Brevet FR2796714A1 — publié le 20010126

ARC DU TYPE RECURVE Domaine Technique L'invention se rapporte au domaine du sport, et plus précisément à celui du tir à l'arc. Elle concerne plus particulièrement de nouvelles structures d'arc du type récurve, c'est-à-dire constituées de deux branches montées aux extrémités d'une poignée centrale. Elle vise plus spécialement la conception de la poignée proprement dite. Techniques antérieures On connaît plusieurs géométries et structures d'arc, chacune étant destinée à une pratique particulière. Ainsi, on connaît les arcs formés d'un seul tenant, généralement appelés "long bow" ou arcs droits. On connaît également des arcs réalisés en plusieurs parties assemblées, et généralement appelés arcs "récurves". Ainsi, de tels arcs sont constitués d'une poignée que l'archer prend en main, et aux extrémités de laquelle sont montées de façon amovible, deux branches sur lesquelles est tendue la corde. Parmi les arcs récurves, on identifie deux catégories en fonction de l'expérience de l'archer. Ainsi, une première catégorie concerne les arcs d'initiation destinés aux débutants au tir à l'arc. De tels arcs présentent une poignée qui est très généralement réalisée en bois, et le plus souvent en lamellé collé. De tels arcs, qui doivent être de coût réduit, possèdent une forme simple et élémentaire, et qui n'est donc pas totalement ergonomique. En outre, les poignées réalisées en bois s'avèrent relativement peu résistantes au temps, ainsi que fragiles et cassantes. En outre et surtout, les poignées en bois sont réalisées à partir d'un bloc de matériau lamellé collé, qui est ensuite usiné sommairement. Le volume résultant est relativement élevé et donc peu esthétique. Un tel volume ne pourrait d'ailleurs pas être excessivement réduit, au risque de fragiliser sa structure. Il est par exemple impossible de réaliser une fenêtre suffisamment ouverte pour permettre une bonne mise en place de la flèche. On connaît également des arcs d'initiation dont la poignée est réalisée par l'association de plusieurs parties de matériaux différents, telles que celles décrites dans le brevet EP 0 791 799. Une telle poignée est réalisée par l'association d'une pièce de forme simple, réalisée en bois lamellée collé, avec des pièces de matière plastique collées sur la pièce principale en bois, et destinées à assurer une bonne prise en main ainsi que l'attache des branches supportant la corde. Une telle solution, si elle s'avère plus esthétique, présente en revanche les inconvénients d'une structure composite, à savoir que les propriétés mécaniques intrinsèques du bois et des matières plastiques ne se combinent pas, mais au contraire font apparaître une discontinuité des efforts encaissés. En outre, la zone d'interface entre le bois et la matière plastique est soumise à de fortes contraintes, et la jonction ne résiste pas au temps et aux efforts très importants subis lorsque l'arc est bandé. Une structure composite pour une poignée d'arc a également été décrite dans le document FR 2 673 276. Plus précisément, la solution proposée dans ce document consiste à réaliser la poignée en surmoulant avec une matière plastique extérieure, une âme intérieure constituée d'une matière plastique différente. Cet assemblage composite présente des limites physiques évidentes. En effet, une telle solution présente le même inconvénient que celui évoqué pour les structures composites, à savoir une très mauvaise résistance dans le temps de la jonction 3 mécanique entre les différentes matières plastiques, compte tenu des contraintes très importantes générées lors de la déformation de l'arc, pouvant induire des zones de fluage aux limites. On connaît également une seconde catégorie d'arcs récurves, destinés à des utilisateurs plus chevronnés, et généralement appelés "arcs de perfectionnement". Un tel arc possède une rigidité supérieure aux arcs d'initiation, et est généralement réalisé en alliages métalliques, par usinage, forgeage, voire moulage. Pour des raisons de confort, de tels arcs de perfectionnement possèdent souvent une pièce rapportée, en bois ou en matière plastique située au niveau de la zone de préhension. Dans certains cas de figure, la poignée d'arc de perfectionnement ainsi réalisée possède des évidements permettant de faire varier la répartition de poids ainsi que les épaisseurs de différentes zones en fonction des caractéristiques mécaniques souhaitées. C'est notamment grâce à cette possibilité que les performances d'un arc de perfectionnement sont supérieures à celle d'un arc d'initiation notamment lorsqu'il est réalisé en bois. De tels arcs de perfectionnement présentent néanmoins de multiples inconvénients et notamment un poids important, ainsi qu'un prix de revient élevé. Ce prix de revient est notamment augmenté par la nécessité d'assurer la décoration du métal par une couche de peinture extérieure, nécessitant des opérations de main d'oeuvre. En outre, la structure métallique de la poignée est le siège de phénomènes de vibrations et de résonance qui perturbent les sensations de l'archer et donc ses performances. Un des problèmes que se propose de résoudre l'invention est celui de l'adaptation de la géométrie de la poignée de l'arc aux fortes contraintes et efforts subis lors des différentes phases du tir à l'arc. Un autre problème que se propose de résoudre l'invention est celui de l'adaptation de la géométrie de la poignée d'un arc aux multiples exigences concernant la trajectoire de la flèche ainsi que le positionnement du centre de gravité et du point de pivot. Un autre problème que se propose de résoudre l'invention est de permettre la fabrication d'un arc de très bonnes caractéristiques techniques, tout en restant compatible avec des gammes de prix de revient correspondant aux arcs d'initiation. Ainsi, l'invention propose un arc dont la poignée est facilement réalisable et d'un prix de revient correspondant à celui d'un arc d'initiation, mais qui présente de bien meilleurs qualités mécaniques que les arcs d'initiation existants, et dont les performances sont au moins équivalentes à celles des arcs dits "de perfectionnement". Exposé de l'invention Ainsi, l'invention concerne un arc du type récurve constitué de deux branches montées aux extrémités d'une poignée comportant une zone de préhension. Cet arc se caractérise en ce que la poignée est réalisée en une pièce de structure monolithique, réalisée en une seule opération de moulage. Le moulage s'entend préférentiellement par injection de matière plastique unique ou composite, sans exclure le rotomoulage, l'extrusion-compression ou l'extrusion-soufflage. Autrement dit, la poignée d'un arc conforme à l'invention est d'une pièce d'un seul tenant réalisée en un seul matériau dont la forme est déterminée par le moule d'injection. De la sorte, la poignée peut adopter des formes très travaillées, et particulièrement optimisées dans les zones le nécessitant, tout en restant d'un coût de fabrication réduit et d'une grande fiabilité mécanique, compte tenu de son homogénéité. Comparativement au bois, la matière plastique possède d'excellentes propriétés de résistance aux dégradations par les conditions climatiques ou atmosphériques usuelle dans n'importe quelle région de la planète. Elle est également beaucoup plus résistante aux chocs et aux rayures. 5 Dans une variante de l'invention, on assure un apport de gaz par expansion d'agents spécifiques à l'intérieur de la matière de base, ou par injection collatérale pendant l'opération de moulage. Ceci permet un écoulement des contraintes dans les parties massives de la poignée, ainsi qu'une régularité des épaisseurs de paroi. La rigidité de la poignée est améliorée car les zones de fragilité sont éliminées. De plus, cette disposition permet d'alléger l'arc et de limiter la propagation des vibrations. Avantageusement en pratique, la poignée présente une unique zone d'injection, ce qui permet de mieux contrôler les contraintes lors de l'injection et éviter l'apparition de zones de fragilité, en orientant la structure de la matière plastique. Cette zone unique peut comporter plusieurs points d'injection. Dans une forme préférée de l'invention, la matière plastique constitutive de la poignée contient des fibres de verre et/ou de carbone, destinées à assurer une meilleure rigidité de la poignée, tout en lui conservant une bonne élasticité. Grâce au procédé d'injection en une zone unique, les fibres de renforcement s'orientent naturellement dans la direction principale de la poignée améliorant ainsi le phénomène de rigidification. Dans une forme particulière de réalisation, la poignée comporte une zone en creux formée lors de l'injection, et destinée à recevoir une surpoignée ou grip au niveau de la zone de préhension. Ainsi, il est possible d'ajouter une pièce de confort, améliorant la prise en main, tout en conservant une structure de poignée monolithique. 6 Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à l'appui des figures annexées, dans lesquelles: 5 La figure I est une vue de côté d'un arc complet conforme à l'invention. La figure 2 est une vue de côté de la poignée d'un arc réalisé conforme à l'invention. La figure 3 est une vue de face de la poignée illustrée à la figure 2. La figure 4 est une vue en perspective sommaire de la poignée des figures 2 et 3. La figure 5 est une vue de détail de la zone de préhension et du plancher de l'arc de la figure 4. La figure 6 est une vue de détail en perspective de la fenêtre et de l'extrémité supérieure de la poignée. La figure 7 est une vue en perspective sommaire, vue de trois quarts arrière, de la fenêtre de la poignée de l'arc conforme à l'invention. Manière de réaliser l'invention Comme déjà dit, l'invention concerne un arc récurve, c'est-à-dire comme illustré à la figure 1, un arc constitué de plusieurs parties, à savoir une poignée centrale (1), que l'archer prend en main, et sur laquelle sont montées deux branches (2, 3), s'étendant vers le haut et vers le bas, et supportant les extrémités de la corde (4). Les branches (2, 3) d'un arc récurve sont montées de façon amovible sur la poignée (1), notamment pour limiter l'encombrement de l'arc et en faciliter le rangement. L'invention se rattache plus précisément à la conception de la poignée centrale (1) qui, conformément à l'invention, est réalisée en une pièce monolithique par moulage, et préférentiellement par injection. Plus précisément, une telle poignée (I) comprend dans sa partie haute, une zone de logement (10) de la branche supérieure (2). En dessous de cette zone de logement supérieure (10) se trouve la fenêtre (11) délimitée latéralement par une portion (12) de plus fine épaisseur. La fenêtre (11) est limitée vers le bas par une zone dénommée "plancher" (13), et sensiblement horizontale. Ce plancher (13) est destiné à recevoir divers accessoires, tels que notamment un repose-flèche (14) sur lequel glisse la flèche au moment o le coup est décoché. Au-dessous du plancher (13), on distingue la zone de préhension (15) proprement dite, de forme galbée, et comportant un point de pivot (16) correspondant à la zone o le pouce de l'archer vient en appui. 5 Cette zone de préhension (15) peut être éventuellement recouverte d'une matière spécifique, choisi pour assurer un bon confort à l'archer. La partie basse de la poignée comprend également un second logement (17) destiné à accueillir la branche basse (3) de l'arc. Conformément à l'invention, la poignée (1) est réalisée en une seule étape d'injection et de préférence en utilisant un seul point d'injection. De façon préférée, le point d'injection se situe à une extrémité de la poignée.15 Néanmoins, l'invention comme également les variantes dans lesquelles la poignée est réalisée par une technique différente de l'injection telle que le rotomoulage, l'extrusion-compression ou l'extrusion-soufflage. Avantageusement,.la poignée (1) comporte une cavité (18) présente au niveau de la zone de préhension (15). Cette cavité (18), de quelques centimètres cubes de volume, confère un rigidité supérieure à la poignée en limitant l'épaisseur de ses parois au niveau de cette zone massive. En fonction des propriétés mécaniques souhaitées, la matière utilisée pour l'injection peut être unique ou composite. Ainsi, parmi certaines matières plastiques s'avérant avantageuses, on peut retrouver le VERTON MFX 40GV commercialisé par LNP, le CELESTRAN G40 H commercialisé par Hoechst, le NORYL GTX 820 commercialisé par Bayer, le GRILAMID LKN 5H et le GRIVORY GV 5H commercialisés par EMS. Préférentiellement, cette matière plastique inclut des fibres de verre ou de carbone de renforcement. Plus précisément, ces fibres de verre ont une longueur de l'ordre de 10 millimètres. La quantité de fibres utilisées dans les différentes matières plastiques est de l'ordre de 30 à 60% en volume. Bien entendu, la liste des matériaux utilisables n'est pas limitative, et de nombreux autres matériaux peuvent être utilisés en fonction des caractéristiques spécifiques soit de flèche, soit de rigidité ou de résistance à la rupture voulues. En pratique, on a mesuré des valeurs de flèche, c'est-à-dire de déformation de la poignée lors d'une traction exercée par la corde, cette mesure étant faite aux extrémités de la poignée, c'est-à-dire au niveau des logements des branches par rapport à l'axe de référence passant par le point de pivot au repos. Ainsi, par rapport à un arc d'initiation classique, réalisé en bois, la flèche sur un arc conforme à l'invention est inférieure ou égale à celle mesurée sur un arc équivalent en bois. Le module de flexion de la poignée conforme à l'invention peut être inférieur à celui du bois. Dans ce cas, le module de traction qui est toujours supérieur à celui du bois, confère à la poignée une résistance à la rupture au moins trois fois supérieure à celle d'une poignée en bois. Dans le cas o le module de flexion de la poignée conforme à l'invention est supérieur à celui du bois, le module de traction qui reste supérieur à celui du bois confèere à la poignée une résistance à la rupture au moins 10 à 20 fois supérieure. De ce fait, la poignée amortit très rapidement les vibrations engendrées par le tir, ce qui améliore le confort de l'archer ainsi que ses performances. Comme déjà dit, de par son mode de réalisation, la poignée d'arc conforme à l'invention permet d'optimiser de nombreuses parties de sa géométrie pour en augmenter les performances. Ainsi, comme illustré à la figure 3, et en détail à la figure 5, la partie basse de la fenêtre (11), à l'intérieur de laquelle sera mise en place la flèche, est limitée latéralement par une portion (12) dont l'épaisseur est réduite, largement inférieure à la moitié de la largeur de la poignée, ce qui permet de positionner le corps de flèche dans le plan longitudinal médian (20) de la poignée, à l'opposé d'une poignée en bois dans laquelle le plan vertical du repos de flèche est déporté du plan médian pour conserver une résistance mécanique suffisante. En effet, grâce à l'utilisation de la technique d'injection, il est possible de réaliser des poignées dont la fenêtre est largement plus ouverte que sur les poignées réalisées en bois, ce qui facilite la mise en place de la flèche et donc les performances de l'archer. Les problèmes de visée sont également largement amoindris du fait de la géométrie de la poignée dans laquelle les centres de gravité et de poussée sont disposés de façon optimale. Ainsi, grâce à la possibilité de modifier à souhait la géométrie de la poignée sans risquer de trop la fragiliser, il est possible de disposer le centre de gravité de la poignée sur l'axe de la poignée, comme illustré à la figure 2. Plus précisément, le centre de gravité (G) se trouve sur le segment de droite défini par l'intersection du plan vertical médian de la poignée et du plan horizontal de référence passant par le point de pivot. Par ailleurs, l'axe de poussée, correspondant à la direction de l'effort exercé par la main de l'archer sur la poignée, est inclus dans le plan médian des branches, ce qui réduit le paradoxe de la flèche. La géométrie de la poignée est donc optimisée en fonction des performances souhaitées. Par ailleurs, des réglages supplémentaires peuvent être obtenus grâce à la mise en place d'accessoires dont l'intégration de la poignée est facilitée par le mode de réalisation conforme à l'invention. Ainsi, comme illustré aux figures 2 et 3, la partie basse et la fenêtre de la poignée peuvent présenter un logement ou un taraudage (21, 23, 24) destiné à accueillir des stabilisateurs verticaux ou latéraux dont l'influence contribue à l'amélioration de la trajectoire. De tels taraudages peuvent être aisément réalisés par l'intégration à l'intérieur du moule d'injection de différentes inserts de forme complémentaire. Par ailleurs, et dans le même esprit, il est possible de prévoir un emplacement (25) pour la mise en place d'un bouton écarteur, généralement appelé "berger button" qui agit latéralement sur la flèche. De par la simplicité de la conception de la poignée conforme à l'invention, il est possible soit d'incorporer de multiples accessoires, avec la liberté d'en fixer la position de façon très simple, soit de prévoir une poignée plus sommaire avec un minimum ou aucun accessoire. Il est également possible de ménager à l'intérieur du moule un insert complémentaire destiné à former une zone en creux sur la zone de préhension de la poignée injectée. De la sorte, il est possible d'ajouter à l'intérieur de cette zone en creux de la poignée, un grip personnalisé destinée à venir au contact de la main, pour apporter un toucher appréciable. Comme on le voit à la figure 6, la mise en place des branches de l'arc s'effectue dans un logement ménagé à cet effet au niveau des extrémités de la poignée. Grâce au mode de réalisation de la poignée, il est possible de décliner, à l'intérieur d'une même famille d'arcs, plusieurs volumes de logements, destinés à s'adapter à des branches de conception différentes. Comme on l'observe à la figure 7, la partie arrière de la portion formant la limite latérale de la fenêtre peut être avantageusement profilée pour d'une part, limiter le poids total de la poignée, et d'autre part, assurer une répartition de ce poids de telle manière à optimiser le positionnement des différents centres de gravité et de réaction. Il ressort de ce qui précède que la poignée d'arc conforme à l'invention présente de multiples avantages et notamment: - une grande simplicité de réalisation; - de très bonnes performances mécaniques compte tenu de l'homogénéité et du caractère monolithique de la poignée; - un prix de revient relativement réduit, et nettement inférieur à celui d'arc présentant des propriétés mécaniques et des performances équivalentes; la possibilité de faire varier très simplement la disposition de multiples accessoires à l'intérieur d'une même gamme; - la possibilité de choisir des matériaux dont l'aspect extérieur est suffisamment flatteur pour éviter les opérations de décoration ou de marquage. En effet, le marquage et la décoration peuvent être directement intégrés à l'intérieur du moule d'injection. REVENDICATIONS 1/ Arc du type récurve constitué de deux branches (2, 3) montées aux extrémités d'une poignée (I) comportant une zone de préhension (15), caractérisé en ce que la poignée (1) est une pièce de structure monolithique réalisée en une seule opération de moulage. 2/ Arc selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de moulage est une opération d'injection. 3/ Arc selon la revendication 2, caractérisé en ce que la poignée (1) présente une zone unique d'injection. 4/ Arc selon la revendication 2, caractérisé en ce que la poignée comporte une cavité interne (18) obtenue par un apport de gaz par expansion d'agents spécifiques à l'intérieur de la matière constitutive de la poignée pendant l'opération de moulage. / Arc selon la revendication 2, caractérisé en ce que la poignée comporte une cavité interne (18) obtenue par injection collatérale de gaz pendant l'opération de moulage. 6/ Arc selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière plastique constitutive de la poignée (1) contient des fibres de verre et/ou de carbone. 7/ Arc selon la revendication 3, caractérisé en ce que les fibres présentent une longueur de l'ordre de 1 cm. 8/ Arc selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poignée (1) comporte une zone en creux formée lors de l'injection, destinée à recevoir une surpoignée ou grip au niveau de la zone de préhension.