Brevet FR2673276A1 — publié le 19920828

i POIGNEE D'ARC La présente invention a pour objet une poignée d'arc. Un arc est traditionnellement constitué par une poignée, une paire de branches, et une corde. La poignée est la partie centrale de l'arc, sur laquelle sont fixées les deux branches, qui offre un logement à la main pour assurer la préhension de l'arc, qui supporte des accessoires tels que stabilisateur, viseur, support de flêches, cette poignée présentant un décrochement dans sa partie centrale, appelé fenêtre d'arc, qui permet à la flêche d'être propulsée dans le plan branche/corde sans toucher l'arc. Il existe deux types d'arc, les arcs dans lesquels la corde est directement fixée aux extrémités des branches, et les arcs de type COMPOUND, c'est-à-dire dans lesquels les branches sont munies à leurs extrémités de poulies de renvoi pour le passage de la corde La corde subit alors, dans un tel cas, plusieurs allers et retours, ce qui permet une réduction de l'effort lorsqu'une traction est exercée sur la corde pour bander l'arc. La forme générale de la poignée permet de donner à l'arc certaines caractéristiques bien particulières C'est ainsi qu'il est possible de donner à la poignée une forme sensiblement droite, les points d'attache des branches étant sensiblement alignés avec la partie centrale de la poignée, ou de donner à la poignée une forme plus ou moins incurvée, les points d'attache des branches étant décalés par rapport à la partie centrale de la poignée. La forme de la poignée donne à l'arc des caractéristiques et des performances spécifiques. Il ressort de ce qui précède que la poignée comporte un certain nombre de fonctions mécaniques, ainsi que des fonctions de confort: zone de préhension pour la main, forme esthétique, couleur. A présent, les poignées sont généralement réalisées en bois lamellé collé, usiné pour obtenir la forme souhaitée, en alliage d'aluminium usiné, ou en alliage de magnésium obtenu par fonderie Dans tous les cas, la réalisation nécessite plusieurs opérations complexes et des investissements élevés, et le poids de la poignée est important Or, en compétition, un archer est amené à tenir son arc à bout de bras pendant des périodes de temps relativement longues, de telle sorte que le poids de l'arc constitue un facteur de fatigue, et donc d'imprécision. Il est donc apparu souhaitable de diminuer le poids de la poignée et, par suite, le poids de l'arc. Selon une possibilité, décrite dans le document US-A-4 693 230, une poignée d'arc est réalisée en matière synthétique, comportant une âme en mousse de matière synthétique, équipée d'un renfort métallique, et entourée d'une couverture de renforts, constituée par trois couches de matériau composite comportant des fibres longues Par exemple, la couche intérieure est constituée par un ROVING de fibres de verre, la couche intermédiaire est constituée par un tissu de fibres de verre ou de carbone, et la couche extérieure est constituée par un ROVING de fibres de carbone. Après réalisation de l'âme, en mousse de matière synthétique, et enveloppement de celle-ci par le matériau composite, l'ensemble est placé dans un moule destiné à réaliser sa cuisson Au cours de cette cuisson, il peut se produire un certain vrillage de la poignée Après le démoulage, il est nécessaire de faire des opérations de finition par ponçage, suivi d'un polissage et d'une opération de peinture. Le but de l'invention est de fournir une poignée d'arc en matière synthétique, qui possède d'excellentes qualités de résistance, qui soit d'un poids réduit, et qui soit obtenue au cours d'un nombre limité d'opérations afin de réduire son prix de revient. A cet effet, la poignée d'arc qu'elle concerne, comprend une âme en matériau composite constitué par une résine thermoplastique ou thermodurcissable renforcée de fibres, et un surmoulage qui, recouvrant l'âme sur au moins une partie de sa surface, est réalisé à partir d'une résine dont la température de cuisson ou d'injection est au plus égale à la température de transition vitreuse de la résine constitutive de l'ême. L'âme, de section constante ou non, assure donc les fonctions mécaniques, tandis que le surmoulage constitue un habillage de l'âme, permettant d'une part, de réaliser une finition agréable de la poignée, et d'autre part, d'intégrer les inserts pour la fixation des différents accessoires. Ce type de poignée s'adresse tout aussi bien aux arcs traditionnels qu'aux arcs de type COMPOUND. La forme générale de la poignée est variable, selon les performances que l'on souhaite donner à l'arc à réaliser, possédant une forme plus ou moins incurvée, et la section de l'âme pouvant quasi-constante sur toute sa longueur, ou au contraire présentant une section variable, suivant le procédé de fabrication mis en oeuvre et suivant les performances recherchées. La longueur de l'âme de la poignée est de l'ordre de 460 à 680 mm, en fonction de l'utilisation et des performances recherchées La largeur de l'âme, de 20 à 75 mm, est dictée d'une part, par des considérations de solidité imposées par le choix des matériaux, mais également par des critères esthétiques et des critères de confort exigés par l'utilisateur. L'usage de matériau composite permet de réduire le poids, ainsi que d'assurer des renforts privilégiés aux points critiques tout en disposant d'un procédé de fabrication grandement automatisé réduisant les coûts de main d'oeuvre En outre, avec une seule forme d'âme, il est possible d'utiliser plusieurs moules de surmoulage permettant ainsi de diversifier les produits obtenus Le coût du surmoulage peut être bas si sont utilisées des matières d'injection basse pression qui correspondent bien aux impératifs esthétiques, cette technique permettant en outre une bonne inclusion des inserts, tels que pièces métalliques. Etant donné qu'il n'y a pas nécessairement à peindre le surmoulage, les opérations de finition sont extrêmement réduites, d'o des coûts de main d'oeuvre faibles. Il est possible à partir d'un même technique d'avoir des arcs de performances différentes, en jouant: sur la forme plus ou moins incurvée, sur la nature des matériaux et, notamment, des fibres de renforcement de l'âme, et sur la nature, dureté et élasticité, de la matière de surmoulage. Avantageusement, les fibres constitutives de l'âme possèdent une orientation unidirectionnelle, et leur taux est compris entre 30 et 75 % du volume de l'âme. Selon une autre caractéristique de l'invention, les fibres sont réparties de façon homogène dans la section de l'âme, et certaines d'entre elles au moins sont continues et s'étendent sur toute la longueur de la poignee. En outre, et afin de procurer une excellente solidité à la poignée, les fibres ont un module supérieur à 50 G Pa et une résistance supérieure à 1500 M Pa. S'il s'agit de fibres de carbone, celles-ci ont un module supérieur à G Pa et une résistance supérieure à 1500 M Pa S'il s'agit de fibres de verre, celles-ci ont un module supérieur à 50 G Pa et une résistance supérieure à 2500 M Pa. Pour une même poignée, toutes les fibres peuvent avoir la même nature ou être de plusieurs natures différentes telles que carbone, aramide, fibre de verre, polyéthylène. Selon une forme d'exécution de cette poignée, l'âme contient une résine époxy à base de bisphénol A, un durcisseur à base d'anhydride, un accélérateur du type hétérocyclique. Il est possible d'associer à l'âme des éléments de renfort localisé tels que tissu ou mat, ou des charges constituées par des fibres courtes ou des billes creuses. Pour sa part, le surmoulage en résine peut contenir des charges telles que des billes ou des fibres courtes, et sert à la fixation des inserts pour le montage des branches et des accessoires La résine de surmoulage est avantageusement constituée par du polyuréthanne, et préférentiellement un uréol. La poignée selon l'invention peut être réalisée selon différents procédés. Un premier procédé manuel consiste à empiler dans un moule des fibres préimprégnées, avant mise sous presse et exécution d'un cycle de montée en pression et en température destiné à parfaire la cuisson de la résine thermodurcissable ou à rendre homogène la matrice thermoplastique. La pièce est ensuite démoulée avant l'opération de surmoulage Quoique manuelle, cette technique permet d'obtenir une disposition élaborée des fibres de renfort, avec positionnement éventuel d'éléments de renfort complémentaires en mat ou en tissu. Un second procédé consiste à mettre en oeuvre une technique d'enroulement filamentaire. Les fibres sont disposées sur des cantres, et passent dans un système d'imprégnation qui contrôle le taux de résine par rapport aux fibres Cette imprégnation n'a lieu d'être que si les fibres ne sont pas préalablement imprégnées de résine. Un ensemble de deux demi-moules côte à côte est mis en rotation. Les fibres s'enroulent sur ces deux demi-moules Une fois le volume nécessaire enroulé, on stoppe la rotation Le moule est extrait de l'axe de rotation Les deux demi-moules sont ensuite mis sous presse Cette technique nécessite une main d'oeuvre nettement moins importante que dans la technique précédente La disposition des fibres est unidirectionnelle. Si besoin est, un mat ou un tissu peut être interposé localement, par une opération manuelle. Un troisième procédé est connu sous le nom de "pull/press forming". Il s'agit d'une méthode d'imprégnation en ligne Toutefois, le dispositif de traction des fibres n'est pas rotatif, comme dans le cas précédent, mais linéaire Le système de traction intégre le moulage car les fibres sont prises dans des coquilles inférieure et supérieure chauffantes Le temps de maintien ainsi que les pressions et températures définissent la qualité de la cuisson La section obtenue dans ce cas est quasi-constante Dans la mesure ou le surmoulage n'est réalisé que sur une partie de l'âme, la partie de celle-ci non surmoulée peut subir des opérations de finition constituées par exemple, par un sablage, un vernissage, un marquage, ainsi que les opérations d'implantation de plots de vissage par perçage puis collage Il est également possible d'éviter les perçages pour les plots en prévoyant des réservations dans l'âme de la poignée Les phases d'appui des branches sont éventuellement fraisées afin d'assurer un parfait positionnement de celles-ci, l'une par rapport à l'autre et par rapport au plan de la poignée. Dans le cas d'un surmoulage quasi-complet ou complet, il est avantageux de procéder aux opérations suivantes en vue d'une bonne adhérence du surmoulage: sablage, grenaillage, perçage de trous d'accroche du surmoulage à travers la poignée, fraisage d'entailles. Les éléments métalliques sont alors implantés par perçage et collage avec une colle de type polyuréthanne, avant surmoulage. Le surmoulage épouse le profil de l'âme, disposant d'une section sensiblement rectangulaire en son centre, afin de faciliter la préhension par l'utilisateur, et favoriser la résistance mécanique, la grande dimension dans le sens de la section étant située dans le plan des branches et de la corde. Lors du surmoulage, la fenêtre d'arc est bien entendu préservée. Les dimensions du surmoulage sont sensiblement identiques aux dimensions de l'âme, les épaisseurs de surmoulage pouvant aller jusqu'à mm Le surmoulage permet de modeler précisément le logement de la main selon les formes usuelles, ou au contraire, de ménager un emplacement de forme définie pour recevoir une poignée rapportée. Selon le matériau utilisé pour le surmoulage, il est possible de teinter celui-ci dans la masse évitant toutes opérations de finition ultérieures, ou de procéder à une opération de peinture et de marquage, par exemple par tampographie ou sérigraphie Il est à noter que le marquage peut très bien être réalisé en relief, par gravure à l'intérieur du moule. Les matériaux de surmoulage sont soit des matières synthétiques thermodurcissables, soit des matières synthétiques thermoplastiques. Le surmoulage est effectué à l'intérieur d'un moule, dans lequel est prépositionnée l'âme, le moule comportant des logements pour inserts vissables, mis à profit pour assurer le maintien de l'âme en position dans le moule au cours de l'opération de surmoulage. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence aux dessins schématiques annexés représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de cette poignée d'arc: Figure I est une vue de côté d'un arc équipé d'une poignée selon l'invention; Figure 2 est une vue de face et à échelle agrandie de la poignée d'arc de figure I; Figure 3 est une vue de côté d'une variante de cette poignée d'arc Figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la poignée de figure 3; Figure 5 est une vue en coupe et à échelle agrandie d'un insert associé à l'âme et au surmoulage; Figures 6 et 7 sont deux vues très schématiques de côté de deux poignées d'arc possédant d'autres formes. La figure I représente un arc comportant une poignée 2 aux extrémités de laquelle sont fixées respectivement une branche supérieure 3 et une branche inférieure 4, dont les extrémités libres sont équipées d'une corde 5 Les deux branches 3 et 4 sont montées de façon amovibles sur la poignée 2, par vissage en 6 Il est possible de réaliser différents types de montage, selon des procédés connus, pour laisser éventuellement un certain jeu aux branches, ou au contraire pour pouvoir les monter avec possibilité de réglage de leur inclinaison pour modifier les performances de l'arc. La figure 2 qui est une vue de face et à échelle agrandie de la poignée 2, montre que celle-ci présente dans sa partie centrale, un décrochement latéral ménageant une fenêtre 7 pour le passage de la flêche. En-dessous de la fenêtre 7, la poignée est conformée pour présenter une zone de préhension 8 Conformément à la caractéristique essentielle de l'invention, la poignée 2 comprend une âme 9 en matériau composite, renforcée de fibres, sur laquelle est surmoulée une partie 10 réalisée à partir d'une résine dont la température de cuisson ou d'injection est au plus égale à la température de transition vitreuse de la résine constitutive de l'âme 9. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 2, le surmoulage ne s'étend que dans la partie centrale de la poignée, laissant apparaître aux extrémités de celle-ci les deux extrémités de l'âme sur lesquelles sont fixées directement les branches 3 et 4, après insertion d'inserts de vissage désignés par la référence 12. La figure 3 représente une variante d'exécution de cette poignée, dans laquelle le surmoulage s'étend jusqu'aux extrémités, ce surmoulage présentant, en vue de face, la forme représentée en traits mixtes à la figure 2 dans les zones d'extrémités de la poignée. Comme montré à la figure 4, la poignée possède une section de forme générale rectangulaire, cette section pouvant par exemple présenter un vrillage au niveau des extrémités, de telle sorte que ce soient les grandes faces de la poignée qui servent d'appui aux branches. La figure 5 représente un insert vissé 12, qui est monté d'une part, dans l'âme 9 et d'autre part, dans le surmoulage 10 qu'il traverse L'insert 12 est tout d'abord monté dans un trou prévu à cet effet dans l'âme 9 o il est fixé par collage, cet insert 12 servant ensuite au positionnement de l'âme 9 à l'intérieur du moule dans lequel est réalisé le surmoulage 10. Les figures 6 et 7 représentent deux variantes d'exécution de cette poignée, désignées par les références respectivement 2 a et 2 b La poignée 2 a possède une forme relativement incurvée, les points A et B de ces extrémités étant situés sensiblement en retrait de sa partie centrale C Au contraire, dans la poignée représentée à la figure 7, les points A et B sont sensiblement alignés avec le point C. Les deux poignées 2 a et 2 b comportent une âme qui est totalement revêtue d'un surmoulage Toutefois, dans l'un et l'autre cas, l'âme pourrait ne comporter qu'un surmoulage partiel. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante, en fournissant une poignée d'arc réalisée en matière synthétique, qui est par conséquent très légère, tout en possédant d'excellentes performances qui lui sont procurées par la solidité de son âme, et une excellente finition obtenue par la surface extérieure du surmoulage Ce surmoulage peut également permettre, à partir d'une âme standard, de réaliser différents types de finition, ce qui multiplie le nombre d'arcs possibles à l'intérieur d'une gamme, sans nécessiter des moyens de mise en oeuvre extrêmement coûteux. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette poignée d'arc décrites ci-dessus à titre d'exemples, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. REVENDICATIONS 1. Poignée d'arc, dont les extrémités sont équipées chacune de moyens de fixation d'une branche et dont la partie centrale comprend une zone de préhension pour une main, caractérisée en ce qu'elle comprend une âme ( 9) en matériau composite constitué par une résine thermoplastique ou thermodurcissable renforcée de fibres, et un surmoulage ( 10) qui, recouvrant l'âme sur au moins une partie de sa surface, est réalisé à partir d'une résine dont la température de cuisson ou d'injection est au plus égale à la température de transition vitreuse de la résine constitutive de l'âme. 2 Poignée d'arc selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fibres constitutives de l'âme possèdent une orientation essentiellement unidirectionnelle, et leur taux est compris entre 30 et 75 % du volume de l'âme. 3. Poignée d'arc selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les fibres sont réparties de façon homogène dans la section de l'âme, certaines d'entre elles au moins étant continues et s'étendant sur toute la longueur de la poignée. 4. Poignée d'arc selon l'une quelconque des revendications l à 3, caractérisée en ce que les fibres ont un module supérieur à 50 G Pa et une résistance supérieure à 1500 M Pa. 5. Poignée d'arc selon l'une quelconque des revendications l à 4, caractérisée en ce que toutes les fibres sont de même nature. 6. Poignée d'arc selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les fibres sont de plusieurs natures différentes telles que carbone, aramide, verre, polyéthylène. 7. Poignée d'arc selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'âme comporte d'autres éléments, tels que renforts localisés en tissu ou mat, ou des charges constituées par des fibres courtes ou des billes creuses. 8 Poignée d'arc selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisée en ce que l'âme contient: une résine époxy à base de bisphénol A, un durcisseur à base d'anhydride, un accélérateur du type hétérocyclique. 9 Poignée d'arc selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le surmoulage en résine contient des charges telles que des billes ou des fibres courtes, et ainsi que les inserts servant à la fixation des branches et des accessoires. 10. Poignée d'arc selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la résine de surmoulage est constituée par du polyuréthanne.