Brevet FR2884836A1 — publié le 20061027

La présente invention concerne les machines textiles pour la réalisation de structures tubulaires multicouches tressées, ainsi que leurs applications à la réalisation d'armatures fibreuses pour des pièces en matériau composite. Elle a trait plus particulièrement à un nouveau type de machine permettant de réaliser des tresses constituées d'une pluralité de couches tressées liées les unes aux autres. Le type de machine textile réalisé selon l'invention est en général appelé tresseuse et ce nom sera retenu dans la suite de ce document pour désigner la machine suivant l'invention. Elle appartient à la famille des tresseuses multicouches. On peut citer comme exemple de l'art antérieur le brevet US 4 312 261. Ce brevet décrit une tresseuse constituée d'anneaux concentriques comportant des encoches. L'alignement de ces encoches dégage des couloirs radiaux dans lesquels pourront être déplacés des plots portant de petites bobines, appelées fuseaux dans une tresseuse. Un tressage circulaire des fils est réalisé en faisant séquentiellement tourner les anneaux puis déplacer radialement les plots. Le problème du compactage des fils n'est pas traité. Le brevet US N 4 934 240 décrit une tresseuse séquentielle constituée d'anneaux circulaires tournants disposés en cylindre comportant des encoches dans lesquelles peuvent coulisser axialement les supports des fuseaux. Cette machine ne permet pas de réaliser des tresses triaxiales et son fonctionnement est lent car le mouvement des fuseaux y est fait par une succession de petits déplacements. Le compactage des couches se fait naturellement par serrage sur le mandrin central. Le brevet US 6 129 122 décrit également une tresseuse séquentielle à anneaux concentriques, dans laquelle est disposé un anneau de compactage. Sa complexité et sa lenteur, due en particulier à ce compactage, empêche de faire des tresseuses de grande dimension basées sur ce principe. La structure textile revendiquée comporte des fils radiaux dont l'utilité est limitée à de rares applications. Le brevet français 2 804 133 donne un exemple de tresseuse circulaire réalisé de la manière habituelle des tresseuses, c'est-à-dire qu'elle comporte des rangées circonférentielles concentriques de roues à ouches entraînées par des engrenages. Des aiguillages situés entre les roues à ouches déterminent le trajet des fuseaux. Les fils axiaux passent au centre des roues à ouches. Ce type de machine est d'un fonctionnement rapide et sûr mais ne permet pas de réaliser une architecture fibreuse de qualité optimale. Or les caractéristiques mécaniques d'une pièce en matériau composite dépendent de la manière dont les fils sont disposés suivant le sens des efforts, sans créer des vides afin de pouvoir atteindre un taux volumique en fils de l'ordre de 60%, et sans plis dans l'épaisseur de la structure tissée. Le brevet français 2 753 993 permet d'obtenir une architecture fibreuse de qualité optimale. Cette machine comporte des roues à ouches disposées en quinconce à l'intérieur d'un cylindre. Le trajet des fuseaux y est obtenu par la combinaison de la rotation des roues à ouches et du basculement d'aiguilles de guidage. Une légère désynchronisation entre les deux mécanismes suffit à bloquer le fonctionnement. Les trajets des fuseaux ne sont pas tous des arcs de cercle car les fuseaux doivent rentrer radialement dans les encoches des roues à ouches. Ces trajets sont délicats et occasionnent des frottements risquant également de bloquer le fonctionnement. Les engrenages disposés en oblique sont difficiles à tailler. Cette tresseuse est donc chère, délicate à fabriquer et à régler. La présente invention remédie à ces problèmes de coût et de manque de fiabilité en réalisant d'une manière simple une tresseuse produisant une architecture fibreuse de haute qualité. Le fonctionnement de cette machine diffère fondamentalement des tresseuses connues dans l'art antérieur. Elle produira une structure textile de qualité comparable à celle décrite dans le brevet 2 753 993, mais sans aucun mécanisme complexe. Cette simplicité va permettre de réaliser de grosses tresseuses suivant l'invention pour un prix raisonnable car les composants peuvent être réalisés en série par moulage en matière plastique pour un faible coût. La qualité de l'architecture textile créée par une tresseuse selon l'invention permet d'utiliser des fils de section importante sans nuire à la tenue des pièces réalisées. Le concept de cette tresseuse permet d'y monter des bobines mobiles de relativement grande taille afin de diminuer les changements de bobines qui prennent du temps. Cette taille des bobines est un facteur important pour réduire le coût des armatures réalisées. Son fonctionnement ne comporte que de grands déplacements simultanés de toutes les bobines d'une direction. La vitesse de tressage est donc relativement élevée. Une tresseuse selon l'invention produit donc de manière rentable des structures textiles de grande qualité, utilisables dans de nombreux domaines pour une large palette d'applications. La disposition générale de cette tresseuse est proche de celle décrite dans les brevets US 4 934 240 ou FR 2 753 993, c'est-à-dire que les fuseaux sont disposés à l'intérieur d'un cylindre et les fils s'enroulent autour d'un mandrin central. La machine conforme à l'invention se caractérise par le déplacement des fuseaux suivant des trajectoires hélicoïdales croisées. Pour cela cette tresseuse comprend une partie cylindrique dans laquelle sont disposées des rainures hélicoïdales croisées. Dans ces rainures coulissent des plots dont certains supportent les fuseaux, appelés porte-fuseaux et les autres plots intercalaires. Ces rainures hélicoïdales vont se rejoindre deux par deux dans des rainures axiales aux deux bords du cylindre, donnant une forme en Y. Dans ces rainures axiales sont également disposés des plots intercalaires. Ces plots vont coulisser sous l'action de poussoirs afin de s'introduire d'un côté du cylindre dans les rainures hélicoïdales en y déplaçant les porte-fuseaux. De l'autre côté du cylindre, d'autres plots intercalaires vont sortir de ces rainures hélicoïdales pour rentrer dans les rainures axiales. Un dispositif mécanique anti-retour impose le sens du déplacement dans les rainures hélicoïdales. Entre les croisements des rainures hélicoïdales sont disposés des tubes dans 20 lesquels passent les fils constituant la direction axiale de l'armature textile réalisée par cette tresseuse. Cette tresseuse ne comporte donc ni engrenages, ni roues à ouche, ni aiguillages mobiles, ni couronnes circonférentielles mobiles. Dans un exemple de l'invention, trois plots intercalaires sont disposés entre deux porte-fuseaux et sept plots intercalaires de chaque côté. Le tressage va consister à pousser ces 7 plots dans toutes les rainures axiales paires afin d'en faire ressortir 7 autres du côté opposé dans les rainures axiales impaires. Les porte-fuseaux se sont déplacés dans les rainures hélicoïdales d'une distance correspondant à 8 plots. Cette opération est répétée dans les rainures impaires, puis du côté opposé également dans les rainures paires puis impaires. Les figures de dessin annexées feront comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue générale de la machine montrant la disposition générale des fils venant se placer sur un mandrin central. Les bobines des fils axiaux sont disposées dans des cantres de chaque côté de la tresseuse et en sortent pour arriver sur son pourtour. La figure 2 est une vue latérale montrant également la disposition générale de cette machine, dont les fils arrivent du cylindre de tressage sur un mandrin central, en s'appuyant sur un anneau. C'est le déplacement du mandrin par rapport à cet anneau qui permet le dévidement des fils axiaux. Les figures 3a, 3b, 3c et 3d montrent la disposition générale des rainures hélicoïdales à l'intérieur du cylindre de tressage qui se rejoignent dans des rainures axiales, et les positions des plots correspondants aux 4 déplacements constituant la séquence de tressage. Les figures 4a et 4b montrent comment est obtenu le changement de rainures des plots entre leur sortie d'une rainure hélicoïdale, leur entrée dans une rainure axiale puis leur sortie vers la rainure hélicoïdale adjacente, grâce à un dispositif anti-retour disposé dans la rainure de sortie des plots. La figure 5 montre la vue en coupe du passage d'un fuseau entre deux tubes de passage des fils axiaux. La figure 6 montre la vue de dessus d'un croisement entre les rainures hélicoïdales. 20 La figure 7 est une section de la machine montrant les anneaux dont le déplacement commande le mouvement des plots dans les rainures axiales. La figure 8 montre comment un anneau est relié par des barres aux poussoirs de commande des plots et la disposition de ces éléments sur la tresseuse. La figure 9 montre la vue de dessus de la tresse réalisée sur la machine. La figure 10 montre le trajet de quelques fils dans la paroi de la structure textile créée par le déplacement des plots. Nous allons décrire un exemple de machine suivant l'invention. La machine de tressage représentée schématiquement et partiellement sur la figure 30 1 comporte un ensemble de profilés 1, visible individuellement sur la figure 8, tenus en forme de cylindre par un bâti octogonal 2 en tubes soudés. Sous ces profilés 1 sont fixées en quinconce des pièces carrées 3, visibles sur les figures 5, 6 et 7. C'est le positionnement de ces pièces qui crée les rainures dans lesquelles les plots intercalaires 4 et portefuseaux 5 coulissent. Au centre de ces pièces carrées 3, sont fixées les tubes 17 dans lesquels passent les fils axiaux 19. La circonférence et la longueur de cette partie cylindrique permettent d'y fixer 120 profilés 1 sur lesquels sont disposées alternativement 4 et 5 pièces carrées 3 et tubes 17 de passage de fils axiaux 19. Ces profilés 1 portent donc 540 pièces carrées. Aux extrémités sont fixées les pièces de guidage 6 et 7, visibles sur les figures 3 et 4. La pièce de guidage 7 comporte deux galets 8 qui laissent libre le déplacement des plots dans un sens et l'empêchent dans le sens inverse. Chaque côté comporte 30 pièces 6 et 30 pièces 7, créant 60 rainures axiales. Chaque rangée hélicoïdale comprend 4 plots porte-fuseaux 5 séparés par 3 plots intercalaires 4, et 7 plots intercalaires de chaque côté. Cette machine comprend 2220 plots dont 240 porte-fuseaux. La forme des plots 4 et 5 permet leur coulissement entre les pièces carrées 3 en pouvant supporter l'effort de traction des fils grâce à la forme en T des rainures 15 obtenues. Les pièces carrées 3 sont constituées d'une partie inférieure carrée recouverte d'une plaque 18 sur laquelle coulissent les plots 4 et 5. Cette plaque a la forme de la surface cylindrique qu'ils constituent pour faciliter le coulissement des plots. Le fuseau 16, visible sur le plot 5 de la figure 6, est un composant bien connu des tresseuses et n'est pas donc décrit. Il comporte un dispositif de freinage de la bobine lié à la tension du fil qui permet de délivrer un fil sous une tension constante et de le rappeler en arrière lors de certains déplacements des fuseaux. Les deux anneaux de commande 10 et 11, visibles sur les figures 7 et 8, sont reliés aux poussoirs 9 par l'intermédiaire de barres 12 de la manière visible sur la figure 8. Les poussoirs pairs d'un côté sont solidaires des poussoirs impairs de l'autre côté. Chaque anneau est déplacé axialement par trois vérins 13 disposés à 120 et commandés simultanément. Un mandrin 14 est situé au centre de la machine. Ce composant est un composant habituel de ce type de tresseuse et n'est donc pas décrit en détail. Il peut avoir une forme autre que ronde, rectangulaire par exemple, ou être d'une section variable. Il peut être mobile pour tirer la tresse, ou être fixe et la tresse est tirée pour être enroulée sur un tambour. Un anneau 15 entoure le mandrin et sert de zone de formation de la structure tressée. Cette tresseuse multicouche comprend donc essentiellement 120 profilés 1, 540 pièces carrées 3, 1980 plots intercalaires 4 et 240 plots portefuseaux 5, 120 poussoirs 9, 60 barres de liaison 12, 60 pièces 6 et 60 pièces 7. Elle comprend également 240 fuseaux et 540 bobines de fils axiaux. Le fonctionnement de cette tresseuse selon l'invention consiste au déplacement séquentiel des deux anneaux 10 et 11. On considère que la position de départ est celle de la figure 3a. Cette figure est obtenue par une position symétrique des anneaux de commande. Supposons que cette position soit les anneaux vers l'extérieur. Le passage à la figure 3b est alors obtenu par déplacement vers le centre de l'anneau 10, le passage à la figure 3c est obtenu par le déplacement vers le centre de l'anneau 11, le passage à la figure 3d par le déplacement vers l'extérieur de l'anneau 10 et le retour à la figure 3a par le déplacement vers l'extérieur de l'anneau 11. Simultanément le mandrin central 14 aura avancé d'une certaine quantité pour donner aux fils obliques l'orientation recherchée. L'anneau 15 reste globalement immobile. Pour le tressage de certains fils, il est monté vibrant pour faciliter la traction des fils axiaux et éviter des blocages entre les fils obliques 20 et axiaux 19 à son contact. L'armature textile créée par cette tresseuse est montrée schématiquement sur les figures 8 et 9. Elle va comporter au maximum 540 fils axiaux 19, 120 fils obliques 20 dans une direction et 120 fils obliques 20 dans la direction symétrique. Cette armature est constituée de 120 rangées radiales de 5 et 4 fils axiaux 19, reliés par les fils obliques 20 suivant les trajets de la figure 9. Les couches de fils axiaux 19 vont présenter une disposition en quinconce qui est utile pour obtenir de bonnes caractéristiques mécaniques en diminuant l'angle que fait chaque fil oblique dans l'épaisseur et en évitant la présence de zone creuse sans fils axiaux. Les fils obliques tournent autour des fils axiaux d'une couche, traversent la couche suivante et tournent autour des fils axiaux de la nouvelle couche rencontrée. On peut donc dire que les couches autour de laquelle les fils obliques tournent sont des couches liées et les couches intermédiaires des couches traversées. Lors de son trajet, chaque fil oblique 19 passe sous 6 fils axiaux, puis sur 6 fils axiaux. Il est possible de ne pas mettre toutes les couches de fils lors du chargement de la machine pour obtenir une armature moins épaisse. Il est également possible de ne mettre aucun fil axial pour obtenir une tresse multicouche déformable. Il est également possible de la découper axialement pour obtenir un ruban plat. REVENDICATIONS 1) Tresseuse circulaire permettant d'obtenir une armature textile triaxiale multicouche caractérisée par le déplacement des fuseaux dans des rainures hélicoïdales croisées. 2) Tresseuse selon la revendication 1 dans laquelle les rainures hélicoïdales se 5 rejoignent deux par deux dans des rainures axiales. 3) Tresseuse selon la revendication 1 et 2 dans laquelle des tubes sont disposés entre les croisement des rainures afin d'introduire des fils axiaux entre les fils venant des fuseaux. 4) Tresseuse selon les revendications 1 et 2 dans lesquelles un dispositif mécanique 10 permet le déplacement dans une seule direction des fuseaux dans une rainure et le bloque dans la direction inverse. 5) Tresseuse selon la revendication 4 dans laquelle ce dispositif est constituée d'un galet appuyé sur une rampe inclinée permettant d'ouvrir le passage dans un sens et de le fermer dans le sens inverse. 6) Armature textile triaxiale réalisée par une tresseuse suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 comprenant des couches de fils axiaux disposées en quinconce et reliées par des fils obliques croisés caractérisée par l'alternance de couches liées et de couches traversées. 7) Armature textile selon la revendication 6 dans laquelle les fils axiaux de surface de rang pair sont partiellement recouverts par les fils obliques allant dans un sens et les fils axiaux de surface de rang impair par les fils obliques allant dans le sens symétrique. 8) Armature selon la revendication 6 et 7 dans laquelle chaque fil oblique passe au 25 niveau des couches qu'il relie sous 6 fils axiaux puis sur 6 fils axiaux et par le décalage de 2 rangées axiales des trajets de ces fils dans l'épaisseur.