Brevet FR2626186A1 — publié le 19890728

La présente invention a trait à une raquette de tennis et plus particulièrement à une raquette de tennis comportant un cadre et un manche, réalisés d'un seul tenant en résine synthétique renforcée par des fi- bres, une poignée contiguë à l'extrémité inférieure du manche et un coeur prévu à l'intérieur de l'extrémité inférieure du cadre pour constituer une zone de frappe- ment de la balle. Depuis peu, les raquettes de tennis à cadre et à manche réalisés d'un seul tenant en résine synthétique renforcée par des fibres ont pris la prédominance sur le marché par rapport aux raquettes en bois ou en aluminium. Dans la conception d'une raquette de tennis de ce type, la "souplesse" présentée par le manche au moment o il frappe la balle est un facteur important, comme pour les raquettes en d'autres matériaux. Divers fabricants com- mercialisent désormais diverses sortes de raquettes de tennis dont la souplesse diffère selon le niveau du joueur. Jusqu'à présent, on a surtout étudié la souplesse présentée par la raquette dans la direction de frappement de la balle. Autrement dit, lorsqu'un joueur frappe une balle en tenant la poignée, le manche se déforme en sens opposé à celui de lancement de la balle du fait du choc de la balle contre les cordes qui sont tendues sur la zo- ne de frappement et, à l'instant suivant, il se déforme dans le sens inverse. On augmente la vitesse de renvoi de la balle en utilisant cette vibration. D'autre part, des recherches récentes ont révélé que des raquettes, no- tamment raquettes FRP, vibrent lors de l'impact non seu- lement dans la direction précitée de frappement de la balle mais aussi, dans les deux parties latérales du ca- dre, dans la direction tendant à rapprocher et écarter ces parties du centre de la zone de frappement. Plus par- ticulièrement, lors de l'allongement subi par les cordes au moment de l'impact, les deux parties latérales du ca- dre auxquelles sont fixées les deux extrémités des cor- des latérales relativement courtes se déforment vers le centre en se rapprochant l'une de l'autre, donnant lieu à une autre vibration différente de celle apparaissant dans le sens de frappement de la balle. Cette vibration des deux parties latérales du cadre n'a presque pas été prise en considération jusqu'à pré- sent, parce qu'elle est assez faible par rapport à celle apparaissant suivant la direction de frappement de la balle. Toutefois, à la suite de recherches poussées, 1' inventeur a constaté qu'une corrélation entre ces deux vibrations exerce un effet important sur l'efficacité d'une raquette. Des expériences menées par l'inventeur ont montré que, pour les raquettes courantes, le temps écoulé jusqu'à l'apparition d'une amplitude maximale initiale des vibrations intervenant dans la direction de frappement de la balle diffère de pas moins de 15% du temps écoulé jusqu'à apparition d'une amplitude maximale initiale des vibrations intervenant dans les deux par- ties latérales du cadre. Par conséquent, les deux vibra- tions interagissent l'une avec l'autre pour perturber la transmission d'énergie à la balle. La présente invention a été faite en se basant sur cette découverte et a pour but de réaliser une raquette de tennis de nature à assurer une corrélation optimale entre la vibration apparaissant dans le manche dans la direction de frappement de la balle et la vibration dé- plaçant à va-et-vient par rapport au centre de la zone de frappement les deux parties latérales du cadre l'une par rapport à l'autre, afin d'assurer une transmission efficace d'énergie à la balle. Suivant la présente invention, une raquette de ten- nis comprend un cadre et un manche, réalisés d'un seul tenant en résine synthétique renforcée par des fibres, une poignée contiguë à l'extrémité inférieure du manche et un coeur prévu à l'intérieur de l'extrémité inférieu- re du cadre pour définir une zone de frappement de la balle. Le manche présente, perpendiculairement à la zone de frappement, une épaisseur minimale (T2) dans une par- tie intermédiaire de sa longueur et cette épaisseur mi- nimale (T2) représente 60 à 80% de l'épaisseur (Tl)qu'il présente à son extrémité inférieure. Le cadre présente suivant la même direction une épaisseur maximale (T3) dans les tronçons de ses parties latérales correspondant à un point de frappement optimal et une épaisseur mini- male (T4) à son sommet, l'épaisseur maximale (T3) repré- sentant 110 à 140%o de l'épaisseur (T1) et 135 à 160% de l'épaisseur minimale (T4). Le temps mis par le manche à atteindre une amplitude maximale initiale en vibrant dans la direction de frappement de la balle lors de 1' impact de la balle est ainsi rendu approximativement égal au temps mis par les parties latérales du cadre à atteindre une amplitude maximale initiale en vibrant vers le centre de la zone de frappement lors de l'impact. De préférence, le temps mis par le manche à attein- dre l'amplitude maximale représente 90 à 110%5 du temps mis par le cadre à atteindre l'amplitude maximale. Suivant un autre aspect de l'invention, dans une ra- quette de tennis du type indiqué ci-dessus, on fixe 1' épaisseur présentée par le cadre et par le manche perpen- diculairement à la zone de frappement en sorte qu'elle diminue graduellenient depuis l'extrémité inférieure du manche jusqu'à une partie intermédiaire de la longueur de celui-ci, puis augmente graduellement depuis la partie intermédiaire vers les parties latérales du cadre dans le voisinage du milieu de la longueur et diminue ensuite graduellement depuis ce milieu vers le sommet du cadre, de façon que le temps mis par le manche à atteindre une amplitude maximale initiale en vibrant dans la direction de frappement de la balle lors de l'impact d'une balle représente 90 à 110% du temps mis par les parties latéra- les du cadre à atteindre une amplitude maximale en vi- brant vers le centre de la zone de frappement lors de l'impact. La vibration du manche suivant la direction de frap- pement de la balle et la vibration des parties latérales du cadre vers le centre de la zone de frappement sont en rapport étroit avec l'épaisseur présentée par la raquette perpendiculairement à la zone de frappement. Suivant la présente invention, on règle l'épaisseur comme indiqué cidessus de façon à rendre le temps mis par le manche à atteindre l'amplitude maximale lors de l'impact approximativement égal à celui mis par les parties laté- rales à atteindre l'amplitude maximale. Par conséquent, pendant le temps au cours duquel la balle demeure sur les cordes après apparition des amplitudes maximales,il y a transmission synergique à la balle à la fois d'une force répulsive engendrée par le manche en cours de re- tour dans la direction de lancement de la balle et d'une force répulsive engendrée par les cordes et accrue par le mouvement de retour des parties latérales du cadre vers leurs positions normales. D'autres buts, aspects et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-dessous de cer- taines réalisations préférées de l'invention en se réfé- rant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation de face d'une raquette de tennis suivant un mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 en est une vue latérale; les figures 3A à 3H sont des vues en coupe en bout suivant les lignes A-A à H- H de la figure 1; et les figures 4A, 4B et 5A, 5B sont des graphiques indiquant des résultats d'essais obtenus avec la raquet- te selon l'invention. On se réfère d'abord à la figure i des dessins, qui représente une raquette de tennis suivant un mode de réalisation de l'invention, désignée par la référence générale 10. La raquette 10 comporte un cadre 12 et un manche 14 comprenant deux branches partant vers le bas, des deux côtés, des extrémités inférieures du cadre 12 pour se rejoindre à la partie inférieure de celui-ci,une poignée 16 étant contiguë à l'extrémité inférieure du manche convergent, On façonne le cadre 12 et le manche 14 d'un seul tenant en revêtant une âme en résine expan- sible telle qu'uréthanne d'une couche de fibres de ren- fort imprégnées de résine. Comme fibres de renfort, on peut utiliser diverses fibres telles que fibres de ver- re, de carbone et de polyamide aromatique, isolément ou en combinaison convenable. Dans la réalisation choisie à titre d'exemple, on utilise des fibres de verre et des fibres de carbone pour constituer des couches multiples. A l'intérieur et à l'extrémité inférieure du cadre 12 est prévu un coeur 18 qui est solidaire du cadre 12 et du manche 14 et délimite une zone de frappement de balle 20. Des cordes (non représentées) doivent être tendues dans la zone de frappement de balle 20 tant suivant la longueur de la raquette que perpendiculairement à la lon- gueur. De plus, une rainure 22 est ménagée le long de la surface périphérique extérieure du cadre 12 et un certain nombre de trous 24 de réception des cordes sont ménagés dans la rainure 22, s'étendant à travers le cadre 12. La structure ci-dessus est sensiblement la même que dans les raquettes FRP courantes. Selon un aspect fondamental de l'invention, on rend approximativement égaux le temps mis par le manche 14 à atteindre une amplitude maximale initiale lorsqu'il vi- bre dans la direction de frappement de la balle (indi- quée par la flèche X sur la figure 2) lors de l'impact et le temps mis par les parties latérales du cadre 12 à atteindre une amplitude maximale initiale lorsqu'elles vibrent en direction du centre O de la zone de frappement (suivant la direction indiquée par la flèche Y sur la figure 1) . L'inventeur a établi que ces deux vibrations sont en rapport étroit avec l'épaisseur présentée par le manche 14 et avec celle présentée par le cadre 12 perpen- diculairement à la zone de frappement 20, et a réalisé la raquette selon l'invention en modifiant l'épaisseur de manière continue. Afin de rendre les temps de vibration ci-dessus pro- ches l'un de l'autre, on réduit progressivement l'épais- seur du manche 14 à partir d'une valeur T1 existant à l'extrémité inférieure jusqu'à la partie intermédiaire o existe une épaisseur minimale T2, puis on l'augmente graduellement jusqu'à l'extrémité supérieure o le man- che rejoint le cadre 12. D'autre part, on augmente gra- duellement l'épaisseur du cadre 12 depuis les extrémités inférieures de celui-ci contiguës au manche 14 jusqu'aux parties flanquant le milieu, en longueur, du cadre 12 de façon A obtenir une épaisseur maximale T3 dans les tron- çons des parties latérales de celui-ci correspondant au point optimum de frappement ou centre de percussion de la zone 20. L'épaisseur du cadre diminue ensuite graduel- lement vers le haut o l'épaisseur est minimisée comme indiqué en T4. Dans la réalisation choisie A titre d'exemple, le manche 14 présente une épaisseur T1 dans sa partie inté- rieure telle qu'indiquée par la ligne A-A sur la figure 1, l'épaisseur T1 étant de 25 mmo L'épaisseur du manche diminue graduellement en passant par la partie B-B, si- tuée à 252 mm de l'extrémité supérieure de la poignée, et devient minimale dans la partie C-C, située à 282 mm de l'extrémité de la poignée. La partie B-B a une épais- seur de 19,5 mm et l'épaisseur minimale T2 de la partie C-C est de 18 mm. Ainsi, le rapport d'épaisseurs T2/T1 est de 72%. L'épaisseur du manche se met ensuite à aug- menter A partir de la partie C-C en passant vers le haut par la partie DD jusqu'à la jonction avec le cadre 12, l'épaisseur de la partie D-D située à 312 mm au-dessus de l'extrémité de la poignée étant de 19,6 mm. L'épaisseur continue d'augmenter dans le cadre 12 en allant vers le haut A travers la partie F-F jusqu'à la partie G-G. La partie F-F est à environ 297 mm du haut du cadre et a une épaisseur de 27 mm, tandis que la par- tie G-G est à environ 231 mm au-dessous du sommet et a mm d'épaisseur. La partie G-G est placée d'une maniè- re générale aux environs du milieu en longueur du cadre 12 et, plus précisément, elle est située sur le tronçon de partie latérale du cadre correspondant au point opti- mum de frappement ou centre de percussion qui est situé légèrement audessous du centre géométrique 0 de la face de frappement 20. Le cadre 12 présente au niveau de cette partie G-G son épaisseur maximale T3, dont la valeur mesurée est de 30 mm, ce qui donne un rapport T3/T1 de %. Dans la section allant de la partie G-G à la par- tie H-H qui est l'extrémité supérieure, l'épaisseur du cadre diminue graduellement et devient minimale à l'ex- trémité supérieure H-H. L'épaisseur minimale T4 du cadre est de 21 mm et donc le rapport de l'épaisseur maximale ci-dessus à l'épaisseur minimale, c'est-à-dire T3/T4, est d'environ 143%. Par conséquent, l'épaisseur de la raquet- te 10 est minimale au niveau de la partie intermédiaire C-C du manche 14 et maximale au niveau de la partie G-G voisine du milieu, en longueur, du cadre 12, le rapport T2/T3 étant de 60%. Quant à lui, le coeur 18 a en son milieu, dans la partie E-E, une épaisseur de 23,2 mm. Selon la présente invention, en vue de rendre les temps de vibration du manche 14 suivant la direction X et des parties latérales du cadre suivant la direction Y nettement plus proches l'un de l'autre que dans les ra- quettes classiques, il est nécessaire de fixer le rapport entre l'épaisseur minimale T2 du manche 14 et l'épaisseur T1 présentée par celui-ci à son extrémité inférieure, c'est T2/T1, à une valeur inférieure à 80%, le rapport de l'épaisseur maximale T3 du cadre 12 à l'épaisseur T1 ci-dessus, c'est-à-dire T3/T1, à une valeur supérieure à % et le rapport de T3 à l'épaisseur minimale T4 du cadre, c'est-à-dire T3/T4, à une valeur supérieure à %. D'autre part, si l'on fixait le rapport T2/T1 à moins de 60%, il en découlerait une trop faible résistan- ce mécanique du manche 14 ce qui soulèverait un problème de durabilité. De plus, un rapport T3/T1 dépassant 140% impliquerait une trop grande largeur dans le voisinage du milieu de la longueur du cadre, ce qui rendrait diffi- cile la manipulation de la raquette lors du frappement d'une balle. De plus, si le rapport T3/T4 dépassait 160%, la résistance mécanique du sommet du cadre s'en trouve- rait dégradée et le cadre pourrait se briser facilement. Par conséquent, il est nécessaire que les rapports T2/T1, T3/T1 et T3/T4 soientrespectivement de 60 à 80%, de 110 à 140% et de 135 à 160%. L'épaisseur (t) suivant la direction parallèle à la zone de frappement 20 est presque constante sur tout le pourtour du cadre 12, tandis que le manche 14 s'élargit un peu à partir de la pointe des branches inférieures vers les parties moyennes, puiss'étrécit jusqu'à son ex- trémité supérieure. Le présent inventeur a fabriqué une raquette exacte- ment telle que décrite ci-dessus et que représentée sur les dessins et s'est livré à des expériences pour mesu- rer les vibrations du manche 14 apparaissant suivant la direction X et celles des parties latérales du cadre apparaissant suivant la direction Y, de la manière sui- vante. D'abord, on a tendu des cordes en Nylon sur la zone de frappement de balle 20 sous une tension de 27 kg et l'on a fixé des capteurs propres à détecter des vi- brations à la surface intérieure (du côté de la zone de frappement 20) d'une partie latérale du cadre 12, au milieu de la longueur de celui-ci, et aussi sur les sur- faces avant (en vue en élévation) des parties de manche 14 à peu près à mi-longueur de celles-ci. On a relié ces capteurs à un appareil de mesure de contraintes dynami- ques pour obtenir des formes d'onde de chaque vibration. On a aussi fixé la raquette par la poignée 16 de façon que le manche 14 et le cadre 12 soient disposés vertica- lement. Ensuite, on a lancé une balle vers le centre O de la zone de frappement 20, perpendiculairement à celle- ci, à partir d'une machine de lancement de balles placée à une distance de 1,5 m, et l'on a mesuré les vibrations précitées engendrées par le choc de la balle sur les cordes. On a répété cette mesure en modifiant la vitesse de la balle entre 110 et 120 km/h. On a ainsi obtenu les formes d'onde indiquées sur la figure 4 à la vitesse de balle de 110 km/h et celles indiquées sur la figure 5 à la vitesse de balle de km/h. Sur chacune de ces figures, on a indiqué en A les vibrations subies par le manche 14 suivant la direc- tion de frappement de la balle (X) enregistrées d'après les signaux émanant du capteur fixé au manche, et en B les vibrations subies par la partie latérale du cadre suivant la direction Y en se rapprochant et en s'écartant du centre 0 de la zone de frappement 20 et enregistrées d'après les signaux émanant du capteur fixé au cadre 12. Comme indiqué sur la figure 4A, le temps mis par le man- che 14 à atteindre une amplitude maximale initiale après le début des vibrations a été de 13,38 millisecondes,et comme indiqué sur la figure 4B, le temps mis par la par- tie latérale du cadre à atteindre une amplitude maximale initiale a été de 12,50 millisecondes, la mesure partant du même instant que sur la figure 4A. La différence en- tre les deux temps était seulement de 0,78 milliseconde, ce qui signifie que le premier temps écoulé représente environ 106%5 du second. En d'autres termes, la différen- ce est d'environ 6o%. De plus, dans le cas o la vitesse de la balle était fixée à 120 km/h, on a observé un ef- fet surprenant: les deux temps écoulés coïncidaient ab- solument l'un avec l'autre, comme indiqué sur la figure 5. Il est à noter ici que l'instant auquel le manche commence à vibrer correspond sensiblement au moment o la balle heurte les cordes. Après avoir atteint les amplitudes maximales ci- dessus, les vibrations du manche et du cadre s'inversent. Autrement dit, le manche se déforme dans le sens de lan- cer de la balle tandis que les deux parties latérales du cadre reviennent en positions normales, en se rapprochant l'une de l'autre, et entre temps la balle quitte les cor- des et commence à se déplacer dans l'air. Par conséquent, du fait que les moments auxquels les deux vibrations at- teignent des amplitudes maximales initiales sont très voisins l'un de l'autre comme indiqué plus haut, au cours de la phase ultérieure de lancement de la balle, la sou- plesse (force répulsive) du manche et la force répulsive des cordes, augmentée par le retour des deux parties latérales du bâti, exercent sur la balle une action sy- nergique. En conséquence, il y a transmission à la balle de davantage d'énergie. Pour comparaison avec la raquette décrite ci- dessus, on a effectué un autre essai, de la même manière que ci-dessus, pour mesurer les vibrations d'une raquet- te de tennis courante dont l'épaisseur perpendiculaire- ment à la zone de frappement est sensiblement constante sur la totalité du manche et du cadre. On a choisi la raquette comparative de façon qu'elle ait sensiblement la même forme, vue en élévation, que la raquette selon la réalisation ci-dessus, sauf que la largeur du manche est presque constante. Selon les résultats de l'essai, à une vitesse de balle de 120 km/h, le temps écoulé jus- qu'à ce que le manche atteigne une amplitude maximale initiale après avoir commencé à vibrer était de 17,97 millisecondes, tandis que celui écoulé jusqu'à ce que la partie latérale du manche atteigne une amplitude maxima- le initiale après avoir commencé à vibrer était de 21,87 millisecondes. Il existait donc entre les deux vibra- tions un décalage dans le temps atteignant 3,90 millise- condes. Ce décalage correspond à environ 18% du temps de vibration de la partie latérale du cadre. Ceci signifie que dans cet exemple comparatif, même quand le manche commence à repousser la balle dans le sens de lancer, les parties latérales du cadre continuent encore un peu à se déformer vers le centre de la zone de frappement, c'est- à-dire dans le sens dans lequel la force répulsive des cordes se trouve affaiblie. Il en résulte l'apparition entre les deux vibrations d'une interaction qui affaiblit la force répulsive de l'ensemble de la raquette. Dans le cas o le décalage dans le temps est inversé, c'est-à- dire o les parties latérales du cadre atteignent l'am- plitude maximale avant que le manche ne l'atteigne, il y a aussi perte d'énergie répulsive du fait d'interfé- rence entre les vibrations. Comme décrit ci-dessus, suivant l'invention, on rend le temps mis par le manche à atteindre une amplitude ma- ximale initiale en vibrant dans la direction de lancement de la balle approximativement égal au temps mis par les deux parties latérales du cadre à atteindre une ampli- tude maximale initiale en vibrant vers le centre de la zone de lancement. Par conséquent, la force répulsive de l'ensemble de la raquette peut se transmettre effica- cement à la balle et il est donc possible d'augmenter la vitesse de renvoi de la balle. REVENDICATIONS 1. Raquette de tennis (10) comprenant un cadre(12), un manche (14), le cadre et le manche étant réalisés d'un seul tenant en résine synthétique renforcée par des fibres, une poignée (16) contiguë à l'extrémité inférieu- re dudit manche et un coeur (18) prévu à l'intérieur de l'extrémité inférieure dudit cadre pour définir une zone de frappement de balle (20), caractérisée en ce que le manche (14) présente, perpendiculairement à ladite zone de frappement, une épaisseur minimale (T2) dans une par- tie intermédiaire de sa longueur, cette épaisseur mini- male (T2) représentant 60 à 80% de l'épaisseur (T1) de l'extrémité inférieure du manche, et en ce que le cadre présente, suivant ladite direction, une épaisseur maxi- male (T3) dans les tronçons de ses parties latérales correspondant à un point de frappement optimal et une épaisseur minimale (T4) à son sommet, ladite épaisseur maximale (T3) représentant 110 à 140% de ladite épais- seur (T1) et 135 à 160% de ladite épaisseur minimale(T4), de sorte que le temps mis par ledit manche (14) à attein- dre une amplitude maximale initiale lorsqu'il vibre dans la direction de frappement de la balle lors de l'impact d'une balle est approximativement égal du temps mis par les parties latérales du cadre (12) à atteindre une am- plitude maximale initiale en vibrant vers le centre de la zone de frappement lors de l'impact. 2. Raquette de tennis selon la revendication 1, caractérisée en ce que le temps mis par ledit manche à atteindre ladite amplitude maximale représente 90 à 110% du temps mis par le cadre (12) à atteindre ladite ampli- tude maximale. 3. Raquette de tennis selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'épaisseur (t) présentée par le dit cadre parallèlement à ladite zone de frappement est sensiblement constante sur tout le pourtour du cadre. 4. Raquette de tennis selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite épaisseur minimale (T2)du manche (14) est de 15 à 20 mm et ladite épaisseur maxima- le (T3) du cadre (12) est de 27,5 à 35 mm. 5. Raquette de tennis selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite épaisseur minimale (T2) représente 50 à 70% de ladite épaisseur maximale (T3). 6. Raquette de tennis (10) comprenant un cadre (12), un manche (14), le cadre et le manche étant réalisés d'un seul tenant en une résine synthétique renforcée par des fibres, une poignée (16) contiguë à l'extrémité inférieu- re du manche et un coeur (18) prévu à l'intérieur de 1' extrémité inférieure du cadre pour définir une zone de frappement de balle (20), caractérisée en ce que l'épais- seur présentée par ledit cadre et ledit manche perpendi- culairement à ladite zone de frappement est fixée en sorte de diminuer progressivement depuis l'extrémité in- férieure du manche jusqu'à une partie intermédiaire de la longueur de celui-ci, d'augmenter ensuite progressive- ment depuis ladite partie intermédiaire jusqu'au tronçon de la partie latérale du cadre voisin du milieu en lon- gueur de celui-ci, puis de diminuer progressivement de- puis ce tronçon de la partie latérale jusqu'au sommet de celle-ci, de façon que le temps mis par le manche à at- teindre une amplitude maximale initiale en vibrant dans la direction de frappement de la balle lors de l'impact d'une balle représente 90 à 110% du temps mis par les parties latérales du cadre à atteindre une amplitude maximale initiale en vibrant vers le centre (0) de la dite zone de frappement lors de l'impact. 7. Raquette de tennis selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite épaisseur du cadre et du manche est minimale au niveau dudit milieu en longueur du manche et est maximale au niveau du tronçon de la partie latérale du cadre voisin du milieu, en longueur, de celui-ci, l'épaisseur minimale représentant 50 à 70% de l'épaisseur maximale.