Brevet FR2649899A1 — publié le 19910125

l "RAQUETTE DE TENNIS" La présente invention concerne une raquette de jeu de balle, plus particulièrement destinée au jeu de tennis, et plus précisément à une raquette de ce type réalisée en matériau composite, à base d'un renfort fibreux et d'une matrice en matériau organique (résine époxy, par exemple) . Les qualités d'une raquette sont déterminées par plusieurs critères, tels que: performance - confort - coût - résistance - esthétique. Au moment de la frappe de la balle, le cadre d'une raquette est soumis à des contraintes de flexion et de torsion. De plus, on sait qu'un système soumis à une perturbation vibre selon une ou plusieurs fréquences propres qui sont caractéristiques de sa structure et résultent de sa distri- bution de masse et de raideur. Ces vibrations induisent, elles aussi, des contraintes importantes dans le cadre de la raquette. La combinaison de ces différentes contraintes est susceptible d'entraîner des ruptures. Pour ce qui est des cadres de raquettes réalisés en profilé métallique (FR-2 172 578 - US-I 676 051), ou en structure composite de sections constantes (GB-I 536 873), ces raquettes sont, en général, lourdes, car pour répondre aux critères de solidité, il est nécessaire d'utiliser une section résistant aux contraintes maximales, ce qui a pour conséquence de surdimensionner localement cette section pour les points moins sollicités. D'autre part, il est connu de renforcer un cadre de raquette en ajoutant localement, dans sa composition, des fibres de renfort, placées suivant la direction et dans les zones préférentiellement sollicitées (FR-2 544 208). Pour limiter leur poids, il est connu de réaliser des cadres de raquette de section triangulaire ou trapézoïdale, avec des lignes plus ou moins curvilignes (DE-3 325 098). Dans ce type de raquettes, la grande base du trapèze ou un côté du triangle est positionné perpendiculairement au plan de cordage, et toujours sur la face extérieure du cadre. Pour minimiser les risques de rupture du cadre, ces raquettes doivent, elles aussi, être surdimensionnées localement pour résister aux contraintes maximales. Il est par ailleurs connu de prévoir des raquettes dont la section varie tout le long du cadre, dans le but d'améliorer les qualités de jeu. Le document EP-A-0 176 021 concerne par exemple une raquette de tennis à cadre de section variable, qui est prévue pour optimiser l'effet de renvoi de la balle en accordant la fréquence d'oscillation du cadre sur le temps de contact balle-cordage. Cette raquette présente une épaisseur E (prise dans le 264989? sens orthogonal au plan de la raquette) qui est variable et qui est maximale au niveau des branches, cette épaisseur étant par ailleurs supérieure à celle du manche. Un tel surdimensionnement de l'épaisseur du cadre conduit probablement à éviter les risques de rupture de celui-ci. Cependant, les raquettes obtenues sont très rigides, de sorte que si elles sont susceptibles d'être appréciées par les très bons joueurs, elles conviennent moins bien aux débutants en raison de leur faible tolérance au décentrage du point d'impact de la balle et de leur manque de confort. Il convient en outre de remarquer que la raquette obtenue peut paraître inesthétique aux yeux de certains utilisateurs, plutôt enclins à acquérir une raquette d'apparence fine, et par suite plutôt élégante. Pour simplifier la fabrication des raquettes à section de forme variable le long du cadre, il est connu d'utiliser comme renfort fibreux, une tresse ou "chaussette" de périmètre constant, plus facilement réalisable, ce qui permet d'obtenir un profil de forme variable, mais de périmètre constant. (demande de brevet FR-88 06066). Dans ce type de raquette, la section est assimilable à un trapèze curviligne, ayant une grande base perpendiculaire au plan de cordage et située sur la face extérieure du cadre. Toutes ces raquettes, à profils constants ou variables, ont été dimensionnées pour résister aux contraintes maximales subies, au détriment, parfois, de l'optimisation en termes de coûts ou de poids. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des raquettes existantes, en fournissant une raquette qui est fine, performante, résistante, et d'un prix de revient modéré. A cet effet, la raquette de tennis qu'elle concerne, comprenant un cadre obtenu à partir d'un profilé dont la section est de forme variable, présentant une fibre neutre située à des distances différentes du bord interne et du bord externe du cadre, est caractérisée en ce que les distances respectives entre la fibre neutre et les bords interne et externe du cadre varient le long du pourtour de celui-ci. La fibre neutre est définie comme étant la ligne fictive au niveau de laquelle s'équilibrent les moments des contraintes de traction et de compression s'exerçant sur un élément allongé. La variation de la forme de la section, donc la variation de la quantité de renforts fibreux dans l'épaisseur de la paroi qui constitue le matériau composite, induit une variation de la position de la fibre neutre. Elle permet de renforcer localement le cadre, dans les zones et sur les faces de celui-ci, intérieure ou extérieure, souhaitées, sans ajouter de renforts locaux et sans augmenter inutilement la section du cadre. Ceci permet donc de disposer d'un cadre de raquette qui, tout en conservant un bon niveau de performance, répond parfaitement aux autres critères de qualité d'une raquette, à savoir: résistance à la rupture, faible poids, coût raisonnable, et esthétique attrayante. Selon une première forme d'exécution, dans chaque zone du pourtour du cadre, la fibre neutre se trouve plus proche du bord, interne ou externe, subissant les contraintes de compression que du bord, externe ou interne, subissant les contraintes de traction, dans la mesure o la résistance en cormpression du matériau constitutif du cadre est inférieure à la résistance en traction. Il faut en effet considérer que les résistances en traction et en compression sont différentes, la résistance en traction étant de l'ordre de 2,5 fois supérieure à la résistance en compression, dans le cas d'un matériau composite à base de verre. Avantageusement la fibre neutre se trouve le plus près du bord externe du cadre, dans quatre zones de celui-ci correspondant respectivement à la tête, au pont inférieur, et aux deux zones situées à mi-distance entre la tête et le pont inférieur. En outre la fibre neutre se trouve le plus près du bord interne du cadre, dans les quatre zones de celui-ci décalées angulairement d'environ 45 avec la tête et le pont inférieur. Selon une forme d'exécution de cette raquette, la forme du cadre présente, dans les huit zones correspondant à la tête, au pont inférieur, aux zones situées à mi-distance entre elles, ainsi qu'aux zones décalées de 45 par rapport aux précédentes, une section trapézoïdale curviligne et de même forme et surface, la grande base du trapèze étant, dans chaque zone, située du côté du bord subissant les contraintes de compression. Dans les zones de transition entre les zones soumises aux contraintes maximales en traction et en compression le profilé appartenant au cadre possède une section différente assurant le passage d'une section trapézoTdale à une autre section trapézoïdale pivotée de 180 par rapport à la précédente. Dans ces zones de transition, les contraintes en compression et en traction sont sensiblement équilibrées, de telle sorte que la fibre neutre est sensiblement centrée par rapport aux bords interne et externe du cadre. Avantageusement la forme de la section de la raquette est telle que le rapport des distances entre la fibre neutre, et les deux bords du cadre interne et externe respectivement, est égal au rapport entre les résistances en traction et en compression du matériau constitutif du cadre. Selon une forme simple de réalisation de cette raquette le périmètre de la section du cadre est constant, quelle que soit la localisation de la section le long du pourtour du cadre. Selon une autre forme d'exécution de cette raquette le périmètre de la section du cadre est variable suivant la localisation de la section le long du pourtour du cadre. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cette raquette, comparativement à une raquette classique Figure 1 est une vue de face très schématique d'une raquette classique Figure 2 représente, en pointillés, la déformatiofi du cadre sous -un type de sollicitations Figure 3 est une vue d'un diagramme de disposition des forces résultantes en différents points du cadre de la raquette Figure 4 est une vue schématique en coupe transversale du cadre de la raquette sur laquelle sont positionnées l'épaisseur E et la largeur L; Figure 5 représente la courbe de répartition des contraintes sur une portion du cadre dont la section est représentée figure 4; Figure 6 est une vue de face de la raquette selon l'invention, représentant des sections en différents points du cadre; Figures 7,8 et 9 sont trois vues en coupe du cadre de cette raquette selon les lignes VII-VII, VIII-VIII et IX-IX de figure 6. La figure I représente une raquette de tennis possédant un manche 2 et un cadre 3. Sur ce cadre sont tracées quatre lignes en traits mixtes qui se croisent au point central O du panier, une ligne y'y orientée longitudinalement, une ligne x'x transversale, et deux lignes m'm et n'n disposées à 45o des deux lignes précédentes. Il convient de considérer, comme montré à la figure 2, que le cadre d'une raquette se déforme dans son plan lors de l'opération de cordage, puis lors de chaque impact d'une balle. La ligne représentée en traits pleins correspondant à un cadre au repos, celui-ci prend la position représentée en pointillés, après tension du cordage ou au moment de l'impact d'une balle. Il est clair que l'action exercée par les cordes dans le sens longitudinal et dans le sens transversal, tend à déformer le cadre pour lui donner une forme plus "rectangulaire" qu'à l'origine. Il résulte de cette déformation des contraintes localisées, qui sont préférentiellement des contraintes de compression et des contraintes de traction, selon l'emplacement o l'on se trouve sur le cadre de la raquette, et suivant le bord du cadre dont il s'agit. La figure 3 indique, au niveau des différentes lignes x'x, y'y, m'm et n'n, quelles sont les résultantes des efforts de compression et de traction sur les deux bords interne et externe du cadre. Les zones subissant un effort résultant de compression sont repérées par la lettre C, tandis que les autres subissant un effort résultant de traction sont repérées par la lettre T. Pour la réalisation en matériaux composites d'une raquette de tennis, les résistances en traction et en compression étant très différentes, avec un rapport d'environ 2,5, il est avantageux d'utiliser, dans les zones ou les contraintes sont déséquilibrées, des formes trapézoïdales ou triangulaires, curvilignes dont la section soit telle que la fibre neutre F, qui est située du côté de la grande base, comme cela ressort des figures 4 et 5, soit située à des distances respectives de la petite base et de la grande base dans le rapport'- 2,5. La figure 6 représente une raquette selon l'invention dans laquelle le cadre possède la forme du profilé de figure 4, dans les zones situées à proximité des intersections avec les axes x'x, y'y, m'm et n'n. Comme montré aux figures 7 et 8, la grande base 5 du profilé 4 est toujours située du côté du cadre sur lequel se produisent les contraintes en compression, tandis que la petite base 6 est tournée du côté du cadre sur lequel agissent les contraintes en traction. Le passage d'une zone à l'autre est effectué par une zone de transition o les contraintes en compression et en traction sont sensiblement équilibrées et o la fibre neutre F est centrée. Il résulte de cette structure une variation de la forme du cadre sur le pourtour de celui-ci, la ligne de crête 7 étant de position variable, de même que la fibre neutre F qui est représentée en pointillés à la figure 6. Il doit être noté *que, dans les zones de transition, le profilé peut posséder une forme différente de celle représentée à la figure 9, le périmètre du profilé dans cette zone pouvant être le même que dans les zones o il possède les formes représentées aux figures 7 et 8, ou posséder un périmètre différent. L'épaisseur E de la section du cadre et la largeur L de cette même section peuvent être constantes, quelle que soit la localisation le long du pourtour du cadre, ou variables en fonction de celle-ci. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante, en fournissant une raquette de tennis dont le cadre possède une grande résistance, en limitant les risques de fissuration, sans nécessiter de renforts mécaniques lpcaux, ou une augmentation importante de la section sur la totalité de la périphérie du cadre. Il en résulte une raquette performante, économique de réalisation, esthétique et légère. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette raquette de tennis décrite ci-dessus à titre d'exemple elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi, notamment, que la section du cadre pourrait être différente sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Raquette de tennis comprenant un cadre (3) composé d'un profilé dont la section de forme variable, présentant une fibre neutre (F) située à des distances différentes, respectivement du bord interne et du bord externe du cadre, caractérisée en ce que les distances respectives entre la fibre neutre (F) et les bords interne et externe du cadre (4) varient le long du pourtour de celui-ci. 2. Raquette de tennis selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'en chaque zone du pourtour du cadre, la fibre neutre (F) se trouve plus proche du bord interne ou externe subissant les contraintes de compression (C) que du bord externe ou interne subissant les contraintes de traction (T), dans la mesure o la résistance en compression du matériau constitutif du cadre est inférieure à la résistance en traction. 3. Raquette de tennis selon la revendication 2, caractérisée en ce que la fibre neutre (F) se trouve le plus près du bord externe du cadre, dans quatre zones de celui-ci correspondant respectivement à la tête, au pont inférieur, et aux deux zones situées à mi-distance entre la tête et le pont inférieur. 4. Raquette de tennis selon la revendication 2, caractérisée en ce que la fibre neutre (F) se trouve le plus près du bord interne du cadre, dans les quatre zones de celui-ci décalées angulairement d'environ 45 avec la tête et le pont inférieur. 5. Raquette de tennis selon l'ensemble des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que le cadre présente, dans les huit zones correspondant à la tête, au pont inférieur, aux zones situées à midistance entre elles, ainsi qu'aux zones décalées de 45 par rapport aux précédentes, une section curviligne définie et de même forme et surface, la grande base (5) du trapèze étant, dans chaque zone, située du côté du bord subissant les contraintes de compression. 6. Raquette de tennis selon la revendication 5, caractérisée en ce que, dans les zones de transition entre les zones soumises aux contraintes maximales en traction et en compression, le profilé du cadre possède une section de forme différente assurant le passage d'une section trapézoîdale curviligne à une autre section trapézoîdale curviligne pivotée de 180 par rapport à la précédente. 7. Raquette de tennis selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que la forme de la section de la raquette est telle que le rapport des distances entre la fibre neutre (F) et les deux bords (6,5) du cadre interne et externe respectivement, est égal au rapport des résistances en traction et en compression du matériau constitutif du cadre. 8. Raquette de tennis selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisée en ce que le périmètre de la section du cadre est variable suivant la localisation de la section le long du pourtour du - cadre. 9. Raquette de tennis selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisée en ce que le périmètre de la section du cadre est constant, quelle que soit la localisation de la section le long du pourtour du cadre. 10. Raquette de tennis selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'épaisseur E de la section est constante, quelle que soit la localisation de la section le long du pourtour du cadre. Il. Raquette de tennis selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la largeur L de la section est constante, quelle que soit la localisation de la section ie long du pourtour du cadre.