Brevet FR2660892A1 — publié le 19911018

L'invention, qui se rapporte aux chars à voile, concerne plus particulièrement un nouveau châssis en matériau profilé à fibres composites. Les châssis de char à voile sont, d'une manière générale, constitués d'une ou plusieurs pièces assemblées, de configuration bien précise qui, selon la nature du matériau utilisé, doivent permettre d'obtenir des caractéristiques pouvant apparaître contradictoires, par exemple la plus grande légèreté possible et une excellente rigidité, tout en présentant une nervosité suffisante, c 'est-à-dire la faculté de pouvoir absorber rapidement les déformations temporaires auxquelles ledit cadre est soumis sous l'action de contraintes qu'il subit. Pour surmonter ces inconvénients, on a déjà pensé à réaliser des châssis de char à voile à l'aide de tubes métalliques. De tels châssis sont en général très lourds et présentent l'inconvénient de mal résister aux agents extérieurs (particulièrement à lThumidité), et finissent par subir des déformations irréversibles. Pour éviter cela, on a fabriqué des châssis de char à voile en alliages et/ou métaux spéciaux. Mais ces matériaux sont très coûteux, et, par conséquent difficilement acceptables. Il existe aussi des châssis en fibres minérales ou en bois, particulièrement en frêne, également plus coûteux mais aussi plus fragiles et beaucoup plus archaïques. De toute façon, quelle que soit la nature du matériau utilisé, les châssis présentent tous un manque de souplesse, ils n ' absorbent pas ou mal les déformations temporaires auxquelles le cadre est soumis sous l'action des contraintes qu'il subit, et supportent mal les efforts de la fatigue. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients -et présente un châssis de char à voile, constitué d'au moins un longeron et un essieu autoporteurs assemblés entre eux et supportant un mât ainsi que les équipements, caractérisé en ce qu'il est réalisé en matériau profilé à fibres composites formé d'une pluralité de couches textiles superposées, imprégnées de résine servant de liant, dont au moins une couche interne est constituée de fibres unidirectionnelles destinées à renforcer la résistance à la flexion du profilé, dont au moins une couche intermédiaire est constituée de fibres multiaxiales, et dont au moins une couche externe est également constituée de fibres unidirectionnelles. Avantageusement, les couches intermédiaires sont constituées de fibres quadriaxiales croisées à 450, ou de fibres biaxiales croisées de 30 à 450, par rapport aux fibres unidirectionnelles des couches internes et externes. Ainsi, le châssis fabriqué à partir du matériau profilé ci-dessus décrit, présente de nombreux avantages qui sont - une plus grande légèreté, - une conservation d'une certaine nervosité, - une résistance optimale à la torsion ainsi qu'au cisaillement et au flambage, - une déformabilité et une souplesse qui n'altèrent pas les qualités initiales dudit profilé (très bon amortisseur des vibrations), - une, excellente rigidité, et - peu d'entretien. L'invention et ses avantages seront cependant mieux compris grâce à l'exemple de réalisation de l'invention donné à titre indicatif mais non limitatif qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels la figure 1 illustre un char à voile, représenté schématiquement, réalisé à partir d'un matériau conforme à l'invention, et la figure 2 est une vue éclatée, en perspective, ouverte, montrant de manière schématique la constitution d'un tel matériau profilé. Le char à voile du type illustré à la figure 1 comporte un longeron 1, un pied de mât 2, un essieu 3, des roues il montées en bout d'essieu 3 et une roue 12 à l'extrémité avant du longeron 1. Ces éléments sont reliés entre eux par différentes fixations. Le châssis est constitué de l'assemblage du longeron 1 et de l'essieu 3. Pour que sa réalisation soit complète, on utilise aussi, bien entendu, une fourche, une tringle de direction, un palonnier de direction, une voile et un siège non représentés sur les figures, qui constituent l'équipement du char à voile et sont des éléments connus en soi ne faisant pas partie de l'invention. L'essieu 3 est réalisé à partir d'un profilé tel que schématisé à la figure 2. Ce profilé, désigné dans son ensemble par la référence 4, est constitué d'une pluralité de couches superposées de fibres composites renforcées qui enrobent un noyau 5 avantageusement formé d'un pain de mousse. Au-dessus du noyau 5 est enrobée une couche interne 6 constituée de fibres unidirectionnelles favorisant la résistance à la flexion du profilé, cette première couche étant renforcée par une seconde couche interne 7 également constituée de fibres unidirectionnelles évitant le délaminage. Puis, vient une première couche intermédiaire 8 constituée de fibres quadriaxiales, avantageusement réalisée en verre ou Kevlar (marque déposée) dont les fibres sont croisées à 450 par rapport aux fibres unidirectionnelles précédentes. En variante, cette couche quadriaxiale pourrait disposer aussi de fibres unidirectionnelles en plus faible proportion. Au-dessus de la couche 8 est prévue une deuxième couche intermédiaire 9 constituée aussi de fibres quadriaxiales ou éventuellement triaxiales. Enfin, une couche externe 10, qui coiffe le tout, est constituée de fibres unidirectionnelles, en carbone ou éventuellement en aramide/carbone. Les fibres unidirectionnelles et multiaxiales sont imprégnées d'une résine servant de liaison. Cette structure du profilé est utilisée pour la réalisation de l'essieu 3 et du longeron 1, étant entendu que des variantes peuvent être introduites dans Irun ou l'autre, et que la totalité du châssis peut donc ne pas être formée de profilés rigoureusement identiques. On voit que d'une manière générale, le profilé présente plusieurs couches différentes, ou une pluralité de couches textiles superposées, dont les couches internes 6, 7 et externe 10 sont en fibres composites et peuvent emprisonner un matériau alvéolaire 5. Eventuellement, la couche externe peut être recouverte d'un glaçage époxy, d'un "gel coat", etc... selon une variante de mise en oeuvre de l'invention. On notera aussi que, selon une variante de l'invention, les couches internes et externes sont constituées d'une seule matière textile et formées par empilage de tissu de verre et/ou de carbone et/ou d'aramide en utilisant éventuellement un noyau central 5 et un liant qui solidarise les couches comprimées jusqu'à ce que l'ensemble du corps composite soit polymérisé. Avec une telle disposition, les fibres des couches externes travaillent en compression, tandis que celles des couches internes travaillent en traction, ce qui veut dire - par exemple dans le cas de l'essieu 3 - que lreffort en flexion exercé traditionnellement au centre de l'essieu 3 par le longeron 1 sera reporté loin du centre, à proximité des roues 11, d'où une meilleure rigidité centrale et une meilleure répartition de l'effort en compression du châssis. De la même façon l'effort en flexion du longeron 1 serait reporté systématiquement sur la roue avant 12. L'invention n'est pas pour autant limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit, mais couvre toutes les variantes réalisées dans le même sens. Ainsi, il pourrait être envisagé de modifier le nombre de couches internes et de couches intermédiaires, notamment par le remplacement d'un essieu de classe 3 actuellement réalisé en frêne. REVENDICATIONS 1.- Châssis de char à voile, constitué d'au moins un longeron et un essieu autoporteurs assemblés entre eux et supportant un mât ainsi que les équipements, caractérisé en ce qu'il est réalisé en matériau profilé à fibres composites formé d'une pluralité de couches superposées, imprégnées de résine servant de liant, dont au moins une couche interne (6, 7) est constituée de fibres unidirectionnelles destinées à renforcer la résistance à la flexion du profilé, dont au moins une couche intermédiaire (8, 9) est constituée de fibres multiaxiales, et dont au moins une couche externe (10) est également constituée de fibres unidirectionnelles. 2.- Châssis selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couches textiles superposées enrobent un noyau (5) en matériau alvéolaire. 3.- Châssis selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couches intermédiaires (8, 9) sont constituées de fibres quadriaxiales croisées à 450 par rapport aux fibres unidirectionnelles des couches internes (6, 7) et externe (10). 4.- Châssis selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que les couches intermédiaires (8, 9) sont constituées de fibres biaxiales croisées de 30 à 450 par rapport aux fibres unidirectionnelles des couches internes (6, 7) et externe (10). 5.- Châssis selon les revendicaitons 1 et 3, caractérisé en ce que les couches (8, 9) de fibres quadriaxiales disposent de fibres unidirectionnelles en plus faible proportion. 6.- Châssis selon les revendications 1, 3 et 4 caractérisé en ce que les fibres multiaxiales sont des fibres de verre et/ou d'aramide. 7.- Châssis selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche externe (10) est constituée de fibres de carbone et/ou d'aramide/carbone.