquettes (8). 12.- Machine à tisser selon la revendication 11, caractérisée en ce que la plaque (7) est constituée d'une partie inférieure (7d), dont la découpe supérieure présente deux pans légèrement inclinés vers le haut se rencontrant en unpoint central P, d'une partie supérieure (7a) dont la découpe inférieure présente deux pans légère- ment inclinés vers le bas, et deux parties triangulaires latérales (7b, 7c) dont les côtés sont parallèles aux pans inclinés des parties (7a et 7b), ces parties étant légèrement écartées les unes des autres pour former deux échancrures (23, 24) qui partent d'une extrémité de la plaque (7) pour aboutir à l'extrémité opposée après un croisement au point central P, et forment des rainures de guidage pour les plaquettes (8). 13.- Machine à tisser selon les revendications 2 et 11, caractérisée par le fait que certaines plaquettes (8b) sont montées tout à fait en partie haute du doigts (9b) o elles échappent à l'action de l'aiguillage (7) pendant une première fraction du tissage o elles n'interviennent pas, en attendant leur remise en place normale pour in- tervenir pendant une deuxième fraction du tissage.