Brevet FR2765998A1 — publié le 19990115

PROCEDE DE FABRICATION D'UN ARCHET ET ARCHET AINSI OBTENU La présente invention a trait au domaine de l'archêterie et notamment aux adaptations permettant la réalisation dans des conditions optimales d'un archet en matériau composite. Le choix de la fabrication d'un archet en matériau composite est justifié par plusieurs facteurs connus dont les principaux, liés à l'utilisation du bois, sont énumérés ciaprès. Le bois utilisé pour la fabrication des archets devient de plus en plus plus en plus difficile à trouver et donc de plus en plus cher. Du fait qu'il soit un matériau naturel, le bois ne permet pas une répétabilité optimale dans ses caractéristiques mécaniques et sonores entre deux archets de même dimension et d'un même usage. Le bois est un matériau sensible aux conditions atmosphériques et notamment à l'humidité qui modifie ses caractéristiques intrinsèques. De plus, le nombre d'archets que l'on peut espérer produire à partir d'une grume est relativement réduit en comparaison du volume de ladite grume. Toutes ces contraintes ont un effet direct sur le prix de l'archet une fois mis en vente, ce qui a amené les industriels de la profession à chercher des solutions de remplacement à l'archet classique en bois naturel. En effet, partant de ces constatations, les industriels se sont tournés vers les matériaux composites pour remplacer le bois et ont inventé des archets et des procédés de fabrication d'archets originaux Ainsi, la baguette d'archet en résine renforcée pour instruments à cordes décrite dans le brevet européen n" 0 131 565 aux noms de Messieurs MAIGRET et CAYUELA et qui adopte une structure composite comprenant une résine renforcée par une pluralité de fibres de différentes longueurs, disposées sur l'axe longitudinal du corps de la baguette. Dans ce procédé, la tête d'archet est réalisée en même temps que la baguette. Cet archet a pour inconvénient de ne pas assurer une disposition type de fibres pour chaque archet créant ainsi des différences notables entre eux et pouvant aussi présenter des points faibles dans la baguette. Un autre archet décrit dans le brevet français n" 1.515.007 au nom de SCHERL & ROTH, décrit une baguette fabriquée en enroulant autour d'un mandrin suivant une circonférence, un ruban de fibre de verre imprégné d'une matière plastique, le mandrin s'escamotant et laissant une baguette creuse. La tête est réalisée en matière plastique par moulage séparé, ledit moule comportant un insert servant à l'attache de ladite tête sur l'extrémité étroite de ladite baguette. Ce procédé a pour inconvénient principal de fabriquer séparément la baguette de la tête ce qui oblige à un assemblage ultérieur et un positionnement manquant de précision du fait de l'assemblage par emmanchement d'un insert métallique de la tête d'archet dans l'embout étroit de la baguette. En outre, la liaison étant réalisée par un matériau complètement différent de ceux constituant la baguette et la tête d'archet, le son ne se propage pas de la même manière à cet endroit de l'archet créant ainsi une distorsion dans la sensation du musicien. Un autre archet et le procédé permettant de le mettre en oeuvre décrits dans le brevet français n" 2 646 947 aux noms de Messieurs MACHLER Urs et RIGHETTI Claudio, est réalisé par moulage (au moyen d'un moule en deux parties), d'une résine renforcée par des fibres alignées. I1 existe aussi, sur le marché, des archets taillés dans des blocs de carbone. Ce matériau bien que très satisfaisant a pour inconvénient d'être particulièrement cher puisqu'il utilise du carbone sur la totalité de son volume. Un autre archet en matériau composite existant est réalisé par l'association de fibres de verre courtes avec du carbone, l'ensemble étant polymérisé. Ici aussi, une mauvaise répartition dans les fibres peut créer des zones d'affaiblissement de l'archet ce qui peut nuire à l'homogénéité dans la propagation du son ainsi qu'à la durée de vie de celui-ci. Partant de cet état de fait, la demanderesse a mené des recherches afin non seulement de pallier au manque de bois de qualité, mais aussi afin de définir un nouveau mode de fabrication d'un archet en matériau composite amélioré permettant une industrialisation poussée et des archets réunissant des conditions optimales pour leur utilisation, ces conditions étant identiques pour chaque archet. Ces recherches ont abouti à la conception d'un nouveau procédé de fabrication d'un archet en matériau composite et de l'archet ainsi obtenu permettant d'obvier aux inconvénients précités tout en assurant une très bonne propagation des vibrations dans l'archet, un équilibre parfait et particulièrement indiqué une industrialisation poussée. Selon la caractéristique principale de l'invention, ce procédé de fabrication d'un archet du type de celui comportant une baguette dont une première extrémité comporte une tête d'archet et la seconde extrémité comporte une hausse mobile permettant le réglage de la tension de la mèche tendue entre ladite hausse et la tête d'archet, est remarquable en ce que la fabrication de la baguette consiste - à enrouler, dans un premier temps, une nappe de matériau filamentaire unidirectionnel imprégné de résine autour d'un mandrin conique, - à déformer, dans un deuxième temps, le mandrin conique de façon à ce qu'il adopte la cambrure de l'archet désiré, - à polymériser, dans un troisième temps, la résine par chauffage de l'enroulement sur le mandrin cambré, et - à retirer, dans un quatrième temps, le mandrin conique, après refroidissement, pour libérer un volume creux tronconique intérieur. Ce procédé de fabrication est particulièrement avantageux, car il utilise une enrouleuse qui, une fois les réglages de fabrication effectués, permet de réaliser industriellement des baguettes sensiblement identiques. De plus, l'enroulement autour d'un mandrin d'une nappe de matériau filamentaire unidirectionnel imprégné de résine est une solution particulièrement judicieuse pour répartir de façon optimale les fibres, et ce contrairement aux procédés de l'art antérieur dont la plupart présentaient un problème dans la répartition des fibres. Cette meilleure répartition des fibres a pour avantage de créer une baguette et donc un archet solide acceptant une flèche et des chocs qu'aucun autre archet de l'art antérieur ne pouvait accepter. La forme conique du mandrin sur lequel s'enroule la nappe de matériau filamentaire assure non seulement le retrait de celui-ci après polymérisation mais aussi la reproduction de la forme effilée classique des archets. La fabrication séparée de la baguette et de la tête d'archet évite au fabricant les inévitables cassures de fibres lors de la réalisation de cette dernière. L'utilisation d'un mandrin conique pour la réalisation d'une baguette creuse a pour autre intérêt d'alléger le poids de l'archet. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, ce procédé consiste également à introduire l'extrémité étroite de la baguette, à l'intérieur d'un moule portant l'empreinte d'une tête d'archet appropriée et dans lequel est injecté un matériau de moulage qui, s'introduisant lors du moulage dans le volume creux tronconique intérieur de l'extrémité étroite de la baguette, assure la fixation de la tête d'archet sur ladite extrémité. Cette caractéristique permet de réaliser, en une seule et même opération, la fabrication de la tête d'archet et son assemblage sur la baguette au niveau de son extrémité étroite. De plus, la liaison entre la tête d'archet et la baguette n'est pas moulée par un élément extérieur mais bien au moyen d'une extension de la tête d'archet réalisée dans la même matière que la tête d'archet elle-même. La pénétration du matériau moulé dans le profil tronconique de la baguette, a pour avantage de permettre le maintien en position de ladite tête d'archet sur l'extrémité de la baguette. En effet, en créant une liaison encastrement "cône dans cône" le profil tronconique empêche la tête d'archet de se retirer de son logement. Afin de réaliser une économie de matière et de ne pas alourdir l'archet ou bien de l'alourdir d'une masse donnée, le volume creux tronconique intérieur libéré par le retrait du mandrin est obturé par un bouchon à une distance donnée de l'extrémité étroite du cône à des fins d'arrêt du matériau de moulage lors de l'opération de moulage de la tête d'archet sur la baguette. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse du procédé de l'invention, I'extrémité étroite de la baguette de profil tronconique et cambré est biseautée après l'opération de retrait du mandrin. Ainsi, la baguette présente une surface plane qui permet un positionnement optimal de la baguette par rapport au moule afin d'orienter le plus précisément possible la tête d'archet par rapport à l'axe de symétrie de la baguette. L'invention concerne également l'archet obtenu selon le procédé de fabrication susmentionné et qui est remarquable en ce qu'il comprend - une baguette de profil tronconique, cambré et biseautée sur son extrémité étroite, constituée d'une nappe de matériau filamentaire unidirectionnel en carbone imprégné de résine polymérisée et dont l'évidement est occupé par une matière inerte, - une tête d'archet surmoulée en résine du type bi-composant sur l'extrémité étroite biseautée, - un dispositif de tension classique de la mèche, s'étendant entre les deux extrémités, dont le fourreau de guidage de la vis mère assurant la tension est conique et moulé en résine du type bi-composant, L'ensemble baguette plus tête étant recouvert d'un vernis polyuréthane. Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit illustrant à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, le procédé de fabrication d'un archet et l'archet ainsi obtenu respectant ces concepts. Cette description se réfère aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue de côté en coupe d'un archet fabriqué selon un procédé conforme à l'invention. La figure 2 est une vue de détail de la tête de l'archet représenté sur la figure 1. La figure 3 est une vue de détail de la base de l'archet représenté sur la figure 1. Tel qu'illustré sur la figure 1, L'archet référencé dans son ensemble A est du type de celui comportant une baguette 100 dont une première extrémité étroite 110 comporte une tête d'archet 200 et la seconde extrémité 120 comporte une hausse mobile 300, suivant la double flèche B, permettant le réglage de la tension de la mèche 400 s'étendant entre ladite hausse 300 et ladite tête d'archet 200. L'archet A obtenu à partir du procédé de fabrication de l'invention, comporte une baguette 100 de profil tronconique et cambré, réalisée à partir d'un enroulement d'une nappe de filament unidirectionnel constitué par des fibres imprégnées de résine que l'on a polymérisée. La cambrure est obtenue par la déformation appropriée du mandrin conique sur lequel est enroulée la nappe de façon à donner la cambrure traditionnelle à ladite baguette 100. Une répartition et un nombre d'enroulement judicieux desdites fibres permet d'obtenir les caractéristiques de rigidité, de nervosité demandées par le cahier des charges de fabrication de l'archet voulu. Comme illustrée sur le dessin de la figure 2, la tête d'archet 200 réalisée par moulage sur la baguette possède une partie 210 à l'intérieur de l'extrémité étroite 110 de la baguette. La longueur de cette partie 210 introduite à l'intérieur du corps creux libéré par le retrait du mandrin est déterminée par la position d'un bouchon 111. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ladite tête d'archet 200 est obtenue par moulage d'une résine du type bi-composant polymérisable à froid, directement sur la baguette 100. Selon un mode de fabrication non limitatif, le moule est constitué de deux coquilles correspondant à deux demi empreintes de la tête d'archet 200 et muni de pions de centrage. L'extrémité 110 de ladite baguette 100 est pincée par ces deux demi empreintes. Du fait que le volume creux de ladite baguette 100 soit de profil tronconique, le matériau de moulage constituant la tête d'archet 200 épouse ce profil et empêche tout mouvement axial de la tête 200 par rapport à l'axe longitudinal de ladite baguette 100. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la baguette 100 dudit archet A est, après le retrait du mandrin conique, mise à la longueur voulue et biseautée au niveau de son extrémité étroite 110. La réalisation d'un biseau 112 c'est à dire un plan sur un profil tronconique et cambré a pour avantage d'améliorer le positionnement de la baguette 100 par rapport au moule et garantir ainsi un bon positionnement de la tête 200 par rapport à la baguette 100. La présence de ce biseau 112 a pour autre avantage d'empêcher tout mouvement de rotation de ladite tête d'archet 200 par rapport à l'axe longitudinal de la baguette 100. En effet, si l'extrémité étroite 110 de la baguette 100 restait droite c'est à dire sur un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la baguette 100, le moulage de la tête d'archet 200 sur ladite extrémité étroite 110 ne pourrait pas garantir l'absence de mouvement de rotation. Bien entendu, le moule de la tête d'archet 200 sera classiquement muni des noyaux nécessaires notamment à la réalisation de la mortaise de tête servant à la fixation de la mèche 400 sur ladite tête 200. Selon un mode de réalisation non limitatif, le bouchon 111 est constitué par un bouchon en matière expansible et est introduit de vingt-cinq millimètres dans la baguette, longueur donnant toute satisfaction quant à la tenue de la tête 200 sur la baguette 100. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le volume creux tronconique libéré par le retrait du mandrin lors de la fabrication de la baguette 100, est garni de matière neutre venant en butée contre le bouchon 111 de ladite baguette 100 au niveau de son extrémité étroite 110. Cette caractéristique du procédé de fabrication de l'archet est particulièrement avantageuse, car elle respecte, par ajout et positionnement de cette matière neutre, les critères draconiens de poids et d'équilibre fixés pour chaque type d'archet. Comme illustrée sur le dessin de la figure 3, l'extrémité 120 sur laquelle coulisse la hausse 300 suivant la double flèche B, est, selon un mode de réalisation préférée de l'invention, de profil octogonal. Ce profil polygonal est avantageusement réalisé par l'usinage classique sur la longueur de baguette 100 présentant une sur-épaisseur d'enroulement de nappe. Cette sur-épaisseur est avantageusement réalisée lors de la fabrication de la baguette 100, qui selon le procédé de fabrication de l'invention consiste à enrouler la nappe de matériau filamentaire autour du mandrin sur une longueur donnée de celui-ci au niveau de la portion créant l'extrémité large 120 de la baguette 100 de telle façon à ce que l'épaisseur de la baguette 100 sur cette longueur donnée soit supérieure à l'épaisseur du reste de la baguette 100. La présence de cette sur-épaisseur a pour avantage de permettre l'usinage d'une partie de baguette 100 sans abîmer le premier enroulement ce qui aurait pour conséquence de fragiliser la baguette 100. L'usinage d'un profil polygonal sur ladite baguette a plusieurs avantages parmi lesquels de faciliter l'usinage du trou oblong permettant la liaison entre la baguette 100 et la hausse 300 mais aussi d'assurer un guidage optimal à la hausse 300, le profil polygonal étant reproduit sur la hausse sur sa partie en contact avec l'extrémité 120 de la baguette 100. Comme illustré, ledit archet A comprend un dispositif de tension de la mèche 400 de conception classique au niveau de l'extrémité large 120 de la baguette 100. Ce dispositif de tension comprend une hausse 300 coulissant le long la baguette 100 selon la double-flèche B. Classiquement cette hausse 300 est munie du dispositif nécessaire à la fixation de la mèche 400 et est en contact sur sa partie supérieure 310 avec ladite baguette 100 en reproduisant son profil avantageusement polygonal. La hausse 300 est munie au niveau de sa partie supérieure 310 d'un écrou fileté 311 qui est introduit à l'intérieur de la baguette 100 par le trou oblong 121 réalisé dans une face de celle-ci. Ledit écrou 121 est en liaison hélicoïdale selon l'axe longitudinal de cette extrémité 120 de la baguette 100 avec une vis 130 laquelle se compose d'une tige dont la partie centrale 131 est filetée et disposée entre l'extrémité 132 non filetée et une portion 133 séparant le début des filets 131 de la tête de vis 134 adoptant le même profil polygonal que l'extrémité 120 de la baguette 100 et manoeuvrable en rotation par le musicien. Pour permettre le guidage de cette vis 130,1'extrémité large 120 de la baguette 100 est munie d'un fourreau de guidage 500 conique qui, selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, est réalisé par moulage. Le moule de ce fourreau conique 500 comporte les noyaux nécessaires pour que ledit fourreau 500 une fois encastré dans l'extrémité large 120 de ladite baguette 100 remplisse le rôle de guidage de la vis mère qui permet par son mouvement de rotation le mouvement de translation le long de la baguette 100 de la hausse mobile 300 grâce à la liaison hélicoïdale qui les unit. Ce fourreau conique 500 est réalisé dans le même matériau que la tête d'archet et de façon à ce qu'il comprenne un alésage 510 non débouchant dont les dimensions permettent de guider l'extrémité 132 de la vis 130, une entaille 520 dont les dimensions permettent le déplacement suffisant, sur l'axe du cône, de l'écrou 311, lorsque la vis 130 tourne dans un sens ou dans l'autre et un second alésage 530 débouchant sur l'extérieur de la baguette 100 permettant la pénétration de ladite tige de la vis 130 dans ledit fourreau 500. Ainsi, lorsque le musicien met en rotation ladite vis 130 dont la tête 134 s'appuie sur l'extrémité 120 de la baguette 100 et dont la partie filetée 131 est en liaison hélicoïdale avec l'écrou 311, la hausse 300 liée à cet écrou 311 lequel est guidé par le trou oblong 121 réalisé dans l'extrémité 120 de la baguette, coulisse sur ladite baguette 100 et permet le réglage de la tension de la mèche 400 en donnant plus ou moins de flèche à l'archet. Cette même tension permet le maintien en position de la hausse 300 et empêche par action directe sur la hausse 300 la rotation libre ou aisée de la vis 130. On comprend que le procédé de fabrication de l'archet et l'archet ainsi obtenu qui viennent d'être ci-dessus décrits et représentés, I'ont été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention pris dans ses aspects et dans son esprit les plus larges. Ainsi, les dimensions de l'archet ne sont pas un critère limitatif, le procédé de fabrication d'un archet conforme à l'invention pouvant s'adapter à toutes les dimensions d'archets existantes. Afin de permettre une meilleure compréhension des dessins, une liste des références avec leurs légendes est ci-après énumérée. A .. Archet 100 . . Baguette 110 . ..Extrémité étroite 111.. . Bouchon 112.. ..Biseau 120 . . . Extrémité large 121.. Trou oblong 130 . ... Vis de réglage de la tension de la mèche 131.. .. Partie filetée de la vis 132... .. Extrémité de la vis non filetée 133... .. Partie non filetée de lavis séparant le ..début des filets de la tête 134... .. Tête de la vis 200 .. Tête d'archet 210 . .. Partie de la tête d'archet introduite dans la baguette 300 .. Hausse de réglage de tension 310 . ..Partie de la hausse épousant le profil de la ..baguette 311.. . Ecrou de réglage de la tension 400 .. Mèche 500 .. Fourreau conique de guidage de la vis 510 .. Alésage accueillant l'extrémité non filetée ..de la vis 520 . .. Espace réalisé dans la fourreau conique autorisant le déplacement de l'écrou 311 530 . .. Alésage accueillant la partie non filetée de la la vis séparant la tête du début des filets Double flèche B .. Mouvement de translation de la hausse REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un archet (A) du type de celui comportant une baguette (100) dont une première extrémité (110) comporte une tête d'archet (200) et la seconde extrémité (120) comporte une hausse mobile (300) permettant le réglage de la tension de la mèche (400) tendue entre ladite hausse (300) et ladite tête d'archet (200), CARACTERISE EN CE QUE la fabrication de la baguette (100) consiste: - à enrouler, dans un premier temps, une nappe de matériau filamentaire unidirectionnel imprégné de résine autour d'un mandrin conique, - à déformer, dans un deuxième temps, le mandrin conique de façon à ce qu'il adopte la cambrure de l'archet (A) désiré, - à polymériser, dans un troisième temps, la résine par chauffage de l'enroulement sur le mandrin cambré, et - à retirer, dans un quatrième temps, le mandrin conique, après refroidissement, pour libérer un volume creux tronconique intérieur. 2. Procédé de fabrication d'un archet (A) selon la revendication 1, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à introduire l'extrémité étroite (110) de la baguette (100), à l'intérieur d'un moule portant l'empreinte d'une tête d'archet (200) appropriée et dans lequel est injecté un matériau de moulage qui, s'introduisant lors du moulage dans le volume creux tronconique intérieur de l'extrémité étroite (110) de la baguette (100), assure la fixation de la tête d'archet (200) sur ladite extrémité (110). 3. Procédé de fabrication d'un archet (A) selon la revendication 1, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à enrouler la nappe de matériau filamentaire unidirectionnel imprégné de résine autour du mandrin sur une longueur donnée de celui-ci au niveau de la portion créant l'extrémité large (120) de la baguette (100) de telle façon à ce que l'épaisseur de la baguette (100) sur cette longueur donnée soit supérieure à l'épaisseur du reste de la baguette (100). 4. Procédé de fabrication d'un archet (A) selon les revendications 1 et 2, CARACTERISE EN CE QUE l'extrémité étroite (110) de la baguette (100) de profil tronconique et cambré, est biseautée après l'opération de retrait du mandrin. 5. Procédé de fabrication d'un archet (A) selon les revendications 1 et 2, CARACTERISE EN CE QUE le volume creux tronconique intérieur libéré par le retrait du mandrin est obturé par un bouchon (111) à une distance donnée de l'extrémité étroite (110) du cône à des fins d'arrêt d'écoulement du matériau de moulage lors de l'opération de moulage de la tête d'archet (200) sur la baguette (100). 6. Procédé de fabrication d'un archet (A) selon l'une quelconque des revendications 1 et 3, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la longueur de la baguette (100) présentant une sur-épaisseur d'enroulement de nappe est usinée classiquement de façon à ce que la baguette (100) ait une section polygonale sur ladite longueur. 7. Procédé de fabrication d'un archet (A) de l'une quelconque des revendications 1 à 6, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à garnir le volume creux tronconique libéré par le retrait du mandrin lors de la fabrication de la baguette (100) par de la matière neutre venant en butée contre le bouchon (111) de ladite baguette (100) au niveau de son extrémité étroite (110). 8. Procédé de fabrication d'un archet (A) selon les revendications 1 à 7 prises ensemble, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à réaliser un fourreau conique (500) au moyen d'un moule comportant les noyaux nécessaires pour que ledit fourreau (500) une fois encastré dans l'extrémité large (120) de ladite baguette (100) remplisse le rôle de guidage de la vis mère (130) qui permet par son mouvement de rotation le mouvement de translation le long de la baguette (100) de la hausse mobile (300) grâce à la liaison hélicoïdale qui les unit. 9. Procédé de fabrication d'un archet (A) selon les revendications 2 et 8, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à utiliser comme matériau pour le moulage de la tête (200) et pour celui du fourreau de guidage (500), une résine de type bi-composant polymérisable à froid. 10. Archet (A) obtenu selon le procédé de fabrication selon l'ensemble des revendications de 1 à 9, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comprend: - une baguette (100) de profil tronconique cambré et biseautée sur son extrémité étroite, constituée d'une nappe de matériau filamentaire unidirectionnel en carbone imprégné de résine polymérisée et dont l'évidement est occupé par une matière inerte, - une tête d'archet (200) surmoulée en résine du type bi-composant sur l'extrémité étroite biseautée, - un dispositif de tension (300) classique de la mèche (400), s'étendant entre les deux extrémités (110 et 120), dont le fourreau de guidage (500) de la vis mère (130) assurant la tension est conique et moulé en résine du type bi-composant, l'ensemble baguette (100) plus tête (200) étant recouvert d'un vernis polyuréthane.